С раннего детства каждый знает о том, что Солнце - это огромный раскалённый шар, звезда, находящаяся далеко-далеко. Но на вопрос о том, каково расстояние от Земли до Солнца, ответить может далеко не каждый взрослый человек с высшим образованием. В этой статье рассказывается о том, как меняется расстояние от Земли до Солнца на протяжении года, как учёные измеряют это расстояние и насколько оно значительно в сравнении с удалённостью других космических объектов.

Солнце удалено от Земли примерно на сто пятьдесят миллионов километров. представляет собой не правильный круг, а эллипс, поэтому расстояние между центром Солнечной системы и Землёй в разное время неодинаково. Его минимальную величину в астрономии называют перигелием, а максимальную - афелием. Перигелий равен ста сорока семи миллионам километров, а значение афелия составляет сто пятьдесят два миллиона километров. Перигелий приходится на январь, а афелий - на июль.

С Земли Солнце кажется нам небольшим. В действительности же диаметр его превышает диаметр Земли по экватору в 109 раз. Огромное расстояние от Земли до Солнца - вот причина, по которой мы видим на небе относительно небольшой красно-жёлтый круг. Луна расположена в разы ближе, но выглядит на ночном небе меньше. Расстояние от Земли до её единственного естественного спутника примерно равно 384,3 тысячи километров. Это в 390 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Время, за которое солнечный свет достигает поверхности нашей планеты, равно восемь минут и двадцать секунд.

Как же учёным удалось от Земли до Солнца? Какие методы они применяли? Первые попытки в этом направлении были предприняты в Древней Греции, но говорить о реальных результатах можно стало только после семнадцатого века. В позднее средневековье использовался метод параллакса. Этот метод заключается в том, что на основании данных о и наблюдений с Земли за Солнцем определяется угол, под которым с находящегося на линии горизонта Солнца будет видна Земля. Расстояние от одного космического объекта до другого высчитывается по параллактическому смещению.

Во второй половине двадцатого века научно-техническая революция принесла новый способ измерения расстояний в космическом пространстве. Метод радиолокации заключается в следующем: в сторону космического объекта отправляется импульс, принимается сигнал от него, а затем на основании данных о времени прохождения импульсом двойного расстояния от Земли до интересующего объекта при известной скорости вычисляется расстояние. Сегодня динамично развивающаяся астрономия располагает новыми способами, позволяющими узнать, на сколько километров удалены от нас звёзды и планеты малоизученных галактик. Это эффект Сюняева-Зельдовича, основанный на фиксации изменения радиоизлучения объекта во времени, гравитационное линзирование, в основе которого лежит изучение отклонения световых лучей в объекта, метод молекулярных колец, обычно применяемый для первичной оценки расстояния от Солнечной системы до какой-либо галактики.

Как же ответить на вопрос о том, какое расстояние от Земли до Солнца? Большое оно или маленькое? Всё относительно. Оно значительно в сравнении с или до Луны, но оно практически ничтожно в сравнении с расстоянием до других звёзд и галактик. Ближайшей к Земле планетой является Венера, и она удалена на 41,4 миллиона километров. Между землёй и Марсом 78,3 миллиона километров, между Землёй и Меркурием - 91,6 км. А вот Юпитер и другие планеты-гиганты находятся от Земли дальше, чем Солнце.

Для измерения космических пространств часто используются такие величины, как парсек и световой год. На расстоянии в один парсек годовой параллакс космического объекта составляет одну секунду (отсюда и появилось название «парсек» - параллакс в секунду). Световой год - это такое расстояние, которое свет проходит за год. Эти величины используются при замерах для изучения удалённых небесных тел. Так, например, от Земли до звезды свет идёт четыре года, до Сириуса - восемь с половиной лет, а до оранжевого гиганта Бетельгейзе - 650 лет!

