Параллакс
Параллактические эллипсы звёзд при различных расстояниях от плоскости эклиптики
Параллакс — это смещение видимого положения объекта, рассматриваемого с двух разных точек. Чем дальше объект от наблюдателя, тем меньше его видимое положение меняется при перемещении наблюдателя. На основе расстояния между точками наблюдения и углом смещения видимого положения объекта можно рассчитать расстояние до него.
В астрономии под параллаксом чаще всего понимается половина угла смещения видимого направления на звезду, измеряемого в моменты, когда Земля, двигающаяся вокруг Солнца по своей орбите, находится на её противоположных сторонах. Такое измерение расстояния иногда называют «годичным параллаксом». Это первая ступенька в «космической шкале расстояний» — метода измерения расстояний, похожего на лестницу, в которой каждая следующая «ступенька» опирается на предыдущую.
Расстояние до объекта, годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде, называют «парсеком» (сложив слова «параллакс» и «секунда»). Это расстояние равно 3,26 светового года. В 2015 году Международный астрономический союз определил парсек как расстояние, равное 648 000/π астрономических единиц.
Принцип параллакса дал человеку первый способ измерения расстояния от планеты Земля до звёзд. Впервые звёздный параллакс в 1838 году измерил Фридрих Вильгельм Бессель, немецкий математик и астроном, ученик Карла Фридриха Гаусса. Он выбрал звезду 61 Лебедя, и использовал для этой цели гелиометр – прибор для измерения небольших углов на небесной сфере, созданный в XVIII веке.
Точность измерения звёздного параллакса зависит от точности, с которой мы знаем расстояние от Земли до Солнца. В наши дни это расстояние мы измеряем при помощи сигналов радара, отражённых от других планет Солнечной системы.
Трудности точных измерений расстояний до звёзд при помощи параллакса связаны с его малыми значениями. К примеру, у ближайшей к Солнцу (и, следовательно, имеющей наибольший параллакс) звезды Проксима Центавра его величина составляет 0,7687 ± 0,0003 угловые секунды. Под таким углом объект диаметром 2 см будет виден с расстояния в 5,3 км. Именно по причине того, что такие маленькие параллаксы очень трудно измерить, философы долгое время отвергали теорию гелиоцентризма. То, что параллакс может быть маленьким из-за гигантского расстояния до звёзд, тогда казалось маловероятным.
Запущенный в 1989 году космический аппарат Hipparcos (High Precision Parallax Collecting Satellite — «высокоточный спутник для сбора параллаксов») был предназначен специально для измерения параллаксов различных звёзд и уточнения космических расстояний. Точность измерений для основного эксперимента (более 100 тыс. звёзд) составила 1 миллисекунду дуги. Успех программы позволил увеличить точность астрометрических измерений на порядок и тем самым совершить весьма значительный прорыв в астрономии. Но даже он смог измерить параллакс для звёзд, находящихся не далее 1600 световых лет от нас – что составляет чуть более 1% диаметра Млечного Пути.
Запущенный в 2013 году Европейским космическим агентством аппарат «Гайя» мог измерять параллакс с точностью до 10 угловых микросекунд, то есть определять расстояния до объектов, находящихся в нескольких десятках тысяч световых лет от нас.
Планета
Объекты Солнечной системы с массой, сравнимой с планетной (в масштабе)
В древности люди, обращая взгляд к ночному небу, замечали, что большая часть картины, рисуемой яркими точками звёзд, не меняется по сути, а лишь периодически движется по небу на манер большого неделимого холста. Но кроме Солнца и Луны они видели ещё пять ярких объектов, движения которых не согласовывались с перемещением звёздного неба. Эти объекты двигались хоть и периодически, но по сложным траекториям. Их так и назвали – πλανήτης, «планеты», что означало «странники». Разные народы ассоциировали их с богами из своих пантеонов. До нашего времени сохранились древнеримские названия планет – Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн – получившие свои имена в честь римских богов.
Однако первой цивилизацией, у которой была документально подтверждённая теория планет, была Вавилонская, возникшая ещё 4 тысячи лет назад. Самый древний из дошедших до нас астрономических текстов, касающихся планет – это «таблички наблюдения за Венерой», датируемые приблизительно 1640 годом до н.э. времён правления вавилонского царя Амми-цадука.
Существуют две клинописные таблички под общим названием MUL.APIN от VII века до н.э., где описываются движение Солнца, Луны и планет в течение года. В Вавилоне зародилась не только астрономия, но и астрология – попытки описать происходящее на Земле и предсказывать события в соответствии с поведением небесных тел, несовместимые с наукой. Работы вавилонских астрологов заложили фундамент как для современной астрономии, так и для астрологии.
Остальные планеты Солнечной системы, известные на сегодня (Уран и Нептун) были открыты уже после изобретения телескопа, в XVIII веке. Тогда же определение планеты поменялось – вместо объектов, движущихся по небу относительно неподвижных звёзд, планетами стали называть небесные тела, вращающиеся вокруг звезды. Таким образом Землю причислили к планетам, а Солнце из их списка исключили.
Когда оказалось, что не только у Земли есть компаньон (Луна) – астрономы разглядели четыре спутника у Юпитера и пять у Сатурна – эти мелкие небесные тела стали называть «вторичными планетами» или «планетами-спутниками», а потом просто сократили до «спутников».
