Мой адрес не дом и не улица
Когда-нибудь, указывая свой полный почтовый адрес, мы будем заканчивать его:
- Планета Земля (третья от звезды)
- Солнечная система
- Галактика Млечный Путь (между рукавом Стрельца и рукавом Персея)
- Местная группа галактик (подгруппа Млечного пути)
- Скопление Девы
- Сверхскопление Ланиакея
Изображение в оригинальном разрешении
Невозможные космические объекты, но они существуют в реальности Часть 1
Космос – это не просто великое ничто, бесконечное пространство без кислорода и звуков. В его глубинах спрятаны необычные и удивительные объекты, о которых человечеству пока ничего не известно.
Однако, кое-что учёным удается обнаружить, и среди находок попадаются поистине невозможные: как насчет целого огромного облака спирта или пенопластовой планеты?
Собрал самые удивительные планеты, туманности, и прочие космические находки, которые удивят любого просто самим фактом своего существования. Только посмотрите:
1. «Пан» — настоящий космический пельмень
Это спутник Сатурна, который с «кольцами», из нашей звёздной системы. Ещё пару–тройку лет назад считалось, что он сферической формы, но на деле всё оказалось иначе.
Когда «Пана» с расстояния 24,5 км сфотографировал зонд «Кассини 7», на фото стал видно, что он приплюснутый и с поясом. Похож на самый настоящий пельмень или, если будет угодно, равиоли.
2. Галактика «Сомбреро» с чёрной дырой в самом центре
До этой галактики от нас 28 млн световых лет. Вроде как и далеко, но с Земли она неплохо видна. И вообще — это не одна галактика, а целых две. Поэтому и форма такая.
А ещё этот космический объект крут тем, что внутри него находится сверхмассивная чёрная дыра, которая по массе, как 1 млрд наших Солнц.
3. Огромная «Пенопластовая планета»
Экзопланету под названием Kepler-7 b обнаружили с помощью телескопа Kepler. У неё аномально низка плотность: в 30 раз ниже, чем у воды на Земле.
Кубический метр вещества, из которого сделано это небесное тело, весит всего 30 кг. Примерно столько же у нас весит пенопласт, которым дома утепляют. Отсюда и название.
4. Газовая туманность по имени «Мыльный пузырь»
Красивая симметричная туманность плавает в поле созвездия Лебедя. Её открыли всего несколько лет назад, поэтому её нет во многих астрономических атласах.
Больше всего удивляет форма и внешний вид туманности. Она напоминает самый настоящий мыльный пузырь, и именно такое прозвище ей дали учёные.
5. «Тефия» — огромный глаз в открытом космосе
Ещё один спутник Сатурна, и он напоминает огромный глаз, который следит за нами из далёких космических просторов. Знакомьтесь, «Тефия».
Радужка и зрачок на спутнике — это огромный кратер посреди него. Его сняли с помощью зонда «Кассини» в 2017.
6. Самая дорогая планета из настоящего алмаза
Планета называется 55 Cancri e. Она вращается вокруг звезды, которая напоминает Солнце, в созвездии Рака. Год на ней равен нашим 18 часам.
Температура у поверхности планеты достигает 1 648 градусов по Цельсию. Она в два раза больше Земли и на треть состоит из алмаза. Представьте, сколько она может стоить.
7. Древнейшее космическое облако «Химико»
Один из самых старых объектов в космосе
Это одно из самых интересных явлений в космосе, которое известно нашим учёным. Облако, которое состоит из трёх молодых галактик, образовалось через 800 млн лет после Большого Взрыва.
Кажется, что это огромное количество времени. Но по космическим меркам это немного. Наблюдая за «Химико», учёные могут дать большое число ответов на вопросы мироздания.
8. Зловещая туманность по имени «Голова ведьмы»
Настоящее имя туманности – IC 2118. Она находится в южном созвездии Эридана на расстоянии 1 000 световых лет от Солнца. Больше всего удивляет именно её очертания.
Мы видим туманность из-за звезды Ригель. За счёт её излучения очертания «Головы ведьмы» отражаются и видны в телескопы с Земли.
9. Облако пыли со вкусом рома и малины
Попробовать его мы не сможем
Оно находится в регионе космоса, который называют «Стрелец B2». Его обнаружили лет десять назад, и тематические СМИ тут же начали твердить, что у этого объекта должен быть малиновый вкус.
Учёные заверяют, что молекулы, которые были обнаружены в облаке, действительно похожи по строению на молекулы рома. Но попробовать всё это не выйдет, как минимум, из-за других опасных химических соединений.
