За Астрономията

... За Астрономията...

От всички природни картини, разкриващи се пред нашите очи, най-величествената е картината на звездното небе. Ние можем да обходим или да прелетим цялото земно кълбо, нашия свят, в който живеем. Но звездното небе - това е безкрайно пространство, запълнено с други светове. Всяка звезда, дори и най-слабата, която примигва в тъмното небе, представлява огромно светило, често пъти много по-голямо и ярко от нашето Слънце. Но звездите се намират много далече от нас и затова светят толкова слабо.

Какво представляват други светове? Колко далеч са те от нас? Как са създадени звездите? Какви са били преди и какви ще бъдат в бъдеще? На тези въпроси отговаря Астрономията - наука за Вселената. Учените успяха да определят разстоянията до звездите, узнаха много за Слънцето, неговия химичен състав, предсказват бъдещи затъмнения на Луната и Слънцето, предсказват появата на комети. Но са изминали няколко века, за да стане възможно това.

Още от дълбока древност хората наблюдават появата на Слънцето на хоризонта, неговото движение по небето, което им позволява да определят кога то ще се скрие зад хоризонта и ще настъпи нощ. Отдавна човек групира звездите по небето, така, че ориентирайки се по тях, да намери вярната посока при пътуване по суша или вода. Древните народи считат, че Земята е плоска, а небесните светила обикалят около нея. При невъзможност да си обяснят различни природни феномени, хората обожествяват силата на природата. Замислени над въпроса, откъде се е появил заобикалящият ни свят, те решават, че той е дело на свръхестествено същество - Бог. Появяват се жреците, служители на бога, които със своите користни интереси поддържат хората с тази вяра. Но в същото време, наблюдавайки небесните тела, човечеството натрупва още знания за света на небесните обекти.

Хората забелязват на небето няколко особено ярки звезди, които се движат ту в едно, ту в друго съзвездие, или стоят неподвижно. Древните гърци наричат тези блуждаещи светила планети. Но тъй като не са им извстни истинските причини за движението на тези тела, хората стигат до грешно заключение. На всяко от тези тела, според неговия вид, цвят и особености на движение, се приписва различно свойство. Планетите се приемат като пратеници на Бог, които влияят върху земните събития и живота на хората. А господстващите класи, заедно с жреците, използват суеверието на хората за своите интереси, за да държат в страх и покорство трудовия народ. Жреците се опитват да предсказват различни събития по разположението на планетите на небето. Но учените, наблюдаващи звездното небе, откриват закономерности в изменението на разположението на небесните светила. Те се опитват да разберат и обяснят причините за видимото движение на звездите, планетите, Луната и Слънцето. Става ясно, че тези явления не могат да бъдат обяснени, ако се счита, че Земята е неподвижна. За подобни идеи, противоречащи на тези, налагани от Църквата, учените са жестоко преследвани. Едва преди 4 века гениалният полски астроном Николай Коперник обявява, че Земята също е планета, въртяща се около Слънцето. Земята се осветява от Слънцето, а светлината се отразява от повърхността. Това е обяснението за светлината, която идва от останалите планети. Луната - най-близкото до нас небесно тяло, се върти заедно със Земята и е спътник на планетата ни. Такива спътници по-късно са открити и на другите планети.

Всички планети и Слънцето представляват една самостоятелна слънчева система - в центъра на която се намира Слънцето. Неизброимите звезди не са закрепени на повърхността на небесния купол, както считат древните учени. Звездите се намират на различни разстояния от нас, далеч извън пределите на слънчевата система. Оказва се, че всяка звезда е друго слънце. Оказва се, че разстоянията дори до най-близките до нас звезди, са огромни. За да се добие представа за това разстояние, може да се използва най-голямата в природата скорост - скоростта на светлината. Лъч светлина преминава за една секунда около 300000 км. От Слънцето до Земята светлината пътува 8 минути и 20 секунди, а от най-близката звезда - цели 4 години. Във Вселената има звезди, чиято светлина идва до нас след милиони и стотици милиони години.

Учените се стараят да бъдат обяснени всички природни явления и да бъде опозната Вселената. Астрономията не само разкрива тайните в дълбините на Вселената, но и помага на хората в техните дейности - в съставянето на точни карти на Земята, правилно определяне направлението при пътуване с кораби и самолети, определяне на точно време и много други.

< 1 >

..Често задавани въпроси...


Какво е светлинна година?

Мярка за разстояние. Това е разстоянието, което светлината изминава за една година, с възможно най-високата скорост в природата - около 300 000 km/s. Приблизително равно е на 95 и още 11 нули километра. За сравнение - диаметърът на Слънцето е 4 светлинни секунди, разстоянието Слънце-Земя е около 8 минути, а диаметърът на Слънчевата система - около 2 часа и половина.

Коя е най-близката звезда до нас?

Алфа от съзвездие Центавър. Подобна на Слънцето звезда, намираща се на 4.3 светлинни години. Всъщност това е система от няколко гравитационно свързани звезди.

Каква е разликата между астероид и метеор?

Астероидите са миниатюрни планети с размери от няколко km до няколко стотици km. Орбитите им са между планетите Марс и Юпитер. Метеорите са съвършено различни - техни родоначалници са кометите. Орбитите на метеорните потоци са сходни с тези на кометите. Някои метеорни потоци не са разсеяни равномерно по орбитата, а се движат в група по орбитата на кометата. Когато Земята прекосява такава група, ние наблюдаваме метеорен дъжд - виждат се хиляди, дори десетки хиляди метеора за един час.

Вярно ли е, че има повече от 9 планети в Слънчевата система?

Девет са известните големи планети, като за деветата не е ясно дали трябва да се смята за планета или не. В Слънчевата система има неизброимо множество малки планети или астероиди

Може ли астероид да се блъсне в Земята?

Да, разбира се! Но потенциално опасните астероиди се следят и в близко бъдеще (около 200 години напред) за Земята няма такава опасност.

Какво ще стане ако стъпя на Юпитер?

Това е невъзможно. Юпитер е газово кълбо, което няма твърда повърхност.

Защо само на Земята има живот?

Кой ви каза това? Според астрономите е въпрос на време да се потвърди обратното.

Какво ще стане когато Слънцето започне да умира?

Ще започнат да се изпаряват океаните. Земята ще се превърне в пустиня. Ще бъде невъобразимо горещо. Слънцето постепенно ще се раздуе като балон, докато не погълне планетите до Марс... Излишно е да се казва, че нищо няма да оцелее тук, на Земята. Но до тогава има мноооого време - около 5 милиарда години

Какво е разстоянието Земя - Луна?

Средното разстояние е около 400 000 км

Какво е разстоянието Земя - Слънце?

Средно разстояние около 150 000 000км.

От какво е съставен пръстенът на Сатурн?

Пръстенът на Сатурн е образуван от стотици отделни тесни концентрични пръстени с ширина около 50 км, между които се наблюдават също толкова широки промеждутъци. Тази структура се получава от гравитационното влияние на спътниците на Сатурн. Самите пръстени са съставени от каменни и ледени частици.

Кога за първи път в Космоса полита човек?

На 12. 04. 1961 г. за първи път в Космоса полита човек. В 9 часа и 7 минути от космодрума в Байконур е изстреляна междуконтиненталната балистична ракета Р-7, в чийто носов отсек е монтиран пилотираният космически кораб Восток, с майор Юрий Гагарин на борда. Корабът извършва една обиколка на Земята за 89 мин. и на 108-мата минута се приземява. Първият космонавт на планетата загива трагично при катастрофа по време на тренировъчен полет със самолет.

Къде в момента е Вояджър?

В началото на 70-те години стартираха два кораба - Вояджър 1 и 2, които се отправиха към периферията на нашата планетна система. До момента от двете сонди са получени сведения, достатъчни за запълването на 6000 тома от "Енциклопедия Британика". Сега научната им програма продължава и е свързана с изследването на междузвездното пространство. В момента Вояджър 1 е отдалечен на около 12 милиарда километра от Слънцето и сигнала от него до нас пътува 21. 46 часа. Вояджър 2 е отдалечен на около 10 милиарда километра. На сигналът от него до нас са му нужни 17 часа.

Открити ли са планети около други звезди?

Вече са открити десетки планети в извънслънчеви системи - това е едно от съвременните направления в астрономията. Поради големите разстояния, засега са открити само газови гиганти с маси, по-големи от тази на Юпитер. Възможно е звездните системи да притежават и малки планети. Но тяхното откриване ще трябва да изчака усъвършенстването в методите на търсене.

На каква възраст е Вселената?

Приема се, че възрастта на Вселената е между 13 и 17 милиарда години.

Има ли маса светлината?

