Место Солнечной системы в галактике Млечный путь. Наше место во вселенной Расположение земли во вселенной

Древним людям Земля казалась огромной. Ведь никому не удавалось обойти ее пешком или даже объехать на коне. Поэтому и философы древности, размышляя об устройстве Вселенной, помещали Землю в ее центр. Все небесные тела, полагали они, вращаются вокруг Земли.

В современном мире, когда есть авиация и космические корабли, мысль о том, что наша планета вовсе не центр мироздания, никому не кажется крамольной.
Однако впервые эту идею высказал еще в III веке до н.э. Аристарх Самосский. К сожалению, почти все труды этого древнегреческого ученого утрачены и известны нам лишь в пересказе его современника Архимеда. Поэтому предположение о том, что Земля вращается вокруг Солнца (а не Солнце вокруг Земли), связывают обычно с именем польского астронома Николая Коперника, жившего в XV-XVI вв. Коперник расположил известные ему планеты Солнечной системы так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн вращаются вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Но дальше за Сатурном Коперник поместил «сферу неподвижных звезд» — некую стену, замыкающую Вселенную. А предполагать, что находится за ней, Коперник не мог — для этого ему не хватало данных. Не стоит обвинять Коперника в близорукости, ведь телескоп, приблизивший к нам далекий космос, впервые использовал Галилей лишь сто лет спустя.

Древнегреческий ученый Птоломей разработал модель Вселенной, в которой Земля находилась в центре мироздания, а остальные небесные тела обращались вокруг нее.

Современная наука знает, что наше Солнце — одна из бесчисленных звезд во Вселенной, не самая большая, не самая яркая, не самая горячая, более того, Солнце находится вдали от центра нашей Галактики — гигантского скопления звезд, к которым относится и Солнце. И в этом нам повезло. Ведь иначе на Землю обрушивались бы такие потоки космических лучей, что жизнь на ней едва возникла бы. Вокруг Солнца вращаются 9 крупных планет, малые планеты — астероиды, кометы и совсем мелкие «камушки» — метеорные тела. Все это вместе образует Солнечную систему.


По современным представлениям, вокруг Солнца обращаются 9 крупных планет. 4 ближайшие к Солнцу — небольшие и твердые. Далее лежит пояс малых планет (астероидов), а за ним — планеты-гиганты, состоящие в основном из жидкостей и газов. Самая дальнаяя из известных планет Солнечной системы — Плутон — к тому же самая маленькая и самая холодная.

Земля — одна из 9 планет. Не самая большая, но и не самая маленькая, не самая близкая к Солнцу, но и не самая далекая. Крупнейшая планета — Юпитер. Его масса в 318 раз больше земной. Но у Юпитера нет твердой поверхности, по которой можно было бы ходить. Самая далекая от Солнца планета — Плутон почти в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля. Его поверхность твердая, ходить по ней было бы легко — Плутон меньше Луны, притягивает к себе слабо. Вот только холодно там: температура на 200-240°C ниже точки замерзания воды. При таких условиях не только вода, но и большинство газов становятся твердыми. Зато на Венере, нашей ближайшей соседке, температура выше +450°C. Получается, что Земля — единственная пока планета во Вселенной, подходящая для жизни.

От Земли до Солнца около 150 млн км. Много это или мало? Сравним это расстояние с размерами Солнца и Земли. Диаметр Солнца меньше примерно в 100 раз, а диаметр Земли — в 10000 раз. Это значит, что если мы изобразим Солнце кружком диаметром 1 см (с монету достоинством в 1 рубль), то Землю нам придется нарисовать на расстоянии 1 м (на другом конце большого стола), причем она будет едва заметной точной.

Столетиями тысячи людей искали ответ на фундаментальный вопрос: что находится в центре Вселенной?

Жители Греции в 3 веке до нашей эры обращались за поиском ответа к ночному небу.

Раз мы смотрим на небо с земли, значит мы в центре.

Согласно теории Аристотеля, считалось, что мир состоит из 4 элементов: земля, вода, огонь и воздух. Эти элементы находятся внутри твердой сферы и передвигают ее. Каждую из таких сфер мы наблюдаем в виде звезды. А Вселенная со всеми ее звездами расположена на крайней сфере. Данная теория действительно хорошо объясняет движение звездного неба. Подобная точка зрения на Вселенную просуществовала несколько веков.

