WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 55 |

118. Говорят: «звезда первойвеличины». А каких вообще величин бывают звёзды См. вопрос №558, стр. 176 и вопрос №812, стр. 227.

119. Могут ли разные части одного небесного тела вращаться в разные стороны Многие участники Турнира справедливо начинали своё изложение данного вопроса с того, что вращательное движение, как и любое другое движение, всегда является относительным, и прежде чем говорить, кто, куда и как вращается, необходимо определиться с системой отсчёта.

Вращение любого тела или части тела происходит (или не происходит) относительно выбранного направления или иного выбранного тела.

Частным, но частым случаем вращения является дифференцированное вращение многих астрономических объектов.

Строго говоря, в природе нет (и не может быть) абсолютно жёсткого тела, которое вращалось бы, не изменяя взаимного положения своих частей. Даже если взять нашу собственную планету Земля, которая с обыденной точки зрения является телом «вполне твёрдым», то все её оболочки движутся, и зачастую в разные стороны. Например, материки раньше (около 300 млн. лет назад) образовывали единый сверхматерик Пангею, а с тех пор расползлись в разные стороны — кто куда (Давыдова Юля: «много лет назад материки на Земле были совершенно в другом положении»). Произошло это из-за движений в мантии Земли, вещество которой в одних местах поднимается из глубин, а в других — опускается, образуя огромные конвективные ячейки, вращающиеся в разные стороны. Правда, скорость этих движений маленькая — 1–5 см/год. В обратнуюсторону относительно общего вращения Земли поворачивается её глобальное магнитное поле (т. н. «западный дрейф», см. вопрос №951, стр. 311) со скоростью 0,2 в год.

Более быстрые вращательные движения в разные стороны можно видеть в других оболочках Земли: например, поверхностные течения в Мировом океане образуют замкнутые циклы, вращающиеся против часовой стрелки (если смотреть на них сверху) в южном полушарии, и по часовой стрелке — в северных частях Тихого и Атлантического океанов. В середине Тихого океана можно наблюдать и вовсе удивительную картину: севернее и южнее экватора идут пассатные течения на запад, а вдоль самого экватора — противотечение на восток.

Дифференцированно вращается и атмосфера Земли: в экваториальной зоне пассаты дуют с востока на запад (по ним так любил путешествовать Тур Хейердал), а в средних широтах господствует перенос воздушных масс в противоположном направлении — с запада на восток.

Наиболее выражены эти ветра в южном полушарии, принёсшие печальную известность «ревущим сороковым» широтам, и образующие там антарктическое «течение западных ветров».

В качестве ещё более наглядного примера вращения в разные стороны можно привести такие локальные вихри в атмосфере, как циклоны и антициклоны. Разность в направлении их вращения обусловлена различием в вертикальном движении воздушных масс: в центре циклона (область низкого давления) воздух поднимается вверх, а в антициклоне (область высокого давления) — опускается вниз. Циклоны и антициклоны обычно живут от нескольких дней до нескольких недель — что позволяет, учитывая скорость и направление их движения, составлять прогноз погоды (которая существенно зависит от атмосферного давления).

Если отойти от нашей родной планеты к иным небесным телам, то и там во многих случаях мы увидим и дифференциальное вращение, и конвективные ячейки. Наиболее впечатляющим примером таких движений является атмосфера Юпитера, которая разбита на зоны и полосы, в которых воздушные массы поднимаются и опускаются, которые вращаются с разными угловыми и линейными скоростями, и между которыми образуются столь замечательные вихри, как Большое Красное пятно и прочие, более мелкие. Такими же особенностями, хотя и менее выраженными, обладают все планеты-гиганты.

На примере нашей ближайшей соседки Венеры мы можем увидеть уникальное явление суперротации атмосферы. Сама планета Венера вращается в обратном направлении, с востока на запад очень медленно (период 243 дня), а её атмосфера (точнее, облачный слой на высотах 50–70 км) «несётся» со скоростьюдо 100 м/с и обегает всюпланету за 4 дня. (Володин Андрей: «Венера крутится в другуюсторону».) Дифференцированно вращается и Солнце, как это впервые было установлено в 1863 г. Ричардом Каррингтоном. Скорость вращения солнечных пятен определяется зависимостью:

(14,44 - 3,0sin2 ) /сутки, где — гелиографическая широта. Соответственно, период обращения деталей на поверхности Солнца составляет:

(26,75 + 5,7sin2 ) суток (земных).