В Общата теория на относителността Алберт Айнщайн обяснява как светлината се влияе от гравитацията. Въпреки, че фотоните нямат маса, те притежават момент. Но фотоните се влияят от гравитоционното поле не защото имат маса, а защото гравитационното поле, особено ако е силно, изкривява пространство-времето. Фотоните следват кривината на пространство-времето, а не самото гравитационно поле.

Възможно ли е Юпитер да стане звезда?

Юпитер е най-масивната планета в Слънчевата система. Но за да се превърне в звезда, той трябва да е около 10 пъти по-тежък. Планетата отделя значително количество енергия, вследствие на гравитационното си свиване, но в недрата и никога няма да започнат термоядрени реакции, които са основният източник на звездната енергия.

Може ли Млечният път да се сблъска с друга галактика?

Да. Но това няма да е сблъсък като между две коли. Разстоянията между отделните звезди са толкова огромни, че по-точно е да се каже, че двете галактики ще се слеят. Като по-голямата галактика ще погълне по-малката, разкъсвайки я с гравитационното си въздействие.

Какво има в центъра на нашата галактика?

Наблюденията косвено показват, че най-вероятно, в центъра на Млечния път има свръхмасивна черна дупка. Потвърждение на тази хипотеза е намирането на все повече доказателства, че в сърцата на множество спирални галактики, подобни на нашата, има такива изключителни обекти, съсредоточили в себе си огромни маси.

Какво причинява северното сияние?

То възниква когато заредени частици, идващи от Слънцето взаимодействат с газовете в горната част на земната атмосфера. Поради непрекъснатостта на потока от частици, хората, живеещи близо до магнитните полюси, виждат сиянието почти всяка нощ.

Възможно ли е динозаврите да са измрели поради падането на астероид върху Земята?

Според някои хипотези, самото падане на астероид върху Земята, което евентуално е станало преди 65 млн. години, едва ли е виновно за тяхното изчезване. Но то е вдигнало гигантска стена от прах, закрило цялото небе в продължение на няколко години, при което в атмосферата на Земята са настъпили смъртоносни за древните същества химични реакции.

Как се раждат и умират звездите?

Звездите се раждат от газ и прах в междузвездното пространство, който кондензира в огромни кълба и се свива и нагорещява в дълбочина. По някое време от температурата и налягането в дълбочина се "запалват" термоядрени рекции - това е ражднаето на звездата. Докато звездата гори, тя е сравнително спокойна. Когато термоядреното гориво се изчерпа, в зависимост от масата си звездата може да умре по различни начини: 1) звездата бавно се раздува до червен гигант като губи обвивката си, а нагорещеното ядро изстива. 2) звездата губи обвивката си с взрив, а остатъка се уплътнява до огромна плътност, след което изстива постепенно. 3) веществото на звездата се уплътнява до степен да поглъща всичко, което неразумно се е приближило до него, включително светлината.

< 2 >

...Телескопът...

~ Оптични телескопи


В продължение на столетия астрономическите наблюдения са се провеждали само с невъоръжено око. Изобретяването на телескопа от Галилей в началото на 17 век довело до истинска революция в астрономията. Сега телескопът е основно средство за астрономическите наблюдения.

Оптическите телескопи събират много повече светлина от човешкото око. Основна оптическа част от всеки телескоп е неговият обектив. Неговата функция е да събира светлинната енергия от небесните обекти и да се получават уголемените им образи. Колкото е по-голяма площта на обектива, толкова повече светлинна енергия събира телескопът и толкова по-слабо светещи обекти могат да се наблюдават с него.

В зависимост от обективите има две основни конструкции телескопи. Ако обективът на един телескоп е леща или комбинация от лещи, той се нарича рефрактор, а ако за обектив се използва огледало - рефлектор.

Полученият с обектив образ може да се разгледа с помощта на окуляр, който изпълнява ролята на лупа. Този образ може да се фотографира или да се регистрира по най-различни други начини, като за тази цел окуляр не е необходим. Вече повече от сто години астрономите практически не наблюдават с око, понеже използват други приемници на светлина.

Основните характеристики на телескопите са диаметърът D на неговия обектив и относителният отвор на телескопа (отношението D/f на диаметъра на обектива на телескопа към фокусното му разстояние f). Например, ако прочетем върху един телескоп надписа "2 - m, f/8", това означава, че диаметърът му е D=2m, а относителният му отвор е 1:8, а фокусното му разстояние е f = 16m.

От тези характеристики зависят яркостта, размерите и детайлността на получения с телескопа образ. Например размерите на образа на Луната, получени с телескоп с фокусно разстояние f=1m, е около 1 см, а ако телескопът има фокусно разстояние f=10m, лунният образ ще има диаметър 10 см. Размерите на образа на такива обекти като Луната (те се наричат площни за разлика от звездите, които поради огромната си отдалеченост от нас изглеждат като точки и в най-големите телескопи) зависят само от фокусното разстояние на телескопа. Яркостта на образа от своя страна зависи само от диаметъра на обектива му.

Освен за събиране на светлинна енергия телескопите подобно на биноклите се използват, за да се увеличат ъгловите размери на образите на космическите обекти и по този начин да позволят да се разгледат повече и по-дребни детайли в тях.

Възможността с един телескоп да се различават дребните детайли в получения с него образ се характеризира от разделителната му способност. Това е минималният ъгъл, под който две близки точки все още могат да се възприемат като отделни.

Способността да се разделят две близки точки зависи от качеството на обектива на телескопа. Ако оптиката на телескопа няма необходимото качество, ще се получават по-лоши образи. Колкото е по-голямо светлинното петно, което съответства на образа на точковите източници на светлина (т. е. на звездите), толкова по-лошо е качеството на образа и толкова по-малка е разделителната способност на телескопа.

Но дори и с телескоп, чийто оптически качества са идеални, не може да се получи образ на точков обект като точка. Когато светлинните вълни минават близо до краищата на обектива на телескопа, те се отклоняват и няма да се концентрират във фокуса, а в една малка зона около него. Това се дължи на дифракцията на светлината. Заради нея образът на точковия източник не е точка, а размито кръгло петънце, заобиколено от слаби пръстени.

Важна характеристика на телескопите е увеличението. Това е отношението на размера на обекта, както се вижда в телескопа, към размера, който виждаме с невъоръжено око. Телескопите увеличават не линейните, а ъгловите размери на обектите. Ефектът от увеличението е такъв, сякаш обектът се е приближил към нас.

Ако при наблюдение с телескоп видимият диаметър на Луната се е увеличил 20 пъти (т. е. от 0,5о е станал 10о), значи увеличението е 20 пъти (записва се 20х). Увеличението на телескопа се определя от отношението на фокусното разстояние на обектива fоб към фокусното разстояние на окуляра fок т. е. увеличение = fоб/fок

Обикновено телескопите са снабдени с набор от различни окуляри, поради което с един и същ телескоп могат да се получат различни увеличения.

От казаното до тук следва, че предназначението на телескопите е да събират колкото е възможно повече светлинна енергия от космическите обекти и да получават образи на тези обекти с увеличени ъглови размери.

Всеки телескоп може да регистрира светлинната енергия от космическите обекти само до определена граница. Тази граница се нарича проникваща способност на телескопа.

Кое е по-важно в астрономията - проникващата способност на телескопа или неговата разделителна способност? На този въпрос не може да се отговори еднозначно. Когато един космически обект се отдалечава от наблюдателя, намаляват както видимите му размери, така и идващият до нас поток светлинна енергия от него. Следователно, за да можем да проникнем по-дълбоко в глъбините на Вселената, трябва да увеличим и проникващата, и разделителната способност на нашите телескопи.

Колкото е по-голям диаметърът на обектива, толкова е по-добра разделителната способност на телескопа. На пръв поглед е достатъчно да се правят все по-големи телескопи и въпросът за по-дълбокото наблюдателно проникване във Вселената ще бъде решен.

На практика обаче теоретичната граница на разделителната способност не може да се достигне поради ограниченията, внасяни от земната атмосфера. Атмосферата разсейва светлината и разделителната способност под 1" не може да се достигне независимо от размерите на обектива на телескопа. Наистина, това е доста малък ъгъл - под такъв ъгъл се вижда например един кибрит от разстояние около 10 км. Но този ъгъл съответства на теоретичната разделителна способност на телескоп с обектив само около 10 см! Поради влияние на атмосферата, образите, получени и с най-големите телескопи, не са по-добри по количество на детайлите в тях от образите в училищните телескопи. Затова при телескопите не се използват увеличения повече от 200-300 пъти. По-големите увеличения са безполезни поради ограничаващата роля на атмосферата.