В 1543 году Коперник предложил новую модель. По его мнению, в центре Вселенной находится Солнце. К такой радикальной точке зрения вначале мало кто прислушивался. Однако новые научные открытия и наблюдения того времени стали подтверждать модель Коперника:

1. Иоганн Кеплер доказал, что орбиты не обладают идеальной формой круга.

2. Галилей заметил, что луны Юпитера вращаются исключительно вокруг Юпитера.

3. Ньютон открыл закон всемирного тяготения, согласно которому все вещи притягиваются друг другу.

В конце концов было признано, что Земля не является центром Вселенной.

В 1580 году итальянский философ и мыслитель Джордано Бруно выдвинул гипотезу о том, что любая звезда может быть Солнцем со своими планетами. А Вселенная на самом деле бесконечна. Общество эпохи Возрождения очень резко восприняло его учения. За свои убеждения Бруно позже поплатился жизнью.

Прошло несколько столетий и Рене Декард выдвинул новое учение, согласно которому Вселенная состоит из образований, каждое из которых представляет собой смесь водоворотов и вихрей, со звездами в центре.

По мере улучшения телескопов астрономы всё более убеждались в том, что Солнце - лишь одна из бесчисленного множества звезд во Млечном пути. А остальные узоры на ночном небе - это другие галактики, такие же огромные, как и наш Млечный путь. Возможно, мы мы очень далеки от центра, вопреки нашим ожиданиям.

В 20 веке астрономы провели научное исследование. Они следили за туманностями с целью понять их движение. Согласно эффекту Доплера, для объектов, движущихся в нашу сторону будет замечен голубой спектр, а от нас - красный. В процессе наблюдения появился только красный цвет. Объекты с огромной скоростью двигались в противоположные стороны.

Это исследование подтверждает Теорию большого взрыва. Согласно теории, вся материя Вселенной изначально была сжата в точку с бесконечной плотностью. Это был не просто взрыв в космосе, это был взрыв самого космоса, в результате которого произошло бесконечное расширение материи. Получается, что у Вселенной не может быть центра, так как она бесконечна.

Прогресс не стоит на месте. То, что сегодня является истиной, завтра может стать заблуждением. Новые открытия уже смогли перевернуть известную веками картину мироздания. И, как оказалось, даже самые безумные предположения могут оказаться верными теориями, приближающими нас к раскрытию истины.

Крупномасштабная структура Вселенной напоминает систему прожилок и волокон, разделенных пустотами

Крупномасштабная структура Вселенной - космологический термин, обозначающий структуру распределения вещества во Вселенной на наибольших .

Примером простейшей структуры в космическом пространстве является система планета-спутник. Кроме двух ближайших к Солнцу планет (Меркурий и Венера), все остальные имеют своего спутника, и в большинстве случаев даже не одного. Если Землю сопровождает лишь Луна, то вокруг Юпитера вращается целых , хотя некоторые из них довольно малы. Однако вместе со своими спутниками планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, образуя так называемую планетную систему.

В результате наблюдений, астрономами было выявлено, что большинство других звезд также входят в состав планетных систем. Вместе с тем сами светила тоже зачастую образовывают системы и скопления, которые назвали звездными. Согласно имеющимся данным, преобладающая часть звезд составляют , или с кратным количеством светил. В этом плане наше Солнце считается нетипичным, так как оно не имеет пары

Если же рассматривать околосолнечное пространство в более увеличенных масштабах, то становится очевидно, что все звездные скопления вместе со своим планетными системами образуют звездный остров, так называемую .

История изучения структуры Вселенной

Впервые об идее крупномасштабной структуры Вселенной задумался выдающийся астроном Уильям Гершель. Именно ему принадлежат такие открытия как обнаружение планеты Уран и двух ее спутников, двух спутников Сатурна, открытие инфракрасного излучения и идея о Солнечной системы сквозь космическое пространство. Самостоятельно сконструировав телескоп и проведя наблюдения, он выполнил объемные подсчеты светил различной яркости в определенных областях небосвода и пришел к выводу, что в космическом пространстве существует большое множество звездных островов.

