Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Рис. 3.7.Вверху: телескопические наблюдения за Венерой во время ее астрономического транзита по диску Солнца 8 июня 2004 года. Траектория планеты предстает по-разному в зависимости от земной широты, на которой находится наблюдатель. Данные, полученные из немецкого Вельцхайма (слева) и индийского Удайпура (справа), показывают незначительные различия в траекториях. (Материалы любезно предоставлены GONG/NSO/NSF.) Внизу: геометрические соотношения между Солнцем, Венерой и Землей объясняют, что траектории, по которым Венера проходит мимо солнечного диска, меняются сообразно тому, насколько далеко от Солнца находятся планеты и насколько велика дистанция между наблюдателями на Земле. На основе этих соотношений можно рассчитать соответствующие расстояния между Землей, Венерой и Солнцем.

После определения гравитационной постоянной G можно было связать закон всемирного тяготения, сформулированный Ньютоном, со вторым законом движения Ньютона — и дать космическим явлениям количественные оценки. Например, измерив ускорение свободного падения на поверхности Земли (9,8 м/с²) и радиус Земли (6378 км), удалось высчитать земную массу. Возможно, полученное значение в 5,97 ∙ 10²⁴ кг (5,97 триллиона триллионов кг) покажется колоссальным, но оно почти ничтожно мало по сравнению с массой Солнца. А чтобы установить ее, астрономам по-прежнему требовалось узнать расстояние до Солнца — ту самую астрономическую единицу (а. е.). Улучшать давно забытый «лунный» метод Аристарха они не стали, а вместо этого, сменяя друг друга, следили с разных широт за редкими прохождениями Венеры по диску Солнца и использовали геометрические соотношения, связанные с соответствующими расстояниями между Солнцем, Венерой и Землей (рис. 3.7). Именно на основе этих прохождений, наблюдения за которыми велись в 1761, 1769, 1874 и 1882 годах, наши бесстрашные герои определили астрономическую единицу с точностью, которая находится в пределах 3 % от сегодняшнего значения в 150 млн км.

ТЕКУЩАЯ КОНФИГУРАЦИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Сегодня, благодаря многовековым усилиям многих доблестных ученых, мы можем оценить общее строение и размеры Солнечной системы. Вот несколько главных величин, которые помогут вам запомнить ряд главных расстояний и размеров. Они относятся к текущей эпохе — и, возможно, миллиарды лет назад были другими.

• Солнце примерно в 100 раз больше Земли и, соответственно, в миллион раз объемнее, а также находится приблизительно в 100 солнечных диаметрах от нашей планеты — или, считая иначе, в 10 000 диаметрах Земли. Применение законов Ньютона к системе Солнце — Земля позволяет вычислить массу Солнца, равную 2 ∙ 10³⁰ кг — это поразительная величина в 330 000 земных масс.

• Луна в 400 раз ближе к Земле, чем Солнце, и в 400 раз меньше Солнца. Две этих счастливых случайности приводят к тому, что Луна и Солнце имеют одинаковый угловой диаметр (0,5°, или 30′), и поэтому, когда наш спутник проходит по солнечному диску, мы видим такие идеальные солнечные затмения.