Защо тогава въобще се строят големи телескопи? Защото все пак те събират много повече светлинна енергия от космическите обекти и получените с тях образи са значително по-ярки. А това е много важно, понеже в астрономия се работи със слаби източници на светлина и няма друга наука, която да се занимава с изследването на толкова малки потоци електромагнитна енергия.
~ Радиотелескопи


Радиоизлъчването от Космоса беше открито през 30-те години на миналия век и за неговото изследване бяха създадени радиотелескопите. Антените на някои от тях приличат на обикновените рефлектори. Те събират радиовълните във фокуса на метално вдлъбнато огледало, чиито размери обикновено са няколко десетки метра. Най-големият радиотелескоп с неподвижна антена е разположен е разположен в кратера на изгаснал вулкан в Пуерто Рико и има диаметър 305 метра.

Главното предимство на радиотелескопите е голямата им разделителна способност. Най-добрите радиотелескопи са около 10 000 пъти по-чувствителни от най-големите оптични телескопи.

Основен недостатък на радиотелескопите е малката им разделителна способност. Този недостатък е отстранен при интерферометрите. Те представляват системи от няколко радиотелескопа, отдалечени на големи разстояния един от друг, в които сигналът от космическите обекти се сумира на едно място. Радиоинтерферометрите работят на принципа на интерференцията на падащото върху тях радиоизлъчване, което позволява разделителната им способност да се подобри значително и дори многократно да надмине тази на оптичните телескопи. Най-съвременният радиоинтерферометър се намира в щата Ню Мексико (САЩ) и представлява комбинация от 27 антени, всяка с диаметър 25 метра, разположени във формата на буквата Y върху площ с диаметър около 27 км.

В резултат на появата и усъвършенстването на радиотелескопите се разви нов дял на астрономията - радиоастрономията, което доведе до значително обогатяване на нашите представи за Вселената.

< 3 >
Изследване на Слънчевата система

с космически апарати



Без автоматичните междупланетни станции с тяхната чувствителна апаратура ние нямаше да имаме добра представа за това, как изглеждат и какви условия има на планетите от Слънчевата система. Сега всички планети в нашата система, с изключение на Плутон, са вече посетени от космически апарати.

През 1974 г. американският "Маринър-10" фотографира отблизо Меркурий. Венера бе достигната още през 60-те години от станциите от серията "Венера" (бившия СССР). През 1975 г. след меко кацане бяха получени първите фотографии на нейната забулена с непроницаеми облаци повърхност. За последен път на повърхността на Венера кацнаха и предадоха снимки станциите "Венера-15 и 16" през 1983 г. През 1986 г. планетата бе изследвана и от апаратите "Вега 1 и 2" (тогавашния СССР и още няколко държави, сред които и България). През 1989 г. за подробно картографиране с радар към нея се отправи американската станция "Магелан".

Станциите "Вега 1 и 2" изследваха едновременно и Венера, и Халеевата комета. Беше използвана уникалната възможност, появяваща се веднъж на 76 години, когато Халеевата комета минава близо до Слънцето. Към кометата бе изпратена и станцията "Джото" на Европейската космическа агенция ESA.

Най- интересни бяха резултатите, получени от двете американски станции "Вайкинг 1 и 2".

Марс продължава да буди огромен интерес и до днес. През 1997 г. NASA изпрати космическия апарат "Марс патфайндър", който се приземи на планетата и изпрати множество снимки.

Космическият кораб Odyssey се отправи в полет на 7 април 2001 г. За 200 дни път той прелетя над 460 млн. км. Сега, в продължение на 2.5 години той ще се занимава със съставянето на подробна геологична карта на Марс и карта за разпределение на химичните елементи по неговата повърхност. Теглото на сондата е 750 кг. На нея е монтиран гамаспектрометър с неутронен детектор, инфрачервена фотокамера и система за измерване на радиационния фон на Марс. С помощта на това оборудване NASA се надява да получи данни за наличието или отсъствието на вода в почвата на Червената планета на дълбочина до 1m под повърхността й.

През 1999 г. NASA изгуби 2 сонди, които бяха поели да изследват Марс - орбиталния Mars Climate Orbiter и спускаемия Mars Polar Lander. Тези несполуки нанесоха сериозен удар върху марсианската програма на САЩ. Дано сега Odyssey реабилитира изследователите.

През 1972 и 1973 г. други две американски станции - "Пайниър-10 и 11", бяха изстреляни към Юпитер. "Пайниър-10" се приближи до Юпитер в края на 1973 г., а "Пайниър-11" - една година по-късно. Те наближиха планетата по различни траектории, което определи по-нататъшната им съдба. След маневра в гравитационното поле на Юпитер "Пайниър-11" се издигна над северното полукълбо на планетата и се насочи към Сатурн. Апаратът достигна новата си цел през 1979 г., след което се отправи извън Слънчевата система. След Юпитер "Пайниър-10" също легна на траектория, водеща извън Слънчевата система. През 1987 г. той пресече орбитата и на последната планета от системата и стана първият посланик на човечеството, попаднал в междузвездното пространство. На борда си "Пайниър-10 и 11" носят специални плочки със символично послание до всички разумни същества, които те биха могли да срещнат. На тези плочки в закодиран вид е обяснено кога, къде и от кого са изстреляни двата космически апарата.

През 1977 г. САЩ изстреляха към Юпитер две по-съвършени космически станции "Вояджър-1 и 2". Те достигнаха планетата през 1979 г. След изпълнението на изследователската програма около Юпитер и спътниците му апаратите извършиха гравитационна маневра и се насочиха към Сатурн по различни траектории. Те достигнаха Сатурн съответно през 1980 и 1981 г. Планетата и спътниковата и система бяха подробно изследвани, след което "Вояджър-1" се отправи извън Слънчевата система. "Вояджър-2" направи втора гравитационна маневра и се насочи към Уран, където стигна в началото на 1986 г. След изследването и на тази планета и спътниците и апаратът бе съхранил работоспособността си. Това даде възможност след още една маневра в гравитационната поле на Уран "Вояджър-2" да се насочи към Нептун. Той стигна и до него през август 1989 г., изследва го и завърши планетната част на своята мисия. Тази станция, която за 15 години събра богата информация за четирите планети гиганти и техните спътници, също напусна границите на Слънчевата система.

На борда си апаратите "Вояджър" също носят плочки със закодирана информация за Земята, която би могла да послужи евентуално на друга цивилизация да разбере откъде са тръгнали по своя път в пространството. Освен тях те носят специални грамофонни плочи, върху които са записани гласове и музикални произведения от Земята. Интересно е да се знае, че сред тези гласове е и една българска родопска песен.

Такъв полет, какъвто направи "Вояджър 2", бе възможен само благодарение на изключително подходящото разположение на планетите гиганти в сравнително тесен сектор на небето. Такава подредба на планетите, която се нарича парад на планетите, е извънредно рядка. Следваща такава възможност ще се появи едва след няколко столетия.

Изстрелването на космическия апарат Галилео бе през 1989 г. от совалката Атлантис, след което сондата летя към Юпитер в продължение на 6 години и достигна до планетата едва през 1995 г. Според първоначалния план, експедицията на Галилео трябваше да завърши през 1997 г., но работата на сондата бе толкова успешна, че NASA продължи мисията до края на 1999 г. И отново историята се повтори. Системите работеха нормално, последното сближаване със спътника на Юпитер, Европа, протече без проблеми. И Галилео продължи своята работа и през 2000 г., като направи още много важни открития. Той намери доказателства за съществуването на течен солен океан под дебелия лед на Европа. А където има вода, може да има и живот.

Галилео фотографира и изригването на вулкан на друг спътник на Юпитер - Йо, където сега протичат процеси, ставали в недрата на Земята преди милиарди години.

Но основните наблюдения на Галилео бяха насочени към Юпитер, неговата атмосфера, силните бури на "повърхността" му, влиянието на многочислените му спътници. Сондата проведе непрекъснати измервания на параметрите на слънчевия вятър и магнитосферата на Юпитер. За целта се използва детектор за космически прах, детектор за бързи частици, брояч на тежки йони, магнитометър, плазмен детектор и измервател на плазмени вълни.

Едновременно с Галилео, същите параметри се измерват и от сондата Касини, която се намира извън магнитосферата на Юпитер.