Позже, в начале ХХ-го века американский космолог Эдвин Хаббл смог доказать принадлежность некоторых туманностей к структурам, отличным от Млечного Пути. То есть было достоверно известно, что за пределами нашей галактики также существуют различные звездные скопления. Исследования в этом направлении вскоре значительно расширили наше понимание Вселенной. Оказалось, что помимо Млечного Пути в космическом пространстве существуют десятки тысяч иных галактик. В попытке составить какую-нибудь упрощенную карту видимой Вселенной ученые наткнулись на тот примечательный факт, что галактики в пространстве и составляют собою иные структуры немыслимых размеров.

Со временем ученые обнаружили, что галактики-одиночки - достаточно редкое явление во Вселенной. Подавляющая же часть галактик образуют крупномасштабные скопления, которые могут быть различных форм и включать в себя две галактики или кратное число, вплоть до нескольких тысяч. Помимо огромных звездных островов эти массивные звездные структуры включают еще и скопления газа, разогретого до высоких температур. Несмотря на очень низкую плотность (в тысячи раз меньше, нежели в солнечной атмосфере), масса этого газа может значительно превышать суммарную массу всех звезд в некоторых совокупностях галактик.

Полученные результаты наблюдений и расчетов навели ученых на мысль о том, что скопления галактик также могут образовывать иные более крупные структуры. Вслед за этим стали два интригующих вопроса: если сама по себе галактика, сложная структура, является частью некой более масштабной конструкции, то может ли эта конструкция быть составной чего-нибудь еще большего? И, в конце концов, есть ли предел такой иерархичной структурности, когда каждая система входит в состав другой?

Положительный ответ на первый вопрос подтверждается наличием сверхскоплений галактик, которые в свою очередь перерастают галактические нити, или как их иначе называют «стены». Их толщина в среднем около 10 млн. св. лет, а длина 160 — 260 млн. световых лет. Однако, отвечая на второй вопрос, следует отметить, что сверхскопления галактик не являются некой обособленной структурой, а лишь более плотные участки галактических стен. Поэтому сегодня ученые уверены в том, что именно галактические нити (стены), наибольшие космические структуры, вмесите с войдами (пустым пространством, свободным от звездных скоплений) формируют волокнистую или ячеистую структуру Вселенной.

Положение Земли во Вселенной

Несколько отходя от темы, укажем положение нашей планеты в столь сложной структуре:

1. Планетарная система: Солнечная
2. Местное межзвёздное облако
3. Галактический рукав Ориона
4. Галактика: Млечный Путь
5. Скопление галактик:
6. Сверхскопление галактик: Местное сверхскопление (Девы)
7. Сверхскопление галактик: Ланиакея
8. Стена: Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита

Современные результаты исследований утверждают, что Вселенная состоит не менее чем из 200 миллиардов галактик. Галактические стены по своей природе являются относительно плоскими и составляют собой стенки «ячеек» Вселенной, а места их пересечений и формируют сверхскопления галактик. В центре же этих ячеек располагаются войды (англ. void — пустота).

Анализ сформированной учеными трехмерной модели распределения галактик говорит о том, что ячеистая структура наблюдается на расстоянии в более чем миллиард световых лет в любом направлении. Данная информация позволяет полагать, что в масштабе в несколько сотен миллионов световых лет любой фрагмент Вселенной будет иметь почти одинаковое количество вещества. А это доказывает, что в указанных масштабах Вселенная однородна.

Причины возникновения крупномасштабной структуры Вселенной

Несмотря на наличие таких масштабных конструкций, как галактические стены и нити, самыми крупными устойчивыми структурами все же считаются скопления галактик. Дело в том, что известное расширение Вселенной постепенно растягивает структуру любых объектов, и бороться с этой силой может лишь гравитация. В результате наблюдений за скоплениями и сверхскоплениями был обнаружен такой потрясающий эффект как « ». То есть лучи, проходящие через межзвездное пространство, искривляются, что указывает на наличие в нем огромной невидимой, скрытой массы. Она может принадлежать различным ненаблюдаемым космическим телам, однако в таких масштабах вероятнее всего принадлежит

Крест Эйнштейна — гравитационно-линзированный квазар

Опираясь на почти однородное , ученые убеждены в том, что и вещество во Вселенной должно распределяться равномерно. Но особенность гравитации в том, что она склонна стягивать любые физические частицы в плотные структуры, тем самым нарушая однородность. Таким образом, спустя какое-то время после Большого Взрыва незначительные неоднородности в распределении вещества в пространстве стали все более стягиваться в некоторые структуры. Их возрастающая гравитация (в силу возрастания массы на объем) постепенно замедляла расширение, пока не остановила его вовсе. Мало того, в некоторых частях расширение обернулось в сжатие, что и стало причиной образования галактик и галактических скоплений.

