АСТРОНОМИЯ: КАК Е УСТРОЕНА ВСЕЛЕНАТА

Строеж на Слънчевата система и мястото на Земята като планета. В центъра на Слънчевата система се намираСлънцето. Това е звезда. Вътре в Слънцето при температура няколко милиона градуса протичат термоядерни реакции, за чиято сметка свети и Слънцето. На повърхността на Слънцето температурата е шест хиляди градуса. Според химичния си състав Слънцето се състои от водород и, в по-малко количество, хелий. Между другото, хелият е бил намерен на Слънцето по-рано, отколкото на Земята, според спектъра. Според спектъра и се изучават химическият състав и температурата на звездите. Други химични елементи, които има на Слънцето са в малко количество, като цяло тежките елементи от таблицата на Менделеев се срещат значително по-рядко във Вселената от леките. Водородът е най-разпространеното вещество във Вселената. В ядрените реакции във звездите той се превръща в хелий, а по-нататък хелият се превръща в по-тежки елементи. Според размерите си Слънцето е 109 пъти по-голямо от Земята, а масата му е по-голяма от земната 333 хиляди пъти. А диаметърът на Земята е равен на 12740 км, това е средният диаметър, тъй като според формата си земята прилича на кълбо, но все пак е малко сплесната в полюсите заради бързото й въртене.
Около Слънцето по своите орбити се въртят планетите. Ако слънцето е нажежено газово кълбо, планетите са сравнително студени тела. Меркурий, Венера, Земята, Марс и Плутон имат ясна твърда повърхност. А планетите-гиганти Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун са газо-течни, въпреки че е възможно в центъра си да имат твърдо ядро. Най-голяма е планетата Юпитер. Тя е по-голяма от Земята 13 пъти според диаметъра си и 318 пъти според масата си. Самите планети не светят, а отразяват слънчевата светлина. Според отдалечеността си от Слънцето планетите се въртят около него в следния ред: Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.Около всички планети, с изключение на Меркурий и Венера, се въртят техните спътници. Спътник на Земята е Луната. Марс има 2 спътника, Юпитер – 16, Сатурн – вече около 20, Уран – 5, Нептун – 2, Плутон – 1. Става дума за естествени спътници. Днес планетите се изследват с космически апарати, които могат да са на повърхността на планетата или да станат нейни изкуствени спътници. Освен големите планети в Слънчевата система има множество малки (астероиди). Най-големият астероид е Церера и е бил открит през 1801 година, диаметърът му е малко по-голям от 1000 км, останалите малки планети са доста по-малки. Сега са известни няколко хиляди астероида, и астрономите откриват още нови, с по-малки размери. Повечето от тях се въртят между орбитите на Марс и Юпитер. Някои навлизат вътре в орбитите на Марс и Юпитер и дори се приближават към Земята. Като по принцип, винаги е възможен сблъсък със Земята, и наистина е имало такива, но вероятността това да стане днес е нищожна, освен това астрономите постоянно следят за такива астероиди. В Слънчевата система съществуват също така и комети. Ядрото на кометата се състои от камъни и лед, неговият диаметър е няколко километра. Орбитите на кометите са много удължени. Когато кометата се приближава към Слънцето, ледът се разтопява и се образува газо-прахообразен облак (кома), след което и опашката на кометата. След отдалечаването от Слънцето всичко това частично се разсейва в пространството, а частично замръзва отново. Някои комети се движат по незатворени орбити (параболи и хиперболи), напускат Слънчевата система и заминават към други звезди. Възможно е и пристигане на комети от други звезди. Някои тела, като например, Хирон, който се върти между орбитите на Сатурн и Уран, според природата си е нещо средно между астероид и комета. И накрая, в Слънчевата система има космическа прах и дребни камъни - метеорити (те могат да представляват отломки от малки астероиди). Понякога метеоритите падат на Земята и на другите планети. Принципът за построяването на Слънчевата система е бил открит от Коперник. Тази система се нарича хелиоцентрична (в която Слънцето е център). До това време е господствала системата на Птоломей. Тя е била геоцентрична (в която Земята е център). Сега ние знаем, че системата на Коперник отразява правилно истинското положение. Но, понеже ние живеем на Земята, понякога ни е по-удобно да се възползваме от геоцентрично построяване, още повече, че пресмятането на положението на планетите от едната система в другата е чисто математическа операция и тук не трябва да възникват никакви светогледни проблеми. Звезди. Галактика. Вселена. Слънцето е една от милиардите звезди. Има звезди доста по-големи от Слънцето (гиганти), има и по-малки от него (джуджета), според свойствата си Слънцето е по-близко до звездите джуджета, отколкото до гигантите. Има горещи звезди (те имат бяло-небесно синкав цвят и температурата на повърхността им е над 10000 градуса, а на някои до сто хиляди градуса), има и студени звезди (те са червени, температурата на повърхността им е около 3 хиляди градуса). Звездите се намират много далеч от нас, до най-близката звезда може да се стигне за цели 4 години, ако летим със светлинна скорост 300000 км/с, докато със същата скорост можем да стигнем до Слънцето за 8 минути. Някои звезди образуват двойки, тройки (двойни, тройни звезди) и групи разсеяни звездни струпвания. Съществуват и кълбовидни звездни струпвания, те съдържат десетки и стотици звезди и имат формата на кълбо, с концентрация на звездите към центъра. В разсеяните струпвания са събрани младите звезди, а кълбовидните струпвания са много древни, в тях звездите са стари. Редом с някои звезди съществуват планети. Дали има живот на тях, още повече цивилизация, засега не е установено. Но много е вероятно да има. Звездите образуват гигантската система – Галактиката. Тя има център (ядро), плоски спирални ръкави, в които са