< 4 >
Важни дати в историята на астрономията


История на астрономията
> около 2300 пр. н.е. Първи астрономични наблюдения в Китай.
> около 2000 пр. н.е. Първи астрономични наблюдения във Вавилон.
> около 1900 пр. н.е. Започва строителството на Стоунхендж, Англия.
> 5 в. пр. н.е. Според Анаксагор Слънцето е гореща скала.
> 4 в. пр. н.е. Наблюдения с невъоръжено око на спътниците на Юпитер в Китай.
> 3 в. пр. н.е. Аристарх Самоски изказва идеята за хелиоцентричната система; определя разстоянието от Земята до Слънцето и Луната (неточно).
> 2 в. от. н.е. Клавдий Птолемей разработва математична теория за движението на планетите около Земята; геоцентризмът на Птолемей господства в Европа до средновековието.
> около 1430 М. Улугбег построява астрономична обсерватория в Самарканд, Средна Азия.
> 1543 Публикуван е трудът на Н. Коперник "За въртенето на небесните сфери", в който е развита хелиоцентричната система.
> 1576 Т. Брахе построява обсерваторията Ураниборг и определя с голяма точност положенията на планети и звезди.
> 1608 В Холандия Х. Липерсхайм построява първата зрителна тръба.
> 1609 Й. Кеплер формулира I и II закон за движение на планетите, като използва получените от Т. Брахе небесни координати на Марс.
> 1610 Г. Галилей прави първите наблюдения на Юпитер с телескоп и открива четирите му големи спътника.
> 1633 Г. Галилей развива учението на Н. Коперник за хелиоцентричната система, за което е осъден от католическия съд.
> 1667 Открита е обсерваторията в Париж.
> 1675 Основана е Гринуичката обсерватория в Лондон.
> 1687 И. Нютон формулира закона за всеобщото привличане; създава теория за движението на телата от Слънчевата система.
> 1705 Е. Халей определя периодичността на Халеевата комета.
> 1781 У. Хершел открива Уран.
> 1801 Дж. Пиаци открива първата малка планета - Церера.
> 1814 Й. Фраунхофер описва абсорбционните линии в спектъра на Слънцето.
> 1846 Й. Гале открива Нептун, като използва теоретично получените от У. Льоверие и Дж. Адамс координати на планетата.
> 1908 Част от комета пада в областта на река Подкаменна Тунгуска, Източен Сибир (Тунгуски метеорит).
> 1919 А. Едингтън експериментално потвърждава отклонението на светлинния лъч в гравитационното поле на Слънцето, предсказано от общата теория на относителността.
> 1929-30 Е. Хъбъл установява зависимостите между червеното отместване на галактиките и разстоянието до тях, развива идеята за разширяваща се Вселена.
> 1930 К. Томбо открива Плутон.
> 1931 К. Янски започва космични радионаблюдения и поставя началото на радиоастрономията.
> 1938-39 Х. Бете предлага протон-протонния цикъл и въглеродно-азотния цикъл като основни източници на енергия съответно в звезди с малка маса и в масивни звезди.
> 1948 Започват наблюдения с 5-метровия телескоп в Маунт Паломар, САЩ.
> 1957 Започват наблюдения със 76-метровия радиотелескоп в Джодръл Бенк, Великобритания; изстрелян е първият изкуствен спътник на Земята (СССР).
> 1962 Открит е първият радиоизточник в съзвездието Скорпион.
> 1963 М. Шмит открива първия квазар.
> 1965 А. Пензиас и Р. Уилсън откриват реликтовото лъчение.
> 1967 А. Хюиш и Дж. Бърнел откриват първия пулсар.
> 1969 Н. Армстронг и Е. Олдрин стъпват на Луната.
> 1976 Започват наблюдения с 6-метровия телескоп в Специалната астрофизична обсерватория, СССР.
> 1977 Открити са пръстените на Уран.
> 1978 Дж. Кристи открива спътника на Плутон - Харон.
> 1982 С. Чандрасекар и У. Фаулър разработват теория за еволюцията на звездите.
> 1989 "Вояджър-2" открива 8 нови спътника и 3 пръстена на Нептун.
> 1990 В орбита около Земята е изведен космичния телескоп "Хъбъл" (диаметър на огледалото - 240 cm).
> 1992 Спътникът КОБЕ (COBE) регистрира флуктуации в температура на реликтовото лъчение, които потвърждават теоретичните изследвания за произхода на галактиките.
> 1994 Наблюдавано е падането на фрагмент от кометата Шумейкър-Леви на Юпитер.
>1996 Открити са планети около няколко звезди; в метеорит от Марс са открити микровкаменелости.
> 1997 Публикувани са данни от спътника "Хипарх", чрез които се уточняват възрастта на Вселената и на нашата Галактика.
> 2000 Осъществено е първото кацане на космична станция (NEAR) на астероид (Ерос).

История на космонавтиката
> 4.Х.1957 "Спутник-1" СССР първи изкуствен спътник на Земята.
> 3.ХI.1957 "Спутник-2" СССР първи изкуствен спътник на Земята с живо същество на борда - кучето Лайка.
> 2.I.1959"Луна-1" СССР първи космически летателен апарат, развил II космична скорост; на 4.I.1959 става първият изкуствен спътник на Слънцето.
>12.IХ.1959 "Луна-2" СССР първо достигане повърхността на Луната - 13.IХ.1959 (по източноевропейско време).
> 4.Х.1959 "Луна-3" СССР първи космически летателен апарат, заобиколил Луната и фотографирал обратната и страна - 7.Х.1959.
> 18.VIII.1960 "Дискавърър" САЩ първи изкуствен спътник на Земята, чийто спускаем апарат се връща на Земята.
> 20.VIII.1960 "Корабл-спутник-2" СССР първи изкуствен спътник на Земята с животни на борда (кучетата Белка и Стрелка), чийто спускаем апарат се връща на Земята.
> 12.II.1961 "Венера-1" СССР първи космичен летателен апарат, изпратен към Венера; на 19-20.V.1961 минава на 100 000 km от Венера и става изкуствен спътник на Слънцето.
> 12.IV.1961 "Восток" СССР първи полет на човек в Космоса - Ю. А. Гагарин.
> 1.ХI.1962 "Марс-1" СССР първи космичен летателен апарат, изпратен към Марс; на 19.VI.1963 минава на 197 000 km от Марс.
> 16.VI.1963 "Восток-6" СССР първи полет на жена в Космоса - В. В. Терешкова.
> 18.III.1965 "Восход-2" СССР първо излизане на човек в открития Космос - А. А. Леонов; космичния кораб пилотира П. И. Беляев.
> 16.ХI.1965 "Венера-3" СССР достигане повърхността на Венера - 1.III.1966.
> 31.I.1966 "Луна-9" СССР меко кацане на Луната - 3.III.1966.
> 31.III.1966 "Луна-10" СССР първи изкуствен спътник на Луната - 3.IV.1966.
> 12.VI.1967 "Венера-4" СССР меко кацане на Венера - 18.Х.1967.
> 21.ХII.1968 "Аполо-8" САЩ първи пилотиран изкуствен спътник на Луната - Ф. Борман, Дж. Лъвъл, У. Андерс - 24.ХII.1968.
> 16.VII.1969 "Аполо-11" САЩ Н. Армстронг (21.VII.1969, по източноевропейско време) и Е. Олдрин стъпват на Луната; космичния кораб пилотира М. Колинс.
> 10.ХI.1970 "Луна-17" СССР първи автоматичен лунен самоходен апарат "Луноход-1" - 17.ХI.1970.
> 19.IV.1971 "Салют" СССР първа орбитална станция.
> 19.V.1971 "Марс-2" СССР достигане повърхността на Марс - 27.ХI.1971.
> 28.V.1971 "Марс-3" СССР меко кацане на Марс - 2.ХII.1971.
> 30.V.1971 "Маринър-9" САЩ първи изкуствен спътник на Марс - 13.ХI.1971.
> 26.VII.1971 "Аполо-15" САЩ първи лунен самоходен апарат, управляван от хора, "Роувър" - 30.VII.1971.
> 3.III.1972 "Пайъниър-10" САЩ първи космичен летателен апарат, изпратен към Юпитер; на 4.ХII.1973 е на 131 000 km от Юпитер.
> 1.ХII.1972 "Интеркосмос-8" първата създадена в България апаратура, предназначена за измерване на параметри на космична плазма.
> 6.IV.1973 "Пайъниър-11" САЩ първи космичен летателен апарат, изпратен към Сатурн; "
на 1.IХ.1979 е на 20 200 km от Сатурн (на 3.ХII.1974 е на 42 800 km от Юпитер).
> 3.ХI.1973 "Маринър-10" САЩ първи космичен летателен апарат, изпратен към Меркурий (преди това към Венера); на 16.III.1975 е на 318 km от Меркурий (на 5.II.1974 е на 5770 km от Венера).
> 8.VI.1975 "Венера-9" СССР първи изкуствен спътник на Венера - 22.Х.1975.
> 20.VIII.1977 "Вояджър-2" САЩ първи космичен летателен апарат, изпратен към Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун; на 24.I.1986 е на 82 000 km от Уран.
> 10.IV.1979 "Союз-33" първият български космонавт Г. Иванов; полетът продължава до 12.IV.1979.
> 12.IV.1981 "Кълъмбия" САЩ първи полет на космичен кораб за многократно използване - космична совалка, с космонавти Дж. Янг и Р. Крипен.
> 1982 начало на проекта "Интербол" по идея на България и със съществено българско участие - изведени в орбита два основни и два субспътника, които работят до 2000 г.
> 20.II.1986 "Мир" международна орбитална станция (с голям брой български апарати на борда); работи до март 2001.
> 7.VI.1988 "Союз ТМ-5" вторият български космонавт А. Александров; работи на борда на междунарадодната орбитална станция "Мир" по проекта "Шипка" до 17.VI.1988.
> 4.ХII.1996 "Патфайндър" САЩ първи автоматичен марсиански самоходен апарат "Соджърнър" - 4.VII.1997.
> 1999 започва изграждането на Международна космическа станция.
> 8.III.2001 "Дискавъри" първата българска апаратура в Международната космична станция; от 24.IV.2001 измерва потока и дозата радиация във и извън станцията.

