Астрономия 10 класс Воронцов-Вельяминов (стр. 25 из 31)

Газовые диффузные туманности образуют в галактической плос-
кости слой толщиной всего лишь около 200 пк. Они тоже принадле-
жат к населению I типа, характерному для спиральных ветвей Га-
лактики. Размеры туманностей — несколько парсеков или несколько
десятков парсеков, так что в них обычно бывает погружено несколько
звезд. Внутри них происходят медленные хаотические движения
газа Много сведений о межзвездном газе приносит изучение
его радиоизлучения.

4. Нейтральный водород. Водород в светлых туманностях ионизу-
ется и светится, только если поблизости есть горячие звезды. Но
основная масса водорода в Галактике нейтральна. Нейтральный
водород в космосе не светится и невидим. Однако он излучает
радиоволну длиной 0,21 м. По интенсивности излучения на этой длине
волны определяют массу и плотность водорода, а по отличию
фактической длины волны от 0,21 м по принципу Доплера — Физо
определяют скорость водородного облака. В настоящее время вы-
яснена общая картина распределения водорода в Галактике
(рис. 97). Он расположен преимущественно в тонком слое вблизи
галактической плоскости Облака водорода можно наблюдать на
расстояниях, гораздо больших, чем те, на которых возможно наблю-
дать в телескоп отдельные звезды. Температура облаков нейтраль-

ного водорода в среднем менее 100 К,
а температура ионизованных све-
тящихся облаков (туманностей) око-
ло 10000 К. В плотных газовых об-
лаках атомы водорода объединяют-
ся в молекулы Н2. Полная масса
межзвездного водорода составляет
несколько процентов от общей массы
Галактики, а масса космической пы-
ли еще в 100 раз меньше. Плот-
ность нейтрального водорода в пло-
скости Галактики составляет в сред-
нем около 10~21 кг/м3.

В межзвездном пространстве по-
мимо водорода находятся гелий,
а также атомы и некоторые простей-
шие молекулы других химических
элементов в количестве, малом срав-

Рис. 97. Распределение плотности
нейтрального водорода в
плоскости Галактики на
различных расстояниях от
ее центра.

114

нительно с водородом и гелием. Многие молекулы обнаружены
радиометодами (по излучению и поглощению радиоволн) Среди
них ОН, Н20, СО, С02, NH3 и некоторые более сложные мо-
лекулы.

5. Магнитное поле, космические лучи и радиоизлучение. В Галак-
тике существует общее магнитное поле. Линии индукции этого поля
в основном параллельны галактической плоскости. Изгибаясь, они
идут вдоль спиральных ветвей Галактики. Индукция магнитного поля
Галактики около 10~10 Тл, но в облаках газа она выше.

При вспышках сверхновых звезд, кроме быстрых атомных ядер
(в основном, протонов), составляющих космические лучи, выбрасы-
вается много электронов со скоростями, близкими к скорости света.
Магнитное поле Галактики тормозит быстрые электроны, и это вызы-
вает нетепловое (синхротронное) радиоизлучение на метровых и бо-
лее длинных волнах. Оно приходит к нам со всех сторон, но наиболее
сильное радиоизлучение принимается из области Млечного Пути.
Это радиоизлучение рождается в межзвездном пространстве вблизи
плоскости нашей Галактики, где плотность космических лучей и
индукция межзвездного магнитного поля достигают наиболее
высоких значений.

. ДВИЖЕНИЯ ЗВЕЗД В ГАЛАКТИКЕ

Собственные движения звезд. Звезды в древности считались
неподвижными друг относительно друга. Однако в XVIII в. было об-
наружено очень медленное перемещение Сириуса по небу. Оно
заметно лишь при сравнении точных измерений его положения, сде-
ланных с промежутком времени в десятилетия.

Собственным движением звезды ц называется ее видимое угло-
вое смещение по небу за один год. Оно выражается долями секун-
ды дуги в год.

Только звезда Барнарда проходит за год дугу в 10", что
за 200 лет составит 0,5°, или видимый поперечник Луны. За это
звезду Барнарда назвали «летящей». Но если расстояние до звезды
неизвестно, то ее собственное движение мало что говорит об
ее истинной скорости.

Например, пути, пройденные звездами за год (рис. 98), могут
быть разные: SXA, S2C, а соответствующие им собственные дви-
жения (р,) одинаковые.

Компоненты пространственной скорости звезд. Скорость звез-
ды в пространстве можно представить как векторную сумму двух
компонент, один из которых направлен вдоль луча зрения, другой
перпендикулярен ему. Первый компонент представляет собой луче-
вую, второй — тангенциальную скорость. Собственное дви-
жение звезды определяется лишь ее тангенциальной скоростью и не
зависит от лучевой. Чтобы вычислить тангенциальную скорость
Vx в километрах в секунду, надо р, выраженное в радианах в год,
умножить на расстояние до звезды Ј), выраженное в километрах,

115

Рис. 98. Собственное движение ja, лу-
чевая Vr, тангенциальная VT и
полная пространственная ско-
рость звезды V0.