С раннего детства каждый знает о том, что Солнце - это огромный раскалённый шар, звезда, находящаяся далеко-далеко. Но на вопрос о том, каково расстояние от Земли до Солнца, ответить может далеко не каждый взрослый человек с высшим образованием. В этой статье рассказывается о том, как меняется расстояние от Земли до Солнца на протяжении года, как учёные измеряют это расстояние и насколько оно значительно в сравнении с удалённостью других космических объектов.

Солнце удалено от Земли примерно на сто пятьдесят миллионов километров. Орбита Земли представляет собой не правильный круг, а эллипс, поэтому расстояние между центром Солнечной системы и Землёй в разное время неодинаково. Его минимальную величину в астрономии называют перигелием, а максимальную - афелием. Перигелий равен ста сорока семи миллионам километров, а значение афелия составляет сто пятьдесят два миллиона километров. Перигелий приходится на январь, а афелий - на июль.

С Земли Солнце кажется нам небольшим. В действительности же диаметр его превышает диаметр Земли по экватору в 109 раз. Огромное расстояние от Земли до Солнца - вот причина, по которой мы видим на небе относительно небольшой красно-жёлтый круг. Луна расположена в разы ближе, но выглядит на ночном небе меньше. Расстояние от Земли до её единственного естественного спутника примерно равно 384,3 тысячи километров. Это в 390 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Время, за которое солнечный свет достигает поверхности нашей планеты, равно восемь минут и двадцать секунд.

Как же учёным удалось измерить расстояние от Земли до Солнца? Какие методы они применяли? Первые попытки в этом направлении были предприняты в Древней Греции, но говорить о реальных результатах можно стало только после семнадцатого века. В позднее средневековье использовался метод параллакса. Этот метод заключается в том, что на основании данных о радиусе Земли и наблюдений с Земли за Солнцем определяется угол, под которым с находящегося на линии горизонта Солнца будет видна Земля. Расстояние от одного космического объекта до другого высчитывается по параллактическому смещению.

Во второй половине двадцатого века научно-техническая революция принесла новый способ измерения расстояний в космическом пространстве. Метод радиолокации заключается в следующем: в сторону космического объекта отправляется импульс, принимается сигнал от него, а затем на основании данных о времени прохождения импульсом двойного расстояния от Земли до интересующего объекта при известной скорости вычисляется расстояние. Сегодня динамично развивающаяся астрономия располагает новыми способами, позволяющими узнать, на сколько километров удалены от нас звёзды и планеты малоизученных галактик. Это эффект Сюняева-Зельдовича, основанный на фиксации изменения радиоизлучения объекта во времени, гравитационное линзирование, в основе которого лежит изучение отклонения световых лучей в гравитационном поле объекта, метод молекулярных колец, обычно применяемый для первичной оценки расстояния от Солнечной системы до какой-либо галактики.

Как же ответить на вопрос о том, какое расстояние от Земли до Солнца? Большое оно или маленькое? Всё относительно. Оно значительно в сравнении с расстоянием от Земли до Марса или до Луны, но оно практически ничтожно в сравнении с расстоянием до других звёзд и галактик. Ближайшей к Земле планетой является Венера, и она удалена на 41,4 миллиона километров. Между землёй и Марсом 78,3 миллиона километров, между Землёй и Меркурием - 91,6 км. А вот Юпитер и другие планеты-гиганты находятся от Земли дальше, чем Солнце.

Для измерения космических пространств часто используются такие величины, как парсек и световой год. На расстоянии в один парсек годовой параллакс космического объекта составляет одну секунду (отсюда и появилось название «парсек» - параллакс в секунду). Световой год - это такое расстояние, которое свет проходит за год. Эти величины используются при замерах для изучения удалённых небесных тел. Так, например, от Земли до звезды альфа Центавра свет идёт четыре года, до Сириуса - восемь с половиной лет, а до оранжевого гиганта Бетельгейзе - 650 лет!