Подобная модель проверялась при помощи компьютерных расчетов. Учитывая совсем незначительные флуктуации (колебания, отклонения) в однородности реликтового излучения, компьютер просчитал, что такие же мелкие флуктуации в после Большого Взрыва при помощи гравитации вполне могли породить скопления галактик и ячеистую крупномасштабную структуру Вселенной.

Любой человек, даже лежа на диване или сидя возле компьютера, находится в постоянном движении. Это непрерывное перемещение в космическом пространстве имеет самые разные направления и огромные скорости. В первую очередь, происходит перемещение Земли вокруг оси. Кроме того, совершается оборот планеты вокруг Солнца. Но и это еще не все. Куда более внушительные расстояния мы преодолеваем вместе с Солнечной системой.

Солнце является одной из звезд, находящихся в плоскости Млечного пути, или просто Галактики. Оно отдалено от центра на 8 кпк, а расстояние от плоскости Галактики составляет 25 пк. Звездная плотность в нашей области Галактики - примерно 0,12 звезд на 1 пк3. Положение Солнечной системы не является постоянным: она находится в постоянном перемещении относительно ближних звезд, межзвездного газа, и наконец, вокруг центра Млечного пути. Впервые движение Солнечной системы в Галактике было замечено Уильямом Гершелем.

Перемещение относительно ближних звезд

Скорость передвижения Солнца к границе созвездий Геркулеса и Лиры составляет 4 а.с. в год, или 20 км/с. Вектор скорости направлен к так называемому апексу - точке, к которой также направлено движение других близлежащих звезд. Направления скоростей звезд, в т.ч. Солнца, пересекаются в противоположной апексу точке, называемой антиапексом.

Перемещение относительно видимых звезд

Отдельно измеряется передвижение Солнца по отношению к ярким звездам, которые можно увидеть без телескопа. Это — показатель стандартного передвижения Солнца. Скорость такого передвижения составляет 3 а.е. в год или 15 км/с.

Перемещение относительно межзвездного пространства

По отношению к межзвездному пространству Солнечная система двигается уже быстрее, скорость составляет 22-25 км/с. При этом, под действием «межзвездного ветра», который «дует» из южной области Галактики, апекс смещается в созвездие Змееносец. Сдвиг оценивается примерно в 50.

Перемещение вокруг центра Млечного пути

Солнечная система находится в движении относительно центра нашей Галактики. Она перемещается по направлению к созвездию Лебедя. Скорость составляет около 40 а.е. в год, или 200 км/с. Для полного оборота необходимо 220 млн. лет. Точную скорость определить невозможно, ведь апекс (центр Галактики) скрыт от нас за плотными облаками межзвездной пыли. Апекс смещается на 1,5° каждый миллион лет, и совершает полный круг за 250 млн. лет, или за 1 «галактический год.

Путешествие на край Млечного пути

Движение Галактики в космическом пространстве

Наша Галактика также не стоит на месте, а сближается с галактикой Андромеды со скоростью 100-150 км/с. Группа галактик, в которую входит и Млечный путь, движется к большому скоплению Девы со скоростью 400 км/с. Сложно себе представить, а еще сложнее рассчитать, как далеко мы перемещаемся каждую секунду. Расстояния эти — огромны, а погрешности в таких расчетах пока еще достаточно велики.