Пятна, которые ближе к полюсам, будут отставать, на экваторе — наоборот, обгонять средние («У Солнца существует зона, где вещество движется и вверх, и вниз»). За последнее время благодаря исследованиям колебаний поверхности Солнца развилось новое направление в физике Солнца — гелиосейсмология, которая установила, в частности, что внутренние части Солнца вращаются с одинаковой угловой скоростью (как твёрдое тело) и быстрее, чем поверхностный конвективный слой.

Если рассматривать в качестве единого объекта системы тел, постоянно движущиеся в едином гравитационном поле (соответственно, физически связанные воедино), то в пределах Солнечной системы можно привести примеры целого ряда обратных спутников планет, которые вращаются в противоположную относительно центральной планеты сторону. Наиболее знаменитым среди них является Тритон — гигантский спутник Нептуна (диаметр 2705 км!), который на расстоянии всего 355,3 тыс. км имеет наклон орбиты в 157. Это единственный случай, когда обратное вращение имеет столь крупный (подобный нашей Луне) спутник. Следующий известный пример — Феба, самый далёкий спутник Сатурна. Он движется по сильно вытянутой орбите (эксцентриситет 0,163 и радиус 12954 тыс. км) с наклонением 175.

При радиусе в 110 км, несинхронном вращении с периодом 9 ч, очень тёмной поверхности (альбедо 0,05) Феба, скорее всего, является захваченным астероидом. Самой большой коллекцией обратных спутников обладает Юпитер — их у него 4. Это самая далёкая группа юпитерианских спутников (от 21200 до 23700 тыс. км), наклонения орбит которых лежат в пределах от 145 до 164, а размеры составляют 10–20 км.

Одной из самых распространённых ошибок участников Турнира было утверждение об обратном вращении колец Сатурна. Как известно, кольца Сатурна состоят из отдельных частиц, и вращаются дифференцированно с периодами от 5,5 часов на внутреннем краюдо 14,3 часа на внешнем, и, разумеется, в ту же сторону, что и сам Сатурн (его период — 10,5 ч). Кольца в своей средней части играют роль «сатурностационарных» спутников, так что если смотреть с «поверхности Сатурна» (т. е.

из его облачного слоя), то ближний край колец будет вращаться в одну сторону (обгонять вращение поверхности), а их дальний край — в противоположную(отставать).

Примеры обратного вращения отдельных «несознательных» объектов есть и в масштабах всей Солнечной системы, например, обратное движение кометы Галлея (наклонение 162). Ядра комет могут вращаться в различные, в том числе и в противоположные стороны относительно орбиты кометы и поворота её хвоста. Произвольным образом вращаются и астероиды. (Глинская Оксана: «метеоритное облако — в нём мелкие частицы вращаются и соударяются по-разному».) Если мы выйдем на галактические просторы, то и там мы обнаружим разностороннее вращение. В газовых туманностях отдельные части расширяющихся оболочек при взаимодействии с межзвёздной средой вполне могут приобретать вращательные движения (вихри), направленные в разные стороны, хотя и продолжающие свое генеральное движение вперёд. (Суплатов Дмитрий: «между разными частями пылевых облаков, называемых небулами, действуют разные силы притяжения».) Наиболее очевидным примером могут служить также кратные звёзды. Если в близких п звёзд они вращаются, как правило, в ту арах же сторону, что и их орбитальное движение, поскольку они родились из одного вихря газового облака, то в кратных звёздах компоненты отстоят далеко друг от друга, и орбитальные и вращательные движения членов системы могут быть совершенно разными. В шаровых звёздных скоплениях отдельные звёзды также имеют хаотическое распределение своих орбит. Вращаясь вокруг общего центра масс, каждый член скопления вполне может двигаться в противоположнуюсторону, нежели его сосед.

В галактиках, похожих на наш Млечный Путь, существуют разные подсистемы или разные «типы звёздного населения». Кроме галактического диска, содержащего газ и молодые звёзды, есть и т. н. «галактическое гало», которое состоит из более старых звёзд и имеет сферическую форму. Старые звёзды гало образовались, по-видимому, на ранних стадиях эволюции самой галактики, когда плоского диска в ней ещё не было. Движутся они подобно членам шаровых скоплений в произвольных направлениях, в т. ч. могут лететь и в противоположнуюсторону относительно вращения всей Галактики. Во многих спиральных галактиках обнаружены вихревые движения газа между соседними спиральными рукавами, так что по аналогии с динамикой атмосферы Земли они были названы галактическими циклонами и антициклонами. Естественно, что вращаются они в разные стороны.

Наконец, совсем необычный пример разностороннего вращения можно видеть в случае взаимодействующих и сливающихся галактик.