10. Невероятно большой космический океан
Океан, который состоит из пара
На расстоянии 12 млрд световых лет от Земли расположен квазар под названием APM 08279 + 5255. Его яркость превышает солнечную в 100 млрд раз. Но нам интересно не это.
Несколько лет назад вокруг него обнаружили огромные запасы воды. Они в 140 трлн раз превышают объёмы земных океанов. Удивительно, но лететь туда для нас пока слишком далеко.
Где заканчивается Солнечная система
Где находится линия, за пределами которой начинается новый мир и заканчивается привычная Солнечная система? Обычно мы ограничиваемся всего лишь Землей и ближайшими планетами. Но давайте прогуляемся по родной системе, удалимся от звезды как можно дальше и увидим, где расположен край.
Планеты Солнечной системы
Границы в привычном понимании определяются сферой влияния. В нашем случае речь идет о гравитации звезды, которой подчиняются все остальные небесные тела, вращаясь вокруг Солнца. Таким образом, в Солнечной системы можно визуально сделать несколько секторов, где сила тяжести уменьшается с увеличением дистанции от звезды.
Многие не заглядывают дальше планет системы, полагая, что на этом все заканчивается. Официально вокруг звезды вращаются 8 миров (Плутон стал карликовой планетой в 2006 году), поэтому замыкает цепочку Нептун.
Этот сектор делится на внутреннюю и внешнюю системы. В первую категорию входят четыре ближайшие к Солнцу планеты земной группы, также главный пояс астероидов и замыкает карликовая планета Цемиров
Во внешней группе проживают планеты-гиганты (газовые и ледяные), включая гипотетическую Девятую планету (планета Х), кометы и кентавры. Нептун удален от Солнца в среднем на 4.55 млрд. км.
Двигаемся к поясу Койпера
Пролетаем мимо Нептуна, и оказывается в кругу транснептуновых объектов. Об этом участке пока мало информации, но полагают, что наполнен небольшими небесными телами, представленными льдом и камнями.
Далее на удаленности 30 а.е. от Солнца начинается пояс Койпера, простирающийся до 55 а.е. По сути, это своеобразный астероидный пояс, который мы встречали между внешней и внутренней Солнечной системой, но он в 20 раз шире и может быть в 200 раз массивнее.
В поясе Койпера проживают небольшие объекты изо льдов, а также как минимум четыре карликовых планеты, среды которых Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Здесь же находится и рассеянный диск. Полагают, что из этой территории к нам прибывает большее количество короткопериодических комет, чей орбитальный период составляет меньше 200 лет.
Выходим в гелиопаузу
После пояса Койпера все становится туманнее, потому что сложно понять, когда именно начинается межзвездное пространство. Мы потихоньку перемещаемся в участок околосолнечного пространства – гелиосферу. Здесь плазма солнечного ветра перемещается по отношению к нашей звезде на сверхзвуковой скорости.
На удаленности в 85-95 а.е. от звезды солнечный ветер начинает притормаживать и возникает черта ударной волны. Именно этот порог в 2004 и 2007 годах прошли космические аппараты Вояджер-1 и Вояджер-2.
Преодолеем еще 40 а.е. и заметим столкновение солнечного ветра и межзвездного вещества. Друзья, мы оказались в гелиопаузе, которая по форме напоминает слегка растянутый от Солнца пузырь. Эти расстояния кажутся невероятными, но в 2018 году Вояджер-2 сумел преодолеть гелиопазу и выбраться в межзвездное пространство, а зонд Вояджер-1 выполнил это в 2012 году.
Загадочное облако Оорта
Это все еще гипотетическая территория, способная быть приютом для долгопериодических комет. Полагают, что она начинается на дистанции в 50000 а.е. от Солнца и простирается до 100 000 а.е. Это сферическое облако, способное разместить триллион ледяных небесных тел. Некоторые считают, что здесь могут скрываться крупные планеты и даже Планета Х, но вероятность крайне низкая.
Последние рубежи
Ни один космический аппарат не сумел преодолеть межзвездное пространство, облако Оорта и выбраться дальше. Поэтому ученым остается только догадываться. Есть теория о существовании пограничной черты, где проживает звездный спутник Солнца Немезида, но доказательств пока нет. Пока считают, что солнечная гравитация простирается на 125 000 а.е. и это можно считать пределами Солнечной системы.