< 5 >
Вселената




Да си представим, че зрението ни е 1000 пъти по-мощно от сега. Гледайки към Вселената, тя няма да претърпи сериозни изменения. Но с новите очи гледката ще бъде много по-реална. Веднага ще видим в целия им блясък най-близките галактики; твърде много, дори далечни галактики ще ни покажат своите спирали, обсипани с мъглявини и звезди; ще видим галактики, свързани със звездни мостове, по-близки междугалактични купове, галактики-джуджета, компактни галактики; ще забележим тук и там просторни по-близки галактични купове, в които ще разпознаем отделните компоненти, различаващи се по между си по вид и размери, и други, твърде далечни, в които отделните галактики ще се виждат като едва забележими точки, а целият куп ще изглежда слаб и беден, кактовиждаме от Земята най-ненаселените звездни купове. Това е пространството, което ни изглеждаше празно и плоско и което сега се показва такова, каквото е - пълно и дълбоко. С предишното око видяхме чудовищността на нищото, със сегашното наблюдаваме една неизмерима, но твърде населена бездна. Тази бездна е Космосът.

Да си представим сега, че променяме честотата на нашите усещания така, че да виждаме всички събития много по-бързо. Целия галактичен свят ще започне да ни изглежда в движение. Ще видим спирални галактики да се въртят вихрено като въртележки; свръхнови, които бързо се палят и гаснат; цели галактики, които експлодират; галактики, които се приближават по между си, изтръгват една от друга газ и звезди чрез огромни приливи, след това се отдалечават отново, като разпръскват и разсейват част от себе си в пространството; галактични ядра с пулсиращ блясък; квазари, които пулсират, проблясват, избухват, набъбват, докато станат галактики; галактични купове, които се движат и разширяват.

Видяхме Космоса като един безкраен обем, сега го виждаме жив. И всичко това е нищо в сравнение с най-поразителното от всички движения. Наблюдавайки внимателно по-близките галактики, ще ги видим всички бавно да се смаляват, защото всички те се отдалечават от нас. Да погледнем по-далечните - те правят същото, но по-бързо. Нека потърсим още по-далечните - ще ги видим да бягат с все по-големи, невъобразими, шеметни скорости. И ако преди малко окото възприемаше един безкраен свят, се питахме: възможно ли е всичко това да няма край? И ако има, какво има отвъд?, то сега пред бягството на галактиките неволно ни идва да се запитаме пребледнели: но къде ще стигнат те?Това са извънредно трудни, но фундаментални въпроси, с които, разбира се, не ние първи се сблъскваме. Няма човек в света, който да не си ги задава поне веднъж в живота или да не ги усеща, поне латентни, в най-съкровените глъбини на своята мисъл. През всички времена не е имало народ, който да не е търсил решението им, което често е било намирано във философски спекули или религиозни откровения. И до ден днешен проблемите за размерите на Вселената, за нейната еволюция и за нейния произход без съмнение са най-трудните и най-привлекателните от цялата астрономия и дори съставят, както и през всички останали времена, истинската й същност и формират поради сложността си цяла една наука: Космологията.

< 6 >





Изследването на възникването на Вселената е част от изследването на самата Вселена, разглеждана като цяло. Всичко това е предмет на Космологията - науката, която изучава строежя и развитието на Вселената. За разлика от другите дялове на астрономията в Космологията в много по-голяма степен се налага използването на задълбочени теоретични разработки, съчетани с максималните възможности на астрономията за наблюдаване на широка гама от космически обекти.

Въпросите, които разглежда Космологията са фундаментални. Намира ли се Вселената в своето детство, или е в зряла възраст? Как ще се развива тя в бъдеще? Ще има ли край нейният живот, или не? Изясняването на въпросите, как е произлязла Вселената и как се развива тя във времето, е свързано (казано най-общо) и с немаловажния за човечеството въпрос, как сме се появили ние и как ще се развиваме в бъдеще.

Тъй като данните от наблюдения на Вселената не са изчерпателни, Космологията си служи с модели. За да се разбере строежът на Вселената, са необходими някои допускания, най-главното от които се нарича космологичен принцип. Този принцип постулира, че в голям мащаб, навсякъде и по всяко време Вселената е еднаква. Той ни позволява да построим теория, която да описва цялата Вселена, включително и тези далечни нейни участъци, които не можем да наблюдаваме.

Да започнем с проблема за размерите на Вселената. Първият, който потърси едно съвременно решение, беше Нютон, като въз основа на закона за всемирното привличане, открит от самия него, стигна до заключението, че Вселената не може да бъде крайна, иначе би трябвало цялата да "пада" бързо към центъра си. През миналия век Х. В. Олберс показа, че Вселената не може да бъде и безкрайна и да съдържа навсякъде звезди и галактики, тъй като тогава нощното небе би трябвало да е много светло, дори по-светло от дневното и самото Слънце би се сляло с него.

Айнщайн предположи, че пространството не е евклидово (плоско), а крайно и с положителна кривина, т.е. такова, че да се затваря като сфера. Фактът, че пространството е крайно, не означава, че то е и ограничено.

Не веднъж се питахме как така всички галактики бягат от нас със скорости, нарастващи пропорционално на разстоянието, какво ги тласка и докъде ще стигнат в този шеметен бяг. Наличието на закривено пространство ни предлага сега една интерпретация, която впрочем би могла да важи и за неизкривено пространство. Не галактиките са тези, които бягат в пространството, а самото пространство, в което те се намират, се разширява. Всички галактики са неподвижни, а Вселената се разширява, като ги увлича със себе си. Ето защо оставаме с впечатлението, че се намираме в центъра на разширяването, и виждаме всички галактики да бягат от нас със скорост, пропорционална на разстоянието!

За да изясним по-добре тази мисъл, да се върнем отново към примера със сферата. Да си представим, че нарисуваме върху балон много черни точки на еднакви разстояния една от друга и започнем да го надуваме. Черните точки ще се раздалечават помежду си в еднаква степен, тъй като разтягането на балона е равномерно. Да си представим сега, че върху една от тези точки стои някакво насекомо, което не знае, че се намира върху балон, който се раздува, но вижда точките около себе си. Е добре, това насекомо ще смята, че е неподвижно, докато всички останали точки се отдалечават от тази, върху ноято се намира, и то ще има усещането, че най-далечните бягат най-бързо точно както става с другите галактики по отношение на нашата.

Тази интерпретация носи в себе си едно следствие: ако е вярно, че Вселената се разширява непрекъснато, това очначава, че в миналото трябва да е била много по-малка отсега. Дори трябва да е имало епоха, в която веществото, което днес е разпръснато в неизброимите галактики, звезди, мъглявини и планети, е било изцяло концентрирано в един относително ограничен обем.

< 7 >




Да предположим, че идеалният космологичен принцип не е верен и че Вселената е една и съща навсякъде, но не винаги. Това означава, че тя еволюира във времето. Но в кое време? Може би в това, което отмерват нашите часовници? Положително не. Ще се опитаме следователно да въведем ново понятие за време, което да е валидно за цялата Вселена и което ще наречем именно космическо време.

Вече видяхме, че Вселената се разширява и ако не приемем теорията за стационарната Вселена, обвързана с идеалния космологичен принцип, трябва да направим извода, че назад във времето вероятно е имало епоха, в която цялото вещество е било концентрирано в едно относително ограничено пространство. Изчислено е, че това трябва да е станало преди 15-17 млрд. години..

В онази епоха цялото вещество и енергията на Вселената трябва да са били концентрирани в едно кълбо с огромна температура от 100 млрд. градуса, което астрофизиците нарекоха огнено кълбо. То е имало радиус едва една десетмилиардна част от радиуса на сегашната Вселена и било съставено от протони и неутрони, от радиация със свръхвисока плътност и от газ от фотони, електрони и неутрино. Тази огнена смес, въпреки че е била в термодинамично равновесие, не е могла да остане статична неопределено дълго време и в един момент вероятно е започвала да се разширява. Точно от този момент, в който се е извършила промяната, можем да започнем да говорим за време.