Расстояние от Земли до Солнца

Расстояние от Земли до Солнца принято называть одной астрономической единицей (а.е.) – это 1,5 млн км. Границей Солнечной системы считается гелиопауза - это зона, где солнечный ветер, состоящий из атомов водорода и гелия, прекращается, т.е. скорость движения атомов от Солнца становится нулевой (расстояние от Солнца ~100 а.е. = 150 000 000 км).

В истории космонавтики были удачные попытки исследовать размеры и свойства периферии Солнечной системы. Здесь на слайде 16 показаны все четыре космических аппарата (КА), успешно улетевших на периферию Солнечной системы: «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» (все аппараты сделаны фирмой Lockheed Martin). Наши ученые участвовали в создании энергетических систем для этих аппаратов – изотопные источники питания были поставлены из СССР. Аппараты летают уже 2–3 десятка лет. Чтобы достичь столь больших расстояний традиционными реактивными технологиями необходим уровень энергетики, которого мы до сих пор не имеем. Для реализации таких миссий использовались гравитационные маневры в поле притяжения планет и электро-ракетная тяга, для которой эффективно использовалась ядерная энергия. Например, стартуем с Земли и летим в сторону Луны, разгоняясь за счет ее притяжения, подлетая к Луне, производим маневр, делая определенное количество импульсов электро-ракетными двигателями, облетаем ее и летим обратно к Земле, разгоняясь от ее притяжения. Делаем такой же маневр вокруг Земли и летим разгоняясь к Венере, используя ее гравитацию. Маневрируя облетаем Венеру и разгоняемся возвращаясь к Земле, маневрируя ее облетаем и летим разгоняясь к Марсу. Далее аналогично используем гравитационные поля Юпитера, Сатурна и других планет. Максимально достигнутая в гравитационных маневрах скорость составляет на сегодняшний день более 80 км/сек. Дальше всех таким образом улетел «Вояджер-1», он находится на границе гелиопаузы (~100 а.е.).

Венера (слайд 17). Эта планета ближе к Солнцу, чем Земля. Впервые мы многое узнали о ней, когда в 1967 году космический аппарат «Венера-4» вошел в ее атмосферу. Конечно, он очень быстро прекратил свое существование, но успел передать основные параметры Венеры. Температура поверхности около 500 градусов Цельсия, давление – около 100 атмосфер, плотная углекислотная атмосфера с мощнейшими сернокислыми облаками. И только уже в последние десятилетия с помощью радиолокационных наблюдений смогли увидеть мощные вулканы, мощную планетную динамику, парниковые эффекты, которые там идут.

Однако, если решать задачи территориальных и ресурсных интересов человечества, прогнозировать, что возможное расширение границ Солнца несет риск уничтожения ближайших планет, нам целесообразно исследовать планеты, расположенные подальше от Солнца, например Марс.

Следующая планета, находящаяся рядом с Землей – Марс (слайд 18). Это последняя планета «теплой группы». Следующие планеты «ледяной группы», вероятно, надо исследовать только автоматами, пилотируемая космонавтика вряд ли это сможет сделать. Имеющаяся в нашем распоряжении энергетика позволила нам сегодня освоить скорости до второй космической. Напомню, первая – 7,8 км/с, позволяет преодолеть земную гравитацию и зафиксироваться на околоземной орбите. Впервые обосновал эту скорость и огласил ее на своей лекции Исаак Ньютон в 1687 году. Но так как доступная и эффективная энергетика того времени была пороховая, то естественной была мысль сделать мощную пушку, затащить ее на высокую гору и выстрелить вверх ядром, которое сможет преодолеет скорость 7,8 км/с. Но оказалось, что пороховой заряд оказался на столько велик, что ни один существующий тогда материал не выдержит этого взрывного горения… Потребовалось еще 270 лет, чтобы гений Сергея Павловича Королева, использовавший лучшие достижения немецких инженеров, смог создать соответствующую отечественную ракетно-космическую технику и мы смогли в 1957 году преодолеть земное притяжение и начать освоение космоса. Благодаря этим работам смогли первыми достичь Марс. Давление на планете оказалось примерно в 100 раз меньше нашего, земного. Температура на полюсах –150, на экваторе +25 градусов Цельсия. Атмосфера углекислотная. На поверхности планеты на глубине менее 1 метра много замерзшей воды, а на полюсах лед на поверхности. Если говорить о будущем и дорожной карте освоения космоса, то с нашей сегодняшней энергетикой достижимая цель Марс. Но отработать необходимые технологии, которые нам потребуются при дальнейшем освоении космоса, мы должны на Луне (слайд 19).