Постскриптум
Вояджер доберется к облаку Оорта не раньше, чем через 300 лет, так что нашему поколению не суждено отметить это удивительное событие. Указанные масштабы шокируют, а ведь это всего лишь пределы нашей системы. Вспомним о целой галактике Млечный Путь, которая находится в скоплении, группе, после чего следуют еще более крупные структуры.
https://v-kosmose.com/gde-zakanchivaetsya-solnechnaya-sistem...
Небесная механика наглядно
Давайте представим, что нам нужно запустить футбольный мяч на орбиту Земли. Никакие ракеты не нужны! Хватит горы, высотой 100 километров и недюжинной силы. Но насколько сильно нужно пнуть мяч, чтобы он никогда больше не вернулся на Землю? Как отправить мяч в путешествие к звёздам, имея только грубую силу и знание небесной механики?
Сегодня в программе:
Бесконечные возможности одной формулы
Как взять энергию у Юпитера
Откуда у планет берутся кольца
Как математика помогла открыть Нептун
Благо, мы живём в век компьютерных технологий. Нам не нужно забираться на высокую гору и пинать мяч со всей силы, всё можно смоделировать! Давайте приступим.
Одна формула
Та самая, известная с уроков физики и астрономии:
Показывает, насколько сильно будут взаимодействовать тела, в зависимости от их масс, расстояния между ними и гравитационной постоянной G.
Я написал программу, в которой можно расставлять шарики, взаимодействующие друг с другом силами гравитации, при этом у каждого шарика есть своя масса, скорость и координаты. Для наглядности шарики оставляют за собой след.
Давайте поставим большой и массивный голубой шар(Землю) и маленький красный мячик недалеко от него. Запускаем симуляцию:
Он упал!
Для выхода на орбиту нужна скорость, чтобы шарик падал и все время промахивался мимо Земли. Но КАКАЯ скорость? И снова школьные знания приходят на помощь:
Минимальная скорость, необходимая для выхода на орбиту Земли называется первой космической скоростью.
Для Земли она равна 7.91 км/с. А для симуляции её можно легко вычислить:
Разгоняем мячик и смотрим результат
Полёт нормальный!
Шарик описывает окружность с Землёй в центре. Что будет, если придать ему чуть больше скорости? Сейчас проверим:
Теперь форма орбиты эллиптическая, можно выделить 2 очень важные точки — апогей и перигей.
Апогей — это точка, в которой мячик максимально удалён от Земли.
Перигей — наоборот, самая близкая к Земле точка.
При увеличении начальной скорости перигей не меняется, а вот апогей становится всё дальше, и в конце концов имеет бесконечное расстояние до Земли. Тут мы вплотную приблизились к понятию второй космической скорости. Это скорость, которую надо придать шарику, чтобы он преодолел гравитацию Земли и улетел бороздить просторы вселенной. Для земли она равна 11.2 км/с.
Интересный фокус: если мы умножим первую космическую скорость на √2, то получим вторую космическую.
Умножили. Запустили. Получили:
Он улетел безвозвратно! Кстати, теперь он имеет параболическую орбиту. А если запустить шарик ещё сильнее, получим гиперболу. Интересно получается, везде нас преследует математика.
При этом формула остаётся всё той же. Окружность превращается в эллипс, эллипс в параболу, а парабола в гиперболу из-за вытягивания орбиты(увеличения эксцентриситета).
Как взять энергию у Юпитера?
Давайте расширим нашу модель, добавим Солнце, заставим Землю крутиться вокруг него.
Представим, что мячу нужно придать такую скорость, чтобы он улетел за пределы Солнечной системы — третью космическую скорость. В реальном мире она равна 16.7 км/с. К сожалению, эта скорость слишком большая, боюсь, нам не хватит сил…
Постойте! А что, если забрать немного скорости у какого-нибудь массивного тела, например, Юпитера. Мы можем подлететь к чему-то очень массивному и совершить гравитационный манёвр. При пролёте мимо Юпитера силы гравитации взаимно притягивают мячик и газовый гигант, но масса мячика настолько мала, что почти никак не влияет на движение Юпитера, а сам Юпитер разгоняет пролетающее мимо тело до высоких скоростей.
Меньше слов — больше дела:
Момент гравитационного манёвра — шарик подлетел к Юпитеру.
Ура! Мы получили скорость, достаточную для выхода из Солнечной системы, при этом ничего не потратили. Правда, Юпитер стал двигаться чуть медленнее, но мы этого точно не заметим.
