ХОД УРОКА
Посмотрите на звёзды! Посмотрите, посмотрите на небеса!
О, посмотрите на этих огненных жителей неба!
Жерард Менли Хопкинс “Звездная ночь”
Что же такое - звезды? Их тайны мы начнём постигать сегодня.
Тема нашего урока: Звёзды. Определение расстояний до звёзд. Д/з.: § 22, вопрос №5 письменно (пояснение к заданию есть в учебнике, и мы рассмотрим его по ходу урока), продолжаем работать над презентациями и рефератами по видам звёзд.
Изучение нового материала.
Звезды — огромные пылающие шары, расположенные за пределами земной атмосферы на расстоянии в триллионы километров. На протяжении многих столетий астрономов волновала сложная задача определения расстояний до звезд.
Еще Н. Коперник понимал, что расстояния до звезд можно вычислить, если удастся измерить их годичное параллактическое смещение, вызываемое обращением Земли вокруг Солнца. Но в эпоху Коперника не было даже простейших телескопов, а невооруженным глазом параллактические смещения звезд не обнаруживаются.
Первые попытки обнаружить параллактическое смещение были предприняты английским астрономом Дж. Брадлеем (1693–1762), который с середины декабря 1725 г. по декабрь 1726 г. систематически измерял зенитное расстояние звезды гамма Дракона (2,4Т) в моменты ее верхней кульминации, надеясь таким образом обнаружить ее параллактическое смещение, но это сделать Брадлею не удалось.
Лишь через сто с лишним лет, в 1835–1837 гг., астрономическая техника “доросла” до измерения столь малых величин. Первые измерения расстояний до звезд в России сделаны Василием Яковлевичем Струве и почти одновременно произведены в Германии.
Измерение параллактического смещения звезд хотя и очень трудоемко, но является самым надежным, фундаментальным способом определения их расстояний.
Существуют и другие способы определения расстояний:
- зная абсолютную и видимую звёздную величину;
- по изменениям собственных движений звёзд;
- по анализу спектра звезды;
- по периоду изменения блеска цефеид, но их мы рассмотрим по мере изучения материала.
Итак, рассмотрим подробнее 1 способ. В нём тщательно измеряется положение звезды по отношению к другим звездам. Наблюдателю кажется, что по мере движения Земли вокруг Солнца близкие звезды перемещаются вперед и назад на фоне более отдаленных звезд.
На рисунке показаны положения Солнца (С), Земли (Т1 – Т4), звезды (S) и видимые положения ее на небе (S1 – S4). Через 6 месяцев, когда земные телескопы переместятся в диаметрально противоположную точку орбиты Земли, проводится повторное измерение положения звезды.
Смещения звезд очень малы. Например: Ближайшая соседка Солнца — слабенькая звездочка из созвездия Центавра, Проксима, что с греческого значит “ближайшая”, смещается на 1,5".
Чтобы представить себе эту величину, нужно воткнуть на расстоянии 1 мм друг от друга две булавки и привязать к каждой по нитке. Отойти от булавок на 130 м и соединить свободные концы ниток. Угол, образовавшийся при этом между двумя нитками, и будет равен 1,5" дуги.
Итак, для определения расстояние до звезды используется половина параллактического смещения, т.е. годичный параллакс.
Годичный параллакс (π) - угол, под которым со звезды был бы виден средний радиус земной орбиты (а), расположенный перпендикулярно направлению на звезду.
Параллаксы звёзд очень малы, поэтому синусы углов можно заменить самими углами, выразив их в радианах.
На протяжении почти двух лет Струве определял параллактическое смещение яркой звезды Веги (a Лиры), а по нему вычислял расстояние до Солнца. Он нашел, что параллакс Веги составляет 0,123" и расстояние равно 1 650 000 а.е., а для самой близкой звезды Проксима расстояние равно 275 000 а.е..
Большие числа могут привести к ошибкам в вычислениях, поэтому для измерения расстояний до звезд введена специальная единица длины, названная парсеком. Парсек - расстояние до звезды, которое соответствует параллаксу в 1". Парсек– от слов “параллакс” и “секунда”.
1 пк = 206265 а.е.
r = 1/π
Таким образом, по годичному параллаксу и формуле расстояние вычисляется в парсеках, а затем уже переводится в световые года.
Рассмотрим соотношение между единицами.
Для измерения больших расстояний, используются более крупные единицы:
1 килопарсек (кпк) = 103 пк и 1 мегапарсек (Мпк) = 106 пк.
В литературе и реже — в науке расстояния до звезд выражаются также в световых годах (св. г.), показывающих, за сколько лет свет, излученный объектом, достигает Земли или Солнца (что по расстоянию одинаково).
Световой год — это путь, проходимый светом за 1 год.
1 а.е. = 1,496 – 108 км
1 пк = 206265 а.е. = 3,08 – 1013 км
1 св.год = 9,46 – 1012 км
1 пк = 3,26 св.лет