Расстояние от Солнца до Земли

Чтобы хоть поверхностно вникнуть в масштабы нашей Вселенной, стоит прибегнуть к методу сравнений. Возьмем в качестве отправной точки размер нашей планеты Земля. Ее диаметр составляет 12 тыс. 600 км. Это сравнительно малый размер. Для обозначения астрономических расстояний ученые используют определенную единицу измерения - 1 астрономическую единицу (1 а. е.), которая равна среднему расстоянию от Земли до Солнца и составляет 150 млн км. Если бы можно было уменьшить нашу Солнечную систему так, чтобы Солнце было размером с шар для боулинга - диаметром 22 см, то наша Земля бы имела размер бусинки - в 109 раз меньше Солнца, а расстояние между ними было бы 28 метров. Для сравнения, 28 метров - это высота 9-этажного жилого дома.

Расстояние от Солнца до Плутона

Расстояние от Солнца до карликовой планеты Плутон, которая находится на окраине Солнечной системы, составляет 39 а. е. или 6 млрд км. Используя те же пропорции (диаметр Солнца уменьшаем до 22 см), получаем эквивалентное расстояние до Плутона в 860 метров! Поэтому все зарисовки модели нашей Солнечной системы, которые мы когда-либо видели на страницах учебников или журналов, не соответствуют своим пропорциям и масштабу, в силу того, что для соблюдения всех их не хватило бы площади бумажной страницы.

Расстояние и скорость света

Чтобы дополнить наши представления о размерах Солнечной системы, стоило бы обратить внимание на то время, за которое проходит свет от разных ее объектов до Земли. Для начала вспомним, что скорость света равна почти 300 тыс. километров в секунду.

От Луны свет доходит до Земли за 1,3 секунды, от Солнца - за 8 минут и 20 секунд, а от Плутона, который находится на краю Солнечной системы, за 5 часов и 30 минут (См. Рис. 1).

Световой год

Постараемся теперь оценить окрестности нашей Солнечной системы. Чтобы измерять расстояния в этих пределах, астрономической единицы уже не хватает. Для этого используют другую единицу измерения, названную световой год (св. год) - это расстояние, которое проходит световой луч за период одного земного года и которое составляет 9,4 трлн км! Если уменьшить расстояние одного светового года до 1 км, то наше Солнце будет размером с песчинку.

Масштабы Млечного Пути

Расстояние до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра составляет 4,2 световых года. То есть, чтобы до нее добраться, необходимо лететь 4,2 года со скоростью 300 тыс. километров в секунду. А чтобы пересечь всю нашу галактику Млечный Путь, понадобилось бы перемещаться со скоростью света 100 тыс. лет.

Если бы можно было уменьшить нашу Солнечную систему до 25-копеечной монеты, то размер нашей галактики соответствовал бы континенту Северная Америка.

От Млечного Пути до Андромеды

В свою очередь, наша галактика совместно с 14 другими малыми галактиками образует подгруппу галактик Млечного Пути, протяженность которой составляет 500 тыс. световых лет. Ближайшая к нам крупная галактика Андромеды находится на расстоянии 2,52 млн световых лет. Если представить себе размер нашей галактики равной городу Киеву, то расстояние до галактики Андромеда будет приблизительно соответствовать расстоянию от Киева до города Красноярска, что в Восточной Сибири.