В начале XIX века были открыты новые «планеты» — Церера, Паллада, Юнона и Веста. Но быстро стало понятно, что они кардинально отличаются от обычных планет. Они находятся в одном участке космоса, между Марсом и Юпитером, их орбиты частично пересекаются, да и размера они небольшого. Английский астроном Уильям Гершель, открывший до этого Уран, назвал эти небольшие планеты «астероидами», что по-гречески означает «звездоподобные» — поскольку тогда даже при разглядывании в телескоп они были похожи на звёзды. Но когда подобные небольшие небесные тела начали находить регулярно, астероиды окончательно отделили в классификации от обычных планет.
Ещё одну планету, Нептун, открыли в конце XIX века.
Очередные сложности классификации подстерегали учёных в начале XX века, когда был открыт Плутон. Сначала астрономам показалось, что он превышает по размерам Землю, поэтому он мгновенно был возведён в ранг планет. Однако затем оказалось, что это далеко не так, а масса Плутона вообще составляет 0,2% от земной. Поскольку он всё равно значительно превышал по массе известные астероиды, а транснептуновые объекты ещё не были открыты, свой статус «планеты» он потерял позже.
После работ Койпера и исследования Солнечной системы при помощи космических зондов астероиды постепенно перестали считаться «малыми планетами», а крупные спутники планет, наоборот, возвели в этот ранг.
После того, как в 1990-х астрономы начали открывать экзопланеты – планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы, и вращающиеся вокруг других звёзд – встал другой вопрос: какой максимальный размер может иметь небесное тело, чтобы считаться планетой. У других звёзд начали находить планеты, достаточно гигантские для того, чтобы приблизиться по размеру к коричневым карликам – а последние уже считаются звёздами, поскольку теоретически в них может идти синтез дейтерия.
В начале XXI века шли активные дебаты по поводу того, какие небесные тела можно считать планетами. Например, можно ли считать планетой тело, существующее в поясе астероидов, или тело, достаточно большое для того, чтобы внутри него шёл синтез дейтерия. Кроме того, некоторые небесные тела могут формироваться путём гравитационного сжатия газопылевого облака (вместо появления в протопланетном диске, согласно общепринятой гипотезе), но при этом не достигать размеров достаточных для старта ядерного синтеза в ядре – поэтому шли дискуссии, нужно ли учитывать способ формирования небесного тела при его классификации.
Также поднимался вопрос об исключении Плутона из состава планет, поскольку в том же регионе Солнечной системы нашлось уже достаточно много объектов, приближавшихся к нему по размеру. Кроме того, найденная в 2005 году карликовая планета Эрида была на 27% массивнее Плутона – и если он считался планетой, тогда и её стоило тоже записать в планеты.
Диаграмма Эйлера, описывающая типы объектов в Солнечной системе
В результате в 2006 году на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза было принято новое определение планеты. Теперь официально планетой Солнечной системы называется небесное тело, удовлетворяющее всем следующим условиям:
- обращающееся по орбите вокруг Солнца (то есть не являющееся спутником другого тела);
- обладающее достаточной гравитацией, чтобы иметь форму, близкую к шару;
- вблизи орбиты которого имеется «пространство, свободное от других тел» — то есть, там нет тел, не являющихся её спутниками (иными словами, планета «очищает» свою орбиту от других тел).
Однако в разных дисциплинах к определению «планета» подходят по-разному. Например, в планетарной геологии (изучающей геологию разных небесных тел) планетой считают объект массой меньше звёздной, в котором никогда не шли реакции ядерного синтеза, и гравитация которого оказалась достаточной для придания ему формы шара в результате гидростатического равновесия. Параметры орбиты этого тела в учёт не берутся. Исходя из этого определения, такие тела, как Плутон и Церера можно считать планетами.
Также под официальное определение не попадают экзопланеты, вращающиеся вокруг других звёзд. Пока общепринятого определения экзопланеты не существует.
Словарик
Абсолютная звёздная величина
Адаптивная и активная оптика
Альбедо
Астрономическая единица
Барионные акустические осцилляции
Белый карлик
Быстрый процесс захвата нейтронов
Галактические скопления
Галактическое гало
Галилеевы спутники
Гелиосфера
Гидростатическое равновесие
Горизонт событий
Гравитационное линзирование
Гравитация
Диаграмма Герцшпрунга — Рассела
Закон Хаббла
Затменные звёзды
Звезда Вольфа — Райе
Зодиакальный свет
Ионосфера
Квазар
Кома
Коричневый карлик
Космическая скорость
Космические лучи
Красный карлик
Магнетар
Межзвёздная среда
Местная группа галактик
Молекулярные облака
Нейтрино
Нейтронная звезда
Неправильная галактика
Новая звезда
Параллакс
Планета
Планетарная туманность
Полярное сияние
Приливный разогрев
Протопланетный диск
Радиационный пояс
Рассеянное звёздное скопление
Реликтовое излучение
Сверхновая типа Ia
Сверхновая типа II
Светимость
Сильное взаимодействие
Слабое взаимодействие
Спектр
Стандартные свечи
Тёмная материя
Тёмная энергия
Тень и полутень
Теория Большого взрыва
Транснептуновый объект
Хромосфера
Цефеиды
Червоточины
Чёрные дыры
Шаровые скопления
Шкала расстояний в астрономии
Щели Кирквуда
Эксцентриситет орбиты
Электромагнетизм
Эллиптическая галактика
Эффект Доплера
