101 ключевая идея: Астрономия - Джим Брейтот

Марсианская атмосфера состоит из моноокиси углерода, углекислого газа, кислорода и водорода при давлении менее 1 % от атмосферного давления Земли на уровне моря. Хотя иногда в атмосфере образуются тонкие облака, тепловое излучение с поверхности по ночам приводит к тому, что температура на поверхности Марса опускается с максимальной отметки +10 °C в середине дня на экваторе до -75 °C ночью и до -20 °C на полярных шапках. Жидкая вода не присутствует на Марсе, поскольку водяной лед превращается непосредственно в водяной пар при очень низком давлении. Однако в прошлом наклон оси вращения планеты мог составлять до 35°, что приводило к гораздо более жаркому климату и более высокому атмосферному давлению на поверхности планеты. Космические зонды серии "Викинг", приземлявшиеся на Марсе в 1976–1977 годах, не обнаружили свидетельств жизни в образцах почвы, которые впоследствии были проанализированы, хотя возможно, что жизнь в виде микробов существует в отдельных "карманах" внутри кратеров. Явных доказательств существования жизни не было обнаружено и при дальнейших анализах в 1977 году, выполненных "марсоходом", опущенным на поверхность планеты с помощью аппарата "Марс Патфайндер". Однако наличие окатанной гальки в некоторых марсианских отложениях свидетельствует о том, что вода существовала на Марсе в жидком состоянии.

См. также статьи "Атмосфера Земли", "Кратеры".

МЕРКУРИЙ

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, поэтому его очень трудно наблюдать с Земли. Его угловое расстояние от Солнца никогда не превышает 28°; это означает, что он заходит не позднее, чем через 2 часа после заката и восходит не раньше, чем за 2 часа до рассвета. Он расположен на расстоянии 0,39 астрономических единиц от Солнца и совершает полный оборот вокруг него каждые 88 суток. Сильно эллиптическая орбита Меркурия, варьирующая от 0,31 до 0,47 астрономических единиц от Солнца, наклонена под углом 7° по отношению к земной орбите.

Диаметр Меркурия составляет около 0,4 диаметра Земли. Считается, что температура на его поверхности поднимается до 35 °C в середине дня и падает почти до -110 °C в середине ночи. Меркурий совершает полный оборот вокруг своей оси каждые 59 суток, то есть примерно за 2/3 своего года. Сила тяготения на его поверхности (0,36 земной) недостаточно велика, чтобы удерживать атмосферу.[17] Поверхность Меркурия была сфотографирована космическим зондом "Маринер -10", который дважды пролетел мимо планеты — в 1974 году и в 1975 году, — послав на Землю фотографии кратеров, гор и долин. Считается, что кольцевая структура бассейна Калорис диаметром 1300 км с углубленным ложем, окруженным горами до двух километров высотой, образовалась в результате удара крупного метеорита.

Меркурий периодически можно наблюдать, когда он проходит прямо между Землей и Солнцем. Если спроецировать изображение Солнца на подходящую поверхность, то можно видеть черную точку, постепенно движущуюся по солнечному диску. Этого не происходит каждый раз, когда Меркурий проходит между Землей и Солнцем, так как наклон орбиты Меркурия по отношению к земной орбите превосходит угловую ширину солнечного диска.

Перигелий орбиты Меркурия постепенно движется вперед со скоростью 0,16° за 100 лет. Этот эффект, открытый в 1859 году, нельзя полностью объяснить с использованием ньютоновской теории тяготения. В1916 году Эйнштейн убедительно объяснил его с помощью своей общей теории относительности.

См. также статьи "Эйнштейн", "Планеты", "Орбиты планет".

МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ

Метеором называется космическая частица, которая попадает в земную атмосферу на высокой скорости и полностью сгорает, оставляя за собой яркую светящуюся траекторию, в просторечии называемую падающей звездой. Продолжительность этого явления и цвет траектории могут меняться, хотя большинство метеоров появляется и исчезает за долю секунды.

Метеорит представляет собой более крупный фрагмент космического вещества, который не полностью сгорает в атмосфере и падает на Землю. Вокруг Солнца вращается множество таких фрагментов, различающихся по размеру от нескольких километров до менее 1 мм. Некоторые из них являются частицами комет, подвергшихся распаду или прошедших через внутреннюю часть Солнечной системы.

Единичные метеоры, которые попадают в земную атмосферу случайно, называются спорадическими метеорами. В определенное время, когда Земля пересекает орбиту кометы или остатков кометы, случаются метеорные дожди.