Сверхскопления галактик

Наша галактика, галактика Андромеда и галактика Треугольник (это самые крупные представители) входят в местную группу, насчитывающую 50 галактик, общей протяженностью 4 млн световых лет.

Местная группа галактик, в свою очередь, входит в местное сверхскопление Девы, в составе которого находится 100 групп и скоплений из 30 000 галактик, общей протяженностью 200 млн световых лет. При всей грандиозности размеров, это далеко не самая большая структура в видимой части Вселенной.

Совокупность сверхскоплений образуют ячеистую структуру, которую можно сравнить с пористой структурой губки, хлеба или пены. Сверхскопления являются как бы стенками пористой структуры, между которыми находится огромное пустое пространство. Протяженность этих пустот составляет примерно 300 млн световых лет. На сколько же тогда простирается ячеистая структура Вселенной?

На рисунке 2 мы можем увидеть карту близких сверхскоплений галактик. Поскольку расстояния становятся еще больше, то ученые для удобства ввели еще одну единицу измерения - парсек, которая равна 3,26 световых года или 31 трлн километров. И на этом изображении расстояния отмечены в миллионах парсек (Мпк).

Самая далекая галактика

В завершение нашего путешествия по Вселенной стоит отметить самую удаленную галактику, снятую телескопом «Хаббл». Она находится на расстоянии более 10 млрд световых лет и имеет название UDFj-39546284.

Создатель звездного воинства Вселенной

Сложно себе даже представить невероятные размеры нашей Вселенной, которая при этом обладает упорядоченной структурой, красотой и гармонией. Более того, у этой Вселенной с невероятными размерами есть могущественный Творец, наполняющий Собою все ее пространство. О Нем и говорит древний пророк Исаия: «Поднимите глаза ваши на высоту небес и посмотрите, кто сотворил их? Кто выводит воинство их счетом? Он всех их называет по имени: по множеству могущества и великой силе у Него ничто не выбывает» (Библия. Исаия 40:26).

Продолжение следует

Страница 3 из 10

СОЛНЦЕ И ЗЕМЛЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Далеко ли Солнце от Земли?

Наша Земля обращается вокруг Солнца в среднем на расстоянии 149,6 млн. км. Это идеально для обитаемой планеты, потому что при таком удалении живые организмы не испытывают ни чрезмерной жары, ни леденящего холода.
Солнце находится от нас почти в 400 раз дальше, чем Луна, но оно во столько же раз больше ее. Поэтому оба небесных тела кажутся нам одинакового размера. Расстояние до Солнца так велико, что пешеход мог бы преодолеть его за 4400 лет, поезд - за 166 лет, а реактивный лайнер - за 22 года. Свет или радиосигнал достигают Солнца за 8,3 минуты, а ведь нет ничего в природе быстрее их: они распространяются со скоростью 300 000 км/сек.
Если представить Солнце в виде футбольного мяча, то Земля - крохотный шарик размером в 3 мм, удаленный от него примерно на 30 м. Насколько велико расстояние от Земли до Солнца для нас, людей, настолько же оно ничтожно по сравнению с размером Вселенной. Даже ближайшая к Солнцу звезда находится от нас в 270 000 раз дальше, чем наше светило.

Меняется ли расстояние между Землей и Солнцем?

Расстояние между Землей и Солнцем не остается неизменным. За год Земля совершает один оборот вокруг Солнца,
Но ее путь, который астрономы называют орбитой, представляет собой не точный круг, а эллипс. На такой орбите расстояние между Солнцем и Землей меняется в течение года. В ближайшей к Солнцу точке (в перигелии) оно составляет 147,1 млн. км, а в самой дальней от Солнца (в афелии) - 152,1 млн. км.
Среднее расстояние при этом составляет 149,6 млн. км. Обращаясь вокруг Солнца, Земля не может ни упасть на него, ни вырваться из его притяжения.

Что такое эклиптика?