Това е началото на времената. Началото на нашата Вселена. Това е първият ден от сътворението - безформеният примитивен хаос е започвал да се движи, за да се превърне в нещо. Това е първата крачка на Космоса, който все още е само тигел с вещество и енергия, към по-развити форми, към образуване на елементите, на звездите, на галактиките и още по-нагоре, до живото, до мислещото, до разумното същество, което ще бъде способно да разбере дългия път на материята до него и да го проследи.

Във връзка с началото на Вселената много често възникват два въпроса. Единият от тях е следният: " Щом е имало Голям взрив, значи ли това, че Вселената има център, спрямо който всичко се разширява?" Отговорът е не! Преди всичко Голямият взрив е създал и самото пространство. Нещо повече, той е създал и цялата материя на Вселената наведнъж и тя е била разпределена равномерно. Не е изключено количеството вещество във Вселената да е безкрайно голямо, така че в момента на Големия взрив Вселената е имала безкрайно голяма плътност. В това се състои сингулярността при раждането на Вселената. За това разширяването на Вселената е равномерно във всички посоки и не можем да определим къде е разширяващият се "край" на Вселената и къде - нейният "център". В този смисъл например галактиките не се разширяват - разстоянието между звездите в тях не се увеличава ! Разширява се самото пространство.

Вторият често задаван въпрос е: "Какво е ставало преди Големия взрив?" Този въпрос е лишен от физически смисъл, защото и самото време се е "родило" в процеса на Големия взрив заедно с Вселената, с пространството и с всички закони, които я управляват. Задавайки такъв въпрос, е все едно да питаме къде е запад, намирайки се на Северния полюс на Земята. Ясно е, че на Северния полюс понятията "изток" и "запад" са лишени от смисъл - може да се върви само на юг. В този смисъл полюсите на Земята са също такива сингулярности, както и Големият взрив, по отношение на понятието "преди".
< 8 >





Магическият момент на началото. Изчислено е, че само след една секунда температурата на огненото кълбо е спаднала от 100 на 10 млрд. градуса, докато радиусът се е увеличил десет пъти. Само след 100 секунди радиусът е нарастнал 100 пъти. Следователно това не е разширение, а истински взрив, чрез който Вселената се ражда. Невъобразим взрив, превъзхождащ по скорост и размери всеки друг, а Вселената продължава шеметния си бяг, без да знаем нито кога, нито дали ще спре.

В първите минути при значителна активност на синтезиране на атомни ядра се раждат леките елементи и се образува смес, съставена предимно от водород (около 76%) и хелий (около 25%), в която има и следи от други елементи, като литий и берилий. Междувременно температурата продължава да спада и след 10 000 години достига 10 000К, докато след милион години е едва 600К. Именно в този момент от първоначалната смес от водород и хелий започват да се образуват първите кондензати, от които след това ще се родят галактиките, населени със звезди, в чиято вътрешност, от водорода се образуват тежките елементи до желязото, оловото и златото.

Видяхме, че температурата на огненото кълбо от момента на Големия взрив е спадала бързо. Това е било естествено, след като обемът на Вселената непрекъснато се увеличавал, а топлинната енергия, изпълвайки все по-голям обем е трябвало да се разпределя непрекъснато и равномерно по цялата Вселена. Но разпределена не означава изчерпана. Днес, следователно би трябвало да съществува някакво всеобщо топлинно лъчение, разсеяно във Вселената, съответстващо на една относително ниска температура, последен остатък от онова свръхмощно излъчване, съществувало в огненото кълбо.

Реликтово излъчване В средата на ХХ в. теоретчно бе предсказано, че във Вселената трябва да се наблюдава остатъчно или реликтово излъчване, породено от високата температура на Големия взрив в момента, когато е била в термодинамично равновесие. Поради разширяването на Вселената и спадането на температурата това излъчване трябва да се търси в радиодиапазона.

При подготовката на наблюденията внимателно били анализирани всички странични шумове. Останал обаче неизяснен един шум, който не идвал от конкретен обект, а от всички страни. През 1965 г. реликтовото излъчване бе регистрирано като изотропен микровълнов радиошум с температура около 3К. Неговото откриване потвърждава теорията на горещата Вселена и е едно от най-големите открития на нашия век.

Непрекъснато ли ще се разширява Вселената? За да отговорим на този въпрос, нека си представим огромно кълбо вътре в нея. При равномерна плътност масата на веществото в такова кълбо може да се смята съсредоточена в центъра му. Тя ще привлича телата, разположени по сферичната повърхност, ограничаваща кълбото. Ако смятаме, че останалото извън кълбото вещество привлича кълбото равномерно от всички страни, поведението на телата по тази сфера ще се определя от привличането на веществото вътре в кълбото. Ако то е достатъчно много, породената от него гравитация ще забавя разбягването на разположените по сферата галактики и постепенно разширяването може да спре. Ако това вещество е малко, това няма да стане. А съсредоточената в кълбото маса е толкова по-голяма, колкото по-голяма е средната плътност на веществото в него.

Така стигаме до извода, че в зависимост от средната плътност на веществото във Вселената нейното разширение може да продължи неограничено дълго или да спре, след което тя ще започне да се свива. Критичната плътност е 10-30 g/ g/см3 и ако средната плътност е по-малка от критичната, разширяването няма да спре. Такъв модел на непрекъснато разширяване се нарича отворена Вселена. Ако средната плътност е по-голяма от критичната, в бъдеще ще има свиване. Този модел се нарича затворена Вселена.

Наблюдаваното във Вселената светещо вещество дава стойност на нейната плътност по-малка от критичната. Но има свидетелства, че голяма част от веществото във Вселената не свети. Дали "скритата маса" в това несветещо вещество е толкова, че да надхвърли критичната стойност, все още не е ясно.

< 9 >
Звезди


Какво е това ЗВЕЗДА?

Звездите са безкрайно много. Никой не може точно да каже колко звезди съществуват, още повече че те постоянно се раждат и умират. Може само приблизително да се каже, че в нашата Галактика те са около 150 000 000 000, а във Вселената - неизвестен брой в милиардите галактики… Но е известно колко точно звезди могат да се видят с невъоръжено око - около 4500. Освен това, ако зададем дадена граница от яркости на звездите, достъпни за окото, можем да назовем още по-точно това число. И така, какво е звездата?

Звездите са нажежени газови кълба. Температурата на повърхността им е различна - при някои може да достигне до 30 000К, а при други само 6000К. Говорейки за повърхност на звездите, имаме предвид само видимата им повърхност, тъй като звездите нямат твърда кора. Звездите са много павече от планетите, но главното за тях е, че са много по-масивни. Във Вселената има странни звезди, имащи типични за планетите размери, но многократно превишаващи ги по маса. Има звезди, стотици пъти превишаващи по размер Слънцето и звезди, също толкова пъти по-малки от него. Звездите много силно се различават една от друга по плътност.

И така, зваздите са много масивни. Масата на Слънцето е 2х1030 кг. Такова огромно количество вещество започва да се свива от силите на гравитационното привличане. За да успеят звездите да запазят своя обем и размери, са необходими сили, които да се противопоставят на силите на гравитационното свиване.

Газът, от който основно са съставени звездите е водород. При тези високи температури, атомите на водорода не могат да останат цели. Те загубват своите електрони, в резултат на което се получава особен вид газ, състоящ се от протони и неутрони - той се нарича плазма. Звездата се стреми да се свие под действието на гравитационните сили, в резултат на което се повишава температурата в централните й части до милиони и десетки милиони градуси. При тези условия, в плазмата започват да възникват реакции, различни от химическите - т.нар. ядрени. В резултат от сложните процеси, четири ядра на водорода и два електрона образуват ядро на нов химичен елемент - хелий. Тази реакция на образуване на тежки ядра от по-леки се нарича ядрен синтез. Като следствие от тази реакция се отделя енергия, чието излъчване създава налягане, уравновесяващо силите, свиващи звездата.

Ето защо звездите не се свиват, въпреки голямата си маса. Колкото по-масивна е звездата, толкова по-силно тя се стреми да се свие, повече се нагряват вътрешните й слоеве, по-бързо и по-често протичат ядрените й реакции, отделя се повече енергия, в резултат на което звездата е по-ярка.

Както е известно, с увеличаване на температурата на даден метал, отначало той започва да свети с червена светлина, после с жълта и накрая с бяла. Така е и със звездите. Червените са най-хладни, а белите и сините - най-горещи. Цвета на звездите съответства на отделената в ядрото й енергия, а интензивността на излъчването зависи от масата й. Следователно тежките звезди са горещи и бели, а леките - червени и относително хладни. Сега знаем, че най-високите температури съответстват на сините звезди, а най-ниските на червените. Температурата в ядрата на звездите е много по-висока.