съсредоточени повечето звезди, и периферия, обемен облак от редки звезди. Звездите се движат в пространството, те се раждат, живеят и умират. Звезди като Слънцето живеят към 10-15 милиарда години, и Слънцето е звезда на средна възраст. Така че то ще свети още дълго. Масивните и горещите звезди "изгарят" много бързо и могат да се взривяват като "свръх-нови" звезди, оставяйки зад себе си много малки и свръх-плътни образова-ния – бели джуджета, неутронни звезди или"черни дупки", в които плътността на материята е толкова висока, че никакви частици не могат да преодолеят силата на притегляне и да се измъкнат оттам. Освен звездите, Галактиката съдържа облаци от космическа прах и газове, образуващи мъглявините. Плоскостта на Галактиката, където има максимален брой звезди, газове и прах, се вижда на небето като Млечен Път. Освен нашата, съществуват още много милиони Галактики, състоящи се от огромен брой звезди. Например, Магелановите облаци, Мъглявината Андромеда, това са други галактики. Те се намират на невъобразимо голямо разстояние от нас. На нашето небе звездите ни се струват неподвижни, понеже са много далеч от нас и тяхното движение става забележимо само след като изминат десетки и стотици хиляди години. А очертанията на съзвездията не са се променили от времената на Древна Гърция и Рим и няма да се променят още дълго време. Съзвездието е условно очертана област на земното небе с всички попаднали там небесни обекти. Границите на съзвездията са били утвърдени през 1925 година на конгреса на Международния астрономически съюз. Звездите, влизащи в съзвездие, са близки между себе си в пространството, но това не е задължително. Някои от тях са близо да нас, други – далеч, но това не е съществено. Важно е те да се проецират върху дадения участък на земното небе. Слънцето, Луната и планетите също преминават на фона на съзвездията, но те се движат непрекъснато и след известно време се преместват. Думата "планета" в превод означава "блуждаеща". Така древните наблюдатели са различавали планетите от "неподвижните" звезди. На фона на звездите най-бързо се премества Луната, за един месец тя прави пълен кръг, а Слънцето – за една година. Някои планети се движат по-бързо, а други по-бавно.
Името “тъмната енергия” е дадено за все още необяснената сила, която отблъсква галактиките далеч една от друга, при ускоряваш ритъм и въпреки силата на гравитацията. Тъмната енергия по своето поведение е анти-гравитация. Докато гравитацията привлича обектите заедно в галактически мащаб, то тъмната енергия ги отблъсква в по-голям мащаб. Нейното съществуване не е доказано, но тъмната енергия е най-доброто обяснение за поведението на вселената в която живеем. Експертите все още не знаят какво стои зад тази сила, но всички усиля на космолозите са насочени в тази посока. Историята как тъмната енергия е открита е класически случай за експериментално несъответствие с текущите научни теории. През средата на 90те на 20ти век, астрономите започнаха да измерват колко бързо се разширява вселената. Тъй като гравитацията е привличаща сила, повечето експерти очакваха да открият че гравитацията забавя скоростта на издуване на вселената, или може би ритъмът остава горе долу същият. Вместо това те бяха шокирани да разберат, че разширението се ускорява. “Данните не отговаряха на нашите очаквания. Имаше доста нервен смях докато я проверявахме.” - казва Браян Шмид от Australian National University in Canberra, който води изследователския екип, заедно със астрофизика Адам Рейс от Johns Hopkins University. Учените наблюдаваха голям брой Супернови на различни дистанции и измериха скоростта им на отдалечаване с помощта на червеното отместване на обектите и Доплеровия ефект. Данните от тези наблюдения формираха картината на разширението на галактиката през различните периоди от нейното съществуване. Шокиращите резултати От тези данни, учените откриха че вселената се разширява по-бързо днес, от колкото което и да е друго време в миналото. “Първоначално ние не вярвахме в нашите резултати”- казва Шол Перлмутер, астрофизик от лабораторията Lawrence Berkeley в University of California, Berkeley, който дублираше екипът на Шмид и Рейс - но колкото повече анализирахме, толкова по-ясно ставаше че там има нещо.” За да обяснят тези озадачаващи открития, някои учени преоткриха старата идея на Айнщайн за космологичната константа. Тя дълго време бе смятана за невярна, дори самият Айнщайн я обяви като своята най-голяма грешка. Според тази теория, самият вакуум във вселената има енергия, която действа отблъскващо. Днес космологичната константа е една от водещите теории за ускоряващото се раздуване на вселената. Тъмна материя и тъмна енергия. Тъмната материя е хипотетична форма на материя, която не си взаимодейства със светлината. Това я прави невидима. Астрономите достигнаха до нейното съществуване чрез изследване на скоростта на въртене на звездите в галактиката, около галактическия център. Оказа се, че центробежното движение на звездите около центъра е прекалено бързо и в галактиките няма достатъчно видима маса, която да задържи звездите. Според теориите за гравитацията, при тази скорост, всички звезди би трябвало да се разпилеят в между галактическото пространство. Тъмната материя осигурява необходимата гравитационна сила. От друга страна, по-новите проучвания показват, че звездите се разбягват все по-бързо една от друга. Тъмната енергиясе счита за отговорна за тази тенденция. Взети заедно, тъмната материя и тъмната енергия, съставляват по-голямата част от масата в нашата вселена (материята и енергията се считат за две различни форми на едно и също нещо, благодарение на известното уравнение на Айнщайн E=Mc2). Тъмната енергия представлява 74% от масата на вселената, докато тъмната материя е отговорна за около 22%. Видима материя допринася за едва 4% от масата във вселената.