Из-за движения Земли по орбите мы наблюдаем Солнце каждый день на фоне различных звезд.
Но нам кажется, что оно перемещается от одного созвездия к другому. Путь, который как бы проходит при этом Солнце по небу, называется эклиптикой. Созвездия, расположенные вдоль эклиптики, получили название зодиакальных. На протяжении года можно видеть Солнце в созвездиях Стрельца, Козерога, Водолея, Рыб, Овна, Тельца, Близнецов, Рака, Льва, Девы, Весов, Скорпиона и Змееносца.
Например, 1 января Солнце находится в Стрельце. Звезды его не видны, так как созвездие вместе с Солнцем располагается на дневной части неба и его затмевает солнечный свет.

Земля совершает один оборот вокруг Солнца за год. При этом нам кажется, что Солнце передвигается по зодиакальным созвездиям. Например, 1 января оно находится в Стрельце, 1 февраля - в Козероге и т. д. Видимый путь Солнца называют эклиптикой.

Почему Солнце восходит и заходит?

Раньше люди верили, что Солнце совершает за сутки один оборот вокруг Земли. Считалось, что бог Солнца каждый день пересекает небо с востока на запад в золотой колеснице, а вечером исчезает под горизонтом. На самом же деле Солнце не восходит и не заходит.

В древности люди думали, что Солнце который каждый день пересекает небо востока на запад.

Это наша Земля каждый день совершает один оборот вокруг своей оси. Ось Земли - воображаемая линия, соединяющая ее Северный и Южный полюсы. В течение суток каждая часть Земли, скажем Россия, один раз оказывается на солнечной стороне планеты, а другой раз - на темной. Тогда в России наступает ночь. Ранним утром мы движемся в направлении Солнца, пока оно не покажется на горизонте. В этом случае говорят, что «Солнце восходит». Вечером мы отворачиваемся от Солнца, и оно «заходит».

Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Поэтому нам кажется, что Солнце движется с востока на запад.

Земля вращается вокруг своей оси. Ось - это линия, соединяющая Северный и Южный полюсы.

Земля совершает один оборот вокруг своей оси за 24 часа. Для наблюдателя 1 Солнце восходит. Для наблюдателя 2 уже полдень. Для наблюдателя 3 Солнце заходит, а у наблюдателя 4 уже ночь.

Как происходит смена времен года?

Земная ось не перпендикулярна плоскости земной орбиты, а немного наклонена к ней. Этот наклон почти не меняется. Летом северное полушарие, в котором мы живем, наклонено в сторону Солнца. Поэтому летние месяцы так богаты теплом и светом. Солнце в полдень стоит высоко на небе, и дни длинные. Зимой наше полушарие отворачивается от Солнца и получает намного меньше солнечного тепла. Дни становятся короткими, Солнце стоит низко.
Смена времен года происходит из-за наклона земной оси, а не от изменения расстояния между Солнцем и Землей.
Например, в середине зимы, 2 января, мы находимся ближе всего к Солнцу. Однако это совершенно не влияет на его высоту в полдень над горизонтом.
Самое благоприятное для нас положение Солнце занимает в начале лета - 21 или 22 июня. Но все же в северном полушарии самые теплые в году месяцы - июль и август, поскольку океаны, воздух и почва нагреваются медленно.
Их температура достигает максимума лишь через некоторое время после того, как полуденное положение Солнца пройдет через наивысшую точку над горизонтом.

Смена времен года происходит из-за наклона земной оси. Летом северное полушарие Земли наклонено в сторону Солнца. Мы получаем больше тепла и света. Зимой, наоборот, наше полушарие отклонено в противоположную сторону.

Начало лета в северном полушарии. Для наблюдателя в полярной области (1) Солнце вообще не заходит, даже в полночь. В Центральной Европе (2) Солнце дольше находится на дневной стороне и меньше - на ночной.

Начало зимы в северном полушарии. Наблюдатель, находящийся в полярной области (1), никогда не оказывается на дневной стороне Земли (полярная ночь). Северная Европа (2) дольше находится на ночной стороне, чем на дневной.