Енергията излъчвана от звездите е толкова голяма, че ние можем да ги виждаме независимо от това, че те са на огромни разстояния от нас - десетки, стотици, дори хиляди светлинни години. Според съвременните представи, излъчваната енергия от звездите предизвиква намаляване на тяхната маса. В този смисъл трябва да разбираме, че енергия и маса са едно и също нещо. Слънцето например всяка секунда губи милиони тонове от масата си. Но за 5 милиарда години от своето съществуване то е изразходвало едва половината от съдържащото се в недрата ядрено гориво.

Възниква въпросът - кои звезди живеят по-дълго, тези които имат голяма маса и се характеризират с голяма скорост на протичане на ядрените реакции, или тези, които са с малка маса и излъчват малко енергия? Оказва се, че скоростта на протичане на ядрения синтез е пропорционална на масата на звездата на четвърта степен. Следователно, масивните звезди изгарят по-бързо от по-малко масивните. Най-тежките изгарят всичкия си водород за няколко стотици хиляди години, а леките червени звезди могат да светят в течение на няколко десетки милиарда години.

Основният извод е, че много от характеристиките на звездите зависят до голяма степен от тяхната маса. Много масивните звезди имат големи температури на повърхността и в ядрата си. Те бързо изгарят своето ядрено гориво - водорода - от който основно са изградени. За това коя от две звезди е по-масивна можем да съдим по нейния цвят - сините са по-тежки от белите, белите от жълтите, жълтите от оранжевите, оранжевите от червените.

Променливи

Огромна част от звездите светят с неизменен блясък. Има обаче звезди, чийно блясък се мени. В част от случаите промените на блясъка се дължи на външни причини. В останалите случаи промените на блясъка се дължат на физични процеси в самите звезди, възникнали в следствие на нарушено равновесие. Такива звезди наричаме променливи. Те биват два вида - пулсиращи и катаклизмични.

Изменението на блясъка при пулсиращите променливи се дължи на пулсиране - увеличаване и намаляване радиуса на звездата. То се появява при нарушаване на динамичното равновесие в звездата на определен стадий от нейната еволюция. С изменение на радиуса се изменя и температурата на повърхността. Най-известни периодични пулсиращи променливи звезди са цефеидите. Това са звезди свръхгиганти, видими на огромни разстояния. Периодите на цефеидите са от 1 ден до няколко десетки денонощия, температурата им е около 6000К. Колкото по-голяма е светимостта на цефеидите, толкова по-бавно пулсират те. Тази зависимост се нарича "период-светимост".

Не всички променливи звезди изменят блясъка си периодично. Сред десетките хиляди известни в момента променливи звезди голяма част не са нито пулсиращи, нито периодични. Колебанията на блясъка им имат случаен, неправилен халактер. Но, макар и рядко се наблюдават звезди, които внезапно и рязко увеличават светимостта си. Изследванията показват, че тези звезди се взривяват и затова ги наричат катаклизмични или избухващи звезди. Звездите, които избухват особено силно са наречени нови звезди.

Нови


При избухването на една нова тя бързо увеличава размерите си, изхвърля вещество и се освобождава огромно количество енергия. Новите звезди за няколко денонощия увеличават светимостта си около 10 000 пъти. След избухването блясъкът им бавно, в продължение на месеци намалява до стойността, която е имал преди това. Името на тези звезди идва от древността, когато се е смятало, че избухвания от този вид са доказателство за зараждаща се нова звезда.

Свръхнови

Взривовете на новите звезди не са най-грандиозните катастрофи в Галактиката. Многократно ги превъзхожда едно изключително рядко явление - експлозията на свръхнова звезда. Наричат се така, защото при експлозията им се отделя хиляди пъти повече енергия, отколкото при новите. Взривовете на свръхновите са резултат от най-мощните физични процеси, които се наблюдават в света на звездите. При такъв взрив само за няколко седмици се отделя толкова енергия, колкото Слънцето може да излъчи едва за 1 млрд. години! Най-важното свойство на свръхновите е тяхното мощно радиоизлъчване, което ги прави гигантски естествени радиостанции. След експлозията и новите, и свръхновите се превръщат в звезди, чийто строеж е съвършено различен от този, който са имали преди - новите стават бели джуджета, а свръхновите - неутронни звезди.

Червени гиганти

Голямото количество енергия, освободена при ускореното изгаряне на водород и от самото гравитационно свиване, разширява звездата до гигантски размери. Нейната плътност, с изключение на ядрото, става много малка. Поради разширяване температурата на външните слоеве на звездата се понижава, а цветът й става червен. Звездата се превръща в огромен и сравнително студен, но ярък поради гигантската излъчваща площ обект - червен гигант.

Планетарни мъглявини

Когато една звезда с масата на Слънцето изчерпи и хелия в недрата си, настъпва последния етап от живота й като червен гигант. Поради нарушилото се отново равновесие тя изхвърля навън част от веществото си. Най-външният слой на звездата, състоящ се от водород, отлита в пространството във вид на прозрачна разширяваща се газова обвивка. Тя се нарича планетарна мъглявина и има размери, достигащи след време до около 1 ly.

Бели джуджета

Когато звездата е изхвърлила вече обвивката си и е изчерпала целия си запас от ядрено гориво, тя не може повече да противостои на гравитационните сили и започва отново бързо да се свива (този процес се нарича гравитационен колапс). В зависимост от масата на звездата, която е останала, гравитационния колапс довежда до различни крайни стадии в еволюцията на звездите. Единият от тях е стадият на белите джуджета. Той се реализира при сравнително малки маси. Гравитационното свиване предизвиква силно повишаване на температурата и налягането, което довежда до намаляване обемът на звездата, достигайки размерите на планета като Земята. Плътността на веществото е огромна. Белите джуджета светят само за сметка на тяхната вътрешна енергия. Малката им светимост се дължи на малките им размери. Белите джуджета постепенно изстиват и процесът на изстиване е толкова бавен, че за цялото време на съществуване на Вселената, нито едно бяло джудже не е успяло да изстине напълно. Може да се каже, че белите джуджета представляват "гробници" на изгоряла материя, която повече не участва в никакъв кръговрат - тя остава погребана завинаги в недрата на тези мъртви звезди, които нямат вече източници на вътрешна енергия.

Неутронни звезди

Звездите еволюират практически еднакво, макар че им е нужно различно време за да достигнат до края на живота си. Но крайният стадий на еволюцията им до окончателната им смърт силно зависи от тяхната маса. Звездите с малка маса се превръщат в бели джуджета. По-масивните звезди умират значително по-ефектно. Ако масата на една звезда е голяма, тя просто не може да се превърне в бяло джудже. Налягането на електронния газ вече не може да удържи колапса на огромното количество материя, породен от гравитационните сили. Свиването продължава с все по-голяма скорост и размерите на звездата намаляват хиляди пъти за по-малко от 1 секунда! Звездните недра се нагряват до стотици милиарди градуса и се стига до катастрофа - звездата се взривява като свръхнова.

Голяма част от материята на звездата излита в околното пространство, а в остатъка след взрива протичат особени реакции. Там не само атомите, но и техните ядра се разпадат - получават се свободни протони и неутрони. Протоните се свързват със свободните електрони и се превръщат също в неутрони. Образува се звезда, състояща се само от неутрони. В определен момент на колапса налягането на неутроните достига стойност, която създава сила на натиск, достатъчно да уравновеси гравитационните сили. Така звездата отново стига до равновесие.

Неутронните звезди са последен стадий от еволюцията на звезда, чийто остатък след взрива има не голяма маса. Най-масивните звезди в Галактиката също умират чрез взрив на свръхнова, но след него остава ядро с много по-голяма маса. Налягането на неутроните вече не е достатъчно, за да уравновеси гравитационните сили и колапсът на такова ядро не може да бъде спрян повече от нищо. Този неограничен колапс поражда удивителни обекти, наречени черни дупки. Те са толкова плътни, че почти изчезват от нашия поглед. Материята в тях загубва завинаги контакт с останалата Вселена.

Пулсари

Неутронните звезди са изключително компактни обекти - размерите им не надвишават 10-20 км. Плътността им е гигантска. Освен компактните размери и колосалните плътности, неутронните звезди се характеризират с бързо въртене и силно магнитно поле. Те се въртят много бързо именно защото размерите им са толкова малки. Звездата прави един оборот около оста си за части от секундата. Интензитетът на магнитното поле също нараства след колапса стотици милиони пъти.

Следователно неутронните звезди представляват компактни, масивни и свръхплътни въртящи се магнити. Както при Земята, така и при неутронните звезди магнитната ос може да не съвпада с оста на въртене. Затова един наблюдател ще вижда излъчването на неутронните звезди не непрекъснато, а на импулси - само когато при въртенето си магнитната ос се обръща към него т.е. неутронните звезди проблясват подобно на морски фарове, поради което се наричат още пулсари.

