8.12. Столкновение с Андромедой
Скорость света 300 000 км/с, значит, за год наши две галактики сближаются на (110/300 000) = 3,7 · 10–4 светового года. Соответственно, на путь в 2,5 млн световых лет им понадобится 2,5 · 106/3,7 · 10–4 = 6,8 · 109 лет, т. е. около 7 млрд лет. На самом деле взаимное притяжение галактик ускоряет из сближение и сократит его время до 4 млрд лет. При этом, скорее всего, галактики не столкнутся «в лоб», а лишь пройдут недалеко друг от друга. Но приливное взаимодействие затормозит их движение, и, развернувшись обратно, они окончательно сольются через 6 млрд лет.
8.13. Галактики столкнулись
Представим галактику как плоскую мишень радиусом R, содержащую N звезд. Средняя поверхностная плотность числа звезд в ней составляет N/πR2. Все звезды будем считать одинаковыми, имеющими радиус r. Поскольку скорость сближения галактик (1000 км/с) существенно больше второй космической скорости на поверхности звезд (типичная, как у Солнца, около 620 км/с), слаб будет эффект гравитационной фокусировки, т. е. сближения траекторий звезд под действием взаимного тяготения можно не учитывать. Поэтому будем считать их траектории прямыми, а фактом столкновения — пролет на взаимном расстоянии менее 2r между их центрами. Следовательно, вероятность для одной звезды, пролетающей сквозь галактику, испытать столкновение составит 4πr2N/πR2. А для оценки полного числа столкновений нужно умножить эту вероятность на количество звезд в галактике. Получим
Подставим типичные для нашей Галактики значения: N = 1011, R = 10 кпк, r = R⊙. В результате получим вероятность столкновения хотя бы одной пары звезд равной 0,2. С чистой совестью мы можем сказать, что при столкновении галактик в большинстве случаев не происходит ни одного столкновения их звезд.
8.14. Перемены в звездном небе
Утверждение о том, что по сравнению с земным небом картина звездного неба на Марсе или Сатурне будет совсем иной и с детства знакомая всем Большая Медведица вполне может «разойтись» по разным созвездиям, совершенно неверно. Расстояние между планетами в сотни тысяч и даже миллионы раз меньше, чем расстояние до околосолнечных звезд, определяющих картину звездного неба. Поэтому перемещение наблюдателя с одной планеты Солнечной системы на другую никак не скажется на картине звездного неба, доступной невооруженному глазу.
Утверждение о том, что Полярная звезда утратит свою способность показывать на север, в общем случае совершенно справедливо. У каждой планеты своя ориентация оси вращения, следовательно, и свое положение северного полюса мира, т. е. точки на небе, в которую направлен северный конец оси вращения планеты. У Земли этот полюс располагается вблизи Полярной звезды (α Малой Медведицы). У Марса — близ границы созвездий Лебедь и Цефей, не очень далеко от яркой звезды Денеб (α Лебедя). У Сатурна — в северной части созвездия Цефей, недалеко от нашей Полярной звезды, всего лишь в 5 градусах. Так что для путешественников по поверхности Сатурна Полярная звезда вполне могла бы служить указателем севера. Жаль только, что твердой поверхности у Сатурна нет.
Последнее утверждение в приведенном отрывке состоит в том, что «конфигурация созвездий меняется со временем: 100 000 лет назад та же Большая Медведица могла выглядеть несколько иначе». Заметим сразу, что М. Э. Рут путает понятия «созвездие» (площадка на небе) и «астеризм» (фигура из ярких звезд). Разумеется, речь идет об астеризмах. И тут автор пособия права: собственное движение звезд в пространстве (в том числе и движение Солнца) приводит за длительное время к существенному изменению конфигураций звезд. Например, Ковш Большой Медведицы сильно меняет свою форму за 150 000 лет.
9. Проверь себя
Простые вопросы по астрономии
1. На экваторе вблизи точки севера.
2. Сириус, за ним Вега, а блеск Полярной по сравнению с ними весьма невелик.
3. Около 6000 звезд (при идеальных условиях наблюдения и стопроцентном зрении).
4. Два — Фобос и Деймос.
5. Затмения происходили бы чаще — ежемесячно.
6. Корабельный календарь отстал на 1 день. Плывя за запад, моряки совершили на 1 суточный оборот меньше, чем неподвижный порт на материке.
7. Сатурн действительно сплюснут вдоль полярной оси из-за быстрого вращения.
8. Это Луна убывающая, «старая».
9. Зимой, в начале января, проходя через перигелий своей орбиты.
10. В начале января, в перигелии своей орбиты.
11. Почти из чистого углекислого газа.
12. Почти из чистого углекислого газа.
13. Смена дня и ночи на Земле будет, поскольку орбитальное движение Земли приводит к кажущемуся обращению Солнца вокруг нее с периодом в 1 год.
14. Восемь: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
15. Два меркурианских года, т. е. 176 земных суток.
16. Титан, спутник Сатурна.
17. У Меркурия и Венеры.
18. Космическое тело с массой больше, чем у планеты, но меньше, чем у звезды.
19. В космосе атмосфера не портит изображения.
20. 366 суток.
21. Блеск, т. е. поток излучения вблизи наблюдателя.
22. Причиной смены сезонов, происходящей в противофазе в Северном и Южном полушариях Земли, служит наклон земной оси вращения к плоскости ее орбиты, из-за которого Солнце полгода лучше греет одно полушарие Земли, а вторые полгода — другое.
23. Дважды — в дни равноденствий.
24. Требовалась прямая радиосвязь с Землей, а с обратной стороны Луны Земля не видна.
25. 88.
26. Во-первых, в «зимние» месяцы холоднее не везде: в Южном полушарии теплее. Во-вторых, изменение температуры от сезона к сезону в подавляющей степени связано с наклоном земной оси к плоскости орбиты (к эклиптике) и вытекающей из этого различной высоте Солнца над горизонтом и продолжительности дня зимой и летом. Небольшое изменение расстояния от Солнца, вызванное эксцентричностью земной орбиты, лишь чуть-чуть сглаживает сезонные колебания температуры в Северном полушарии и усиливает их в Южном.