Если спросить кого-либо из нас о месте проживания, то ответом, скорее всего, будет название города или села, улицы, дома, квартиры. Может, кто-то назовет еще страну, ну или еще какой-нибудь шутник скажет, что обитает он на планете Земля. Вот так вот мы и живем на Земле, и не все из нас знают, какое место она занимает в необъятной Вселенной. Первым пунктом нашего астрономического адреса станет наша Земля. Это достаточно необычная планета, которая имеет уникальный состав атмосферы, огромные океаны на своей поверхности, защищена от внешнего излучения мощным магнитным полем, озоновым слоем и ионосферой. Земля находится на расстоянии 1 астрономической единицы от Солнца. Нетрудно догадаться, что само понятие астрономическая единица возникло как некоторое эталонное значение. Если же переводить подобное расстояние в километры, то мы получим расстояние максимального удаления Земли от Солнца – Афелий, равный примерно 152 миллионам километров. Вот так далеко наша планета расположена от Солнца. Или все-таки близко?
Видимо, все же близко, т.к., например, Плутон, который находится почти на границе нашей Солнечной системы, расположен уже на расстоянии 12 миллиардов километров, или 80 астрономических единиц. Такая вот огромная наша с вами планетарная система. Причем основное место в ней занимают не планеты, а наша Звезда – Солнце, которое составляет примерно 99 процентов массы всей Солнечной системы. Нетрудно посчитать, что все планеты, включая не только крошечную Землю, но и гиганта Юпитера, составляют меньше одного процента ее массы. И вправду заставляет задуматься о нашем месте во Вселенной. В Солнечной системе Земля, несмотря на все ее особенности, есть всего лишь одна из планет Земной группы, куда, кроме нее, входит еще Меркурий, Венера и Марс.
От Солнца до Млечного Пути
Но будем двигаться дальше – мы поняли, что находимся среди планет Земной группы, в Солнечной системе, основу которой составляет звезда Солнце. Чтоб лучше понять все масштабы, стоит отметить, что наше Солнышко, которое с Земли выглядит похожим на небольшой яркий фонарь, на самом деле имеет диаметр, равный практически 109 диаметрам Земли. «Какое же Солнце огромное!» – приходит в голову мысль. Однако по меркам галактики оно всего лишь обычный желтый карлик, весьма маленькая и неприметная звезда. Среди яркого племени звезд существуют и колоссальные красные гиганты, которые больше Солнца в тысячи раз. Вот такие вот масштабы!
Разумеется, Солнце тоже входит в какую-то еще большую систему. И такой системой является наша с вами галактика – Млечный Путь. Именно ее часть видна в ясную безлунную ночь, как туманная полоса, проходящая через все небо. Если посмотреть на эту полосу в бинокль, то мы увидим огромное количество звезд. И действительно, в нашей галактике, помимо Солнца, существует еще около 200 миллиардов звезд, хотя некоторые ученые придерживаются мнения, что их в два раза больше. Все эти звезды составляют огромную спираль, которая вращается вокруг своего центра.
Наше Солнце занимает в этой звездной россыпи далеко не центральное положение, находясь в одной из ветвей спирали – в рукаве Ориона. И, как и миллиарды других светил, вращается вокруг центра галактики. При этом Солнце находится ближе к периферии на расстоянии около 26 тысяч световых лет от этого центра. То есть, если полететь туда со скоростью света, то пройдут тысячелетия, прежде чем мы доберемся до ядра Галактики.
От Галактики до бесконечности
Вот мы добрались и до огромнейшей галактики Млечный путь, диаметром 100 тысяч световых лет, которая в виде спирального диска, состоящего из мириад звезд, несется сквозь пространство и время. Но наша галактика не одна во Вселенной. Их существует огромное количество – современные астрономы в настоящий момент могут наблюдать 100 миллиардов галактик. Но, видимо, их намного больше.
Наша галактика имеет соседей – Большое и Малое Магелланово облако и галактику Андромеды. Вместе со своими соседями Млечный Путь входит в местную группу Галактик. Помимо перечисленных, в нее входит еще около 50 других систем.
Местная группа галактик входит, в свою очередь, в сверхскопление галактик Девы, которое охватывает галактики в радиусе 200 миллионов световых лет и содержит около тридцати тысяч галактик.
Масштаб поражает воображение, вводит в своеобразное благоговение перед грандиозностью подобных систем. Но что же дальше? Дальше мы можем выделить ту часть Вселенной, которую мы можем наблюдать во все доступные нам приборы – ее называют Метагалактикой. Далее идет уже вся Вселенная в целом, наличие границ у которой современная физика хоть и признает, но точное их определение пока находится только на гипотетическом уровне.