В галактике М 64, например, которая образовалась из двух слившихся галактик с разным направлением вращения, газопылевой диск во внутренней части вращается в противоположнуюсторону относительно вращения звёзд и газа на её периферии (Андреев Иван: «отмечена галактика, в которой система звёзд вращается в одну сторону, а газопылевой диск — в другую».) В центре некоторых эллиптических галактик (в которых газа обычно очень мало), обнаруживаются небольшие вращающиеся газопылевые диски, которые вполне могут быть «полупереваренными остатками» от ранее поглощённых галактик.

134. Все ли небесные тела круглые Как было сказано выше, сферическая форма небесного тела определяется действием силы тяготения; взаимное притяжение материи собирает всё вещество в наиболее компактную геометрическую форму (сфера), которая соответствует также и минимуму потенциальной энергии. (Дегтярёва Анна: «небесные тела максимально круглые, их круглость“ ” зависит от их размеров».) Сразу видны и возможные исключения из этого общего правила.

Если небесное тело мало (точнее, мала его масса), то прочность слагающего его материала может успешно противостоять малым гравитационным силам. По этой причине весьма некруглуюформу имеют малые планеты (астероиды), малые спутники (например, Фобос) и ядра комет (например, кометы Галлея; см. вопрос № 762, стр. 211; «Ядро кометы Галлея имеет форму башмака»). (Одиноков Алексей: «мелкие тела могут иметь неправильнуюформу, т. к. действие сил сцепления между отдельными их частями превосходит действие гравитации».) По мере увеличения массы планеты давление вышележащих слоёв начинает всё быстрее превосходить предел пластической деформации нижних горных пород, и все неровности тела планеты начинают сглаживаться.

Поэтому, например, величайший вулкан Солнечной системы Олимп высотой 25 км может существовать на Марсе, но не может — на Земле.

У нас самый высокий вулкан Мауна-Кеа (4205 м) возвышается над окружающей океанической плитой (глубина океана около 5500 м) почти на 10 км. По мере дальнейших извержений такая постройка начнёт всё сильнее прогибать собственное основание и «тонуть», аналогично более старым вулканам в цепочке Гавайских островов, уходящей на северозапад.

Более массивные планеты-гиганты прячут свои тела под толстой и густой атмосферой столь тщательно, что само существование какойлибо границы между газообразной и твёрдой (или жидкой) оболочками этих планет остаётся до сих пор под вопросом. Но для гигантов существеннуюроль начинает играть их быстрое вращение, заметным образом их «сплющивающее»:

Параметр Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Период вращения, сут. 243 0,996 1,03 0,413 0,444 0,718 0,Экваториальный радиус, км 6051 6378 3394 71392 60268 25559 Полярный радиус, км 6051 6357 3376 69894 58300 25270 Относительное сжатие 0,0 0,0033 0,0053 0,0214 0,0338 0,0114 0,Наиболее «круглыми» являются медленно вращающиеся тела как твёрдые (Венера), так и газовые (например, Солнце, см. выше — вопрос №36, стр. 80).

Однако Солнце вращается так медленно (экваториальная скорость 1,93–2,03 км/с) потому, что «передало» весь свой угловой момент в планетнуюсистему. Одиночные звёзды могут вращаться в сотни раз быстрее Солнца; например, для звёзд спектральных классов О и В типичными являются значения около 400 км/с. Центробежное ускорение на экваторе таких звёзд может составлять уже значительнуюдолюот ускорения свободного падения; соответственно, они должны испытывать очень большое сжатие на полюсах.

Следующим интересным случаем несферичности звёзд является ситуация, когда в тесной паре звёзд один компонент является массивным и компактным (например, нейтронная звезда или чёрная дыра), а другой — красным гигантом. Тогда под действием приливного возмущения соседа гигантская звезда, вытянувшись, может так исказить свою форму, что изменение её яркости будет заметно из наблюдений.

Но в этом случае звезда будет принимать именно вытянутую форму («дыня»), а не сплюснутую, как при вращении («тыква»). В предельном случае, когда увеличивающийся в размерах гигант заполняет свою полость Роша4, внешняя часть его вещества начинает перетекать на другуюзвезду в виде струй газа, и в этом случае звезда вообще «теряет см. стр. свою форму». (Пантелеев Алексей: «система из 2 звёзд, где одна — белый карлик или чёрная дыра, а другая — обычная; при этом вторая звезда деформируется, и с неё начинает на первуюслетать газ».) Многие небесные тела могут иметь при себе кольца или диски, которые будут отличать их от круглой формы. В нашей Солнечной системе таким примером является Сатурн, видимый при большом наклоне своих колец, как эллипс. Вокруг маломассивных звёзд и звёзд поздних классов нередко могут образовываться газопылевые диски, а вокруг нейтронных звёзд — диски аккреции.

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 55 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.