Черни дупки

Черните дупки представляват обекти, в които концентрацията на маса поражда толкова интензивно гравитационно поле, че нищо не може да го преодолее. При колапса на ядрата на най-масивните звезди интензитетът на гравитационното поле нараства неимоверно и изкривяването на пространството става съществено. Накрая, когато ядрото се свие до размер 3-5 км, пространството се "затваря". Звездата изчезва от Вселената - остава само една изключително силно изкривена област от пространството.

Фотоните, излъчвани от колапсиралия обект, не могат да го напуснат и не достигат до наблюдателя - тези обекти са невидими и затова са "черни". Гравитационните сили на тяхната повърхност са толкова големи, че всяко тяло пада върху тях като в "дупка" - ето откъде е и тяхното наименование.

Още през 1795 г. е достигнато до извода, че светлината не може да напусне едно тяло, ако то е достатъчно масивно или е достатъчно силно свито. Съществува определен критичен размер и всяко тяло, което го достигне, ще се превърне в черна дупка.

Черните дупки се наблюдават много трудно. Всъщност можем да наблюдаваме само областите около черните дупки, където падащото вещество се ускорява до такава степен, че образувалите се акреционни дискове излъчват кванти с много висока енергия.

Двойни звезди

При по-внимателно изследване можете да забележите, че немалка част от звездите на небето се групират в двойки. Обаче не всеки две звезди, които виждаме една до друга, са свързани в една система. Някои от тях случайно се проектират върху небесната сфера близо една до друга и тяхната двойственост е само видима. Такива звезди се наричат оптично-двойни. Има обаче и звезди, които не само видимо, но и в действителност са близо една до друга в пространството. Такива звезди се наричат физично-двойни, понеже са свързани в двойна система от гравитационните сили. Под действието на гравитацията те обикалят около общ център на тежестта, като по-масивната от двете се нарича главна звезда, а другата - спътник.

Повече от половината звезди в Галактиката влизат в състава на двойни (или кратни - с повече от две звезди) системи.

Две звезди образуват тясна двойна система, ако разстоянието между тях е сравнимо с радиусите им. Те не само се движат около общ център на тежестта, но и обменят вещество помежду си. Около всяка от двете звезди има зона, в която преобладава нейното собствено гравитационно поле. Изтичането на вещество става през точката, в която двете области се допират (нарича се точка на Лагранж). Обмяната на веществото в тясна двойна система съществено влияе върху характера на по-нататъшната еволюция на двете звезди.

Звездни купове

Даже с невъоръжено око на небето могат да се забележат няколко места, в които звездите се струпват на едно място и образуват звездни купове. По външният си вид се делят на разсеяни и кълбовидни. Разсеяните звездни купове съдържат от няколко десетки до няколко стотин звезди, без тези звезди да са концентрирани към някаква точка.

Кълбовидните звездни купове имат сферична или слабо елиптична форма и съдържат стотици хиляди звезди, чиято концентрация се увеличава към центъра на купа.

Звездните купове и двойните системи имат голямо значение за изследване еволюцията на звездите. Звездите в един куп, както и в една двойна система, са се образували едновременно от едно и също вещество. И ако сега има разлика между тях, тя се дължи не на различната им възраст, а на разлика в техните характеристики при образуването.

Съзвездия


От най-стари времена хората са се опитвали да групират звездите по небето, за да запомнят по-лесно разположението им и да се ориентират по тях. Тези групи звезди били наречени съзвездия. Най-бляскавите звезди от всяко съзвездие още в древността са били свързвани с въображаеми линии, образуващи лесно запомнящи се фигури. Цялото небе е разделено на 88 съзвездия. Под съзвездие разбираме област от небето, оградена с условни граници. Всички космически обекти, които се виждат от Земята в пределите на тези граници, се отнасят към съответното съзвездие независимо от истинските им размери и от разстоянията до тях.

Най-забележимите съзвездия носят имената си от дълбока древност. Повечето от тях са свързани с гръцката митология - Орион, Андромеда, Касиопея, Цефей, Пегас и др. Някои съзвездия носят имената на предмети - според фигурите, образувани от влизащите в тях звезди - Триъгълник, Стрела и др. Във всяко съзвездие ярките звезди се означават по реда на буквите от гръцката азбука (a , b , g и т.н.). Например Полярната звезда е a от съзвездието Малка мечка. По-ярките звезди имат и собствени имена, които в голямото си мнозинство са арабски. Така a от съзвездието Лира се нарича Вега, a от съзвездието Орел е Алтаир и т.н.

< 11 >

Галактики



Огромните и сложни съвременни телескопи приближиха звездите до нас повече от всякога. Сега човечеството може да надникне дълбоко в Космоса и да види, че Вселената е много по-сложна и красива и от най-смелите ни представи в миналото. Може би в далечното бъдеще, когато нашите потомци се научат свободно да пътешестват сред звездите, те ще започнат да гледат на Млечния път (а не само на Земята) като на естествена среда за обитаване от човешкия род.

До 20-те години на нашия век Млечният път оставаше единствената известна на човечеството галактика. Другите огромни системи от стотици и стотици милиарди звезди дори през телескоп изглеждали просто като мъгляви петна по небето. Едва през 1924 г. американският астроном Едуин Хъбъл открил в голямата мъглявина от съзвездието Андромеда множество цефеиди и определил разстоянието до нея. Оказало се, че тя е огромна звездна система, подобна на нашата Галактика.

Доста други "мъглявини" се оказали извън нашата Галактика. Започнали да ги наричат извънгалактични мъглявини, а след това - и галактики. Извънгалактичната астрономия изучава разнообразните и много отдалечени космически обекти от мегасвета и непрекъснато разширява нашите представи за Вселената, понеже галактиките са основните структурни единици на Вселената.

Ярките галактики се означават според номерата, които имат в най-известния каталог на мъглявини и галактики, наречен Нов общ каталог (New General Catalogue - NGC) или в каталога на Месие. Така галактиката в Андромеда се означава с NGC 224 или М 31. Тя е най-отдалеченият обект, който можете да видите с просто око. Намира се на разстояние 2 200 000 ly.

Сега знаем, че Вселената е пълна с галактики - техният брой вероятно надминава 100 милиарда.

В ясна безлунна нощ по небето се вижда светлата ивица на Млечния път. Това е видимата част на огромно струпване на звезди и междузвездна материя, което представлява нашата Галактика. В Галактиката има около 200 - 400 млрд. звезди, но само около 0,5 - 1% от тях могат да се наблюдават със съвременните телескопи.

Ние виждаме Млечния път като ивица, разделяща небесната полусфера на две почти равни части. Това е така, защото Слънцето е разположено в екваториалната равнина на Галактиката (наречена галактична равнина). Гледана отстрани Галактиката има форма на двойноизпъкнал диск с диаметър 30 kpc и с дебелина на разширението около центъра 4 kpc. Погледнат отгоре, дискът се състои от навити към центъра спирални ръкави. Изучаването на строежа на нашата Галактика е трудно, тъй като ние сме вътре в нея и не можем да я обхванем с поглед като другите галактики.

Центърът на Галактиката се проектира в най-широката и най-ярка част от Млечния път, намираща се в съзвездието Стрелец. Той е отдалечен на около 10 крс от Слънчевата система.Около центъра на Галактиката има огромно сгъстяване от звезди, наречено ядро. То не може да се наблюдава във видимата област на спектъра, тъй като е закрито от гигантски газово-прахови облаци. Обаче неговото излъчване в инфрачервения и радиодиапазона не се поглъщат така силно и ядрото може да се наблюдава.

Галактиката се върти около ос, перпендикулярна на галактичната равнина и преминаваща през нейния център. Слънчевата система се движи със скорост около 250 km/s по почти кръгова орбита в галактичната равнина. При това движението на Слънцето около галактичния център е вълнообразно - то се "гмурка" под галактичната равнина и "изскача" над нея подобно на делфин веднъж на всеки 25 млн. години. При тази скорост Слънцето прави една обиколка около центъра на Галактиката за около 250 млн. години - това е нашата галактична година. Общата маса на Галактиката, определена по въртенето й, е около 2.1011 М$ (оттук може да се определи и броят на звездите в нея).

Може да се каже, че Галактиката е "сглобена" от две части, наречени компоненти - равнинна (нейният диск) и сфероидална (централното разширение). Разсеяните звездни купове, газовите мъглявини, междузвездния газ и прах, горещите звезди от ранен спектрален клас и други обекти са съсредоточени около галактичната равнина и образуват равнинната компонента на Галактиката. Те образуват населението от І тип на Галактиката. Кълбовидните звездни купове, някои типове променливи звезди и други обекти са разположени симетрично около сферичната компонента на Галактиката. Това са обектите от ІІ тип население.

Двете компоненти на Галактиката се различават по възраст - обектите от равнинната компонента са по-млади от тези на сферичната. Обектите от двата типа население се различават и по