Рис. 99. Изменение видимого распо-
ложения ярких звезд со-
звездия Большой Медведицы
вследствие их собственных
движений: сверху—50 тыс.
лет назад; в середине — в на-
стоящее время; внизу — че-
рез 50 тыс. лет.

и разделить на число секунд в
году. Но так как на практике |л
всегда определяется в секундах
дуги, a D в парсеках, то для вы-
числения Vx в километрах в се-
кунду получается формула:

Vx = 4,74 \iD.

Если определена по спектру и
лучевая скорость звезды Vr, то
пространственная скорость ее V
будет равна:

к = VWTTT.

Скорости звезд относительно
Солнца (или Земли) обычно со-
ставляют десятки километров в
секунду.

Собственные движения звезд
определяют, сравнивая фотогра-
фии выбранного участка неба, сде-
ланные на одном и том же телеско-
пе через промежуток времени, из-
меряемый годами или даже десяти-
летиями. Из-за того, что звезда
движется, ее положение на фоне
более далеких звезд за это вре-
мя немного изменяется. Смещение
звезды на фотографиях измеря-
ют с помощью специальных микро-
скопов Такое смещение удается
оценить лишь для сравнительно
близких звезд.

В отличие от тангенциальной
скорости лучевую скорость можно
измерить, даже если звезда очень
далека, но яркость ее достаточна
для получения спектрограммы.

Звезды, близкие друг к другу
на небе, в пространстве могут
быть расположены далеко друг
от друга и двигаться с различ-
ными скоростями. Поэтому по ис-
течении тысячелетий вид созвез-
дий должен сильно меняться вслед-
ствие собственных движений звезд
(рис. 99).

3. Движение Солнечной системы.

В начале XIX в. В. Гершель

116

установил по собственным движениям немногих близких звезд, что
по отношению к ним Солнечная система движется в направлении соз-
вездий Лиры и Геркулеса. Направление, в котором движется Сол-
нечная система, называется апексом движения. Впоследствии,
когда стали определять по спектрам лучевые скорости звезд, вывод
Гершеля подтвердился. В направлении апекса звезды в среднем
приближаются к нам со скоростью 20 км/с, а в противоположном
направлении с такой же скоростью в среднем удаляются от нас.

Итак, Солнечная система движется в направлении созвездий
Лиры и Геркулеса со скоростью 20 км/с по отношению к соседним
звездам Задавать вопрос о том, когда мы долетим до созвездия
Лиры, бессмысленно, так как созвездие не является пространственно
ограниченным образованием. Одни звезды, которые сейчас мы отно-
сим к созвездию Лиры, мы минуем раньше (на огромном от них
расстоянии), другие будут всегда оставаться практически так же
далеки от нас, как и сейчас.

29 1. Собственное движение звезды составляет 0,1" в год. Расстояние до нее
10 пк. Какова ее тангенциальная скорость?

У звезды (см. предыдущую задачу) лучевая скорость 10 км/с. Какова ее
пространственная скорость?

Сравнивая на рисунке относительное положение первой и третьей слева
звезд ручки ковша Большой Медведицы (рис. 99), примерно оцените (в долях
мм) их относительный сдвиг за 50 лет, если масштаб фотографии больше,
чем на этом рисунке, в 10 раз.

Если звезда (см. задачу 1) приближается к нам со скоростью 100 км/с,
то как изменится ее яркость за 100 лет?

4. Вращение Галактики. Все звезды Галактики обращаются вокруг
ее центра. Угловая скорость обращения звезд во внутренней
области Галактики (почти до Солнца) примерно одинакова, а
внешние ее части вращаются медленнее. Этим обращение звезд
в Галактике отличается от обращения планет в Солнечной сис-
теме, где и угловая, и линейная скорости быстро уменьшаются
с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем,
что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солн-
це в Солнечной системе.

Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра
Галактики примерно за 200 млн. лет со скоростью 250 км/с.

. ЗВЕЗДНЫЕ СИСТЕМЫ — ГАЛАКТИКИ. МЕТАГАЛАКТИКА

1. Нормальные галактики. Гершель в XVIII в. открыл и занес в
каталоги тысячи наблюдаемых на небе туманных пятен (туман-
ностей). У многих из них впоследствии была обнаружена спираль-
ная структура.

Американский астроном Хаббл в XX в получил фотографии ту-
манности в созвездии Андромеды, на которых было видно, что

117

Рис. 100. Спиральная галактика М31 в созвездии Андромеды и ее спутник —
малая эллиптическая галактика (справа).