При наблюдении с Земли траектории метеоров во время метеорного дождя как будто исходят из определенной точки созвездия, которая называется радиантом метеорного дождя. Этот феномен возникает из-за того, что частицы находятся на одной орбите с кометой, фрагментами которой они являются. Они попадают в атмосферу Земли с определенного направления, соответствующего направлению орбиты при наблюдении с Земли. К наиболее заметным метеорным дождям относятся Леониды (в ноябре) и Персеиды (в конце июля). Ежегодно метеорный дождь бывает особенно сильным, когда частицы собираются в плотный рой на орбите и Земля проходит через этот рой.

Метеориты, как правило, бывают железными, каменными или железокаменными. Скорее всего, они образуются в результате столкновений между более крупными телами в поясе астероидов, когда отдельные каменные фрагменты разлетаются по орбитам, пересекающим орбиту Земли. Самый крупный из обнаруженных метеоритов весом в 60 тонн упал в Юго-Западной Африке. Считается, что падение очень крупного метеорита ознаменовало конец эпохи динозавров много миллионов лет назад. В 1969 году метеорит распался в небе над Мексикой, разбросав тысячи фрагментов на большой площади. Последующий анализ этих фрагментов привел к теории, согласно которой метеорит образовался в результате взрыва ближайшей сверхновой несколько миллиардов лет назад.

См. также статьи "Атмосфера Земли", "Кометы", "Сверхновая".

МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ

Солнце — одна из многих миллиардов звезд в Млечном Пути, спиральной Галактике диаметром около 100 000 световых лет. Солнце расположено в одном из рукавов спиральной Галактики. Сама Галактика вращается, совершая один полный оборот примерно за 240 млн. лет.

Тот факт, что скорость вращения внешних спиральных рукавов почти совпадает со скоростью вращения внутренних рукавов, указывает на присутствие внутри Галактики темного вещества.

Расположение Солнца

Шаровые скопления расположены выше и ниже плоскости спиральных рукавов. Из — за пылевых облаков свет, излучаемый ядром Галактики, не доходит до нас. Однако пыль не влияет на распространение радиоволн, которые были использованы для картирования структуры Млечного Пути. Горячие голубые звезды, богатые металлами, которые называются звездами первого поколения, преобладают в спиральных рукавах, в то время как бедные металлами красные гиганты, называемые звездами второго поколения, преобладают в шаровых скоплениях и в центре Галактики. Считается, что звезды поколения II сформировались, когда возраст Вселенной ненамного превышал 1 млрд. лет. Короткоживущие массивные звезды поколения II, образовавшиеся в спиральных рукавах Галактики в ту эпоху, давно превратились в сверхновые звезды и взорвались, оставив богатые металлом пылевые облака, из которых впоследствии сформировались звезды поколения I.

В ясную ночь Млечный Путь предстает перед невооруженным глазом как тусклая светящаяся лента неправильной формы, пересекающая небосвод. Центр Галактики расположен в направлении созвездия Стрельца, хотя между Солнцем и галактическим ядром находятся два спиральных рукава. Наш рукав Млечного Пути называется рукавом Ориона в честь созвездия Ориона, которое расположено в том же спиральном рукаве, что и Солнечная система.

См. также статьи "Темное вещество", "Галактики 3", "Сверхновая".

МОДЕЛИ ВСЕЛЕННОЙ

В 1929 году Элвин Хаббл обнаружил, что, чем дальше находится галактика, тем быстрее она отдаляется от нас. Этот феномен объясняется теорией о расширении Вселенной. За два века до открытия Хаббла Исаак Ньютон осознал, что если Вселенная конечна, то звезды не могут быть неподвижными, иначе они оказались бы притянутыми друг к другу силой своего тяготения и собрались в огромную массу, но у Ньютона не было доказательств такого движения, поэтому Ньютон считал, что Вселенная статична и бесконечна.

Ньютоновская модель Вселенной оставалась неизменной до появления так называемого парадокса Ольберса.[18] Он основан на очень простом наблюдении, а именно, что ночное небо темное, а не светлое! Это на первый взгляд тривиальное наблюдение было впервые проанализировано Генрихом Ольберсом в 1826 году. Он математически доказал, что если бы Вселенная состояла из бесконечного количества звезд, то небо постоянно оставалось бы ярким. Отсюда он заключил, что Вселенная конечна, так как ночью небо темное. Поскольку конечная и статичная Вселенная должна коллапсировать согласно законам Ньютона, Ольберс пришел к выводу, что Вселенная расширяется.