Все космические аппараты, запущенные человеком за пределы солнечной системы («Вояджеры» 1 и 2, «Пионеры» 10 и 11, «Новые горизонты») использовали именно такой способ для ускорения.
Увеличиваем масштаб!
Я добавил трение частиц, чтобы, сталкиваясь, они передавали часть энергии друг другу. Также я ввёл силу нормальной реакции, теперь частицы уважают своё личное пространство, отталкивая от себя других.
Поставим случайную генерацию шариков и зададим им случайное направление и скорость. Пусть их будет, допустим, 100 штук.
Полный хаос, каждая частица движется куда хочет, но всё же силы гравитации берут своё, и начинают образовываться скопления шариков:
И через некоторое время получается большое тело, состоящее из 99 шариков и один-единственный шарик, обращающийся вокруг него:
При другом запуске получилось следующее:
Два массивных тела, обращающихся вокруг общего центра масс. Если представить, что эти два объекта — звёзды, то мы получили двойную звезду. Интересно, что примерно половина звёзд в нашей галактике — двойные. Если бы у нашего Солнца была звезда — компаньон, то в небе мы могли бы наблюдать такую картину:
Откуда у планет берутся кольца?
Основная причина появления колец — это разрушение спутников, подлетевших слишком близко к планете, а точнее, пересёкших предел Роша. В таком случае приливные силы, вызываемые гравитацией планеты, становятся больше сил, удерживающих спутник целым, и он разрывается на много частей, оставляя после себя кольцо, которое опоясывает планету. Давайте смоделируем эту ситуацию:
Спутник чуть дальше предела Роша, он вращается вокруг планеты по стабильной круговой орбите. Но что будет, если сгенерировать его чуть-чуть ближе к планете?
Спутник разлетелся на множество маленьких частей, которые образовали кольца вокруг планеты. Так же и в реальном мире. Тритон (спутник Нептуна) постепенно приближается к планете, и через 2 миллиарда лет будет разорван, а у Нептуна появятся кольца больше, чем у Сатурна.
Как открыли Нептун и при чём здесь математика?
Раз уж зашла речь о Нептуне, давайте поговорим о его открытии. «Планета, открытая на кончике пера» имеет массу, а значит, действует на объекты вокруг. Астрономы 19 века заметили изменения в орбите Урана, его орбита отличалась от расчётной, видимо, что-то влияло на него. Орбита Урана имела возмущения:
Это утрированная модель показывает, как неизвестное тело за Ураном влияло на его орбиту. Астрономам оставалось только вычислить положение тайной планеты и посмотреть в телескоп. Действительно, планета Нептун оказалась именно там, где её и предсказывали!
Заключение
Конечно, эта симуляция не обобщает все законы и явления, происходящие в космосе, например, здесь не учитывается теория относительности Эйнштейна, так как скорость частиц далека от скорости света. Но есть ещё много интересных вещей, которые можно реализовать в этой симуляции. Попробуйте сами! Понадобится только Python3 и библиотека Pygame.
Первая в истории мягкая посадка, совершенная во Внешней Солнечной системе
14 января 2005 года, 18 лет назад, зонд "Гюйгенс" успешно вошел в атмосферу Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и совершил посадку на его поверхность в области, получившей название Ксанаду.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Галактика Андромеды
Один снимок с выдержкой 10 минут.
Обычно в астрофотографии делают так: снимают десятки (а то и сотни) кадров, в специальной программе обрабатывают их, уменьшая шумы, затем проявляют детали. Но в ту ночь мне стало интересно: а что можно получить из одного-единственного кадра, снятого с большой выдержкой? И естественно жертвой этого эксперимента стала соседняя галактика. Надеюсь, Андромедяне (Андромедянцы, Андромедцы, не знаю как правильно) меня простят, ведь, на мой взгляд, получилось неплохо.
Теперь о снимке:
Снято 10 октября 2020 года в Рязанской области.
Камера Canon 600D, объектив Sigma 70-200mm f/2.8 II APO EX DG Macro, компенсация вращения Земли - монтировка Sky-Watcher Star Adventurer (дальше для тех, кто в теме) с гидированием, камера-гид ZWO 120MC-S под управлением PHD2 Guiding, съемка через Astrophotography Tool.
Выдержка 10 минут, ISO 800, фокусное расстояние около 135 мм, диафрагма f/5.
Обработка в Photoshop.
Фото в высоком разрешении как всегда по ссылке на диске.
Больше ночных фотографий и астрофотографий в моем инстаграме.