Немного об астрономии вообще и в частности

Пункт 1. Вообще

Сначала вопрос прямой: зачем эта область научного знания нужна вообще? Столь же прямой ответ: для навигации по земной поверхности и океану и для удобного с практической точки зрения измерения больших промежутков времени (календарь). С развитием современных технологий её роль в этих делах заметно снизилась, но не ушла насовсем. Секстант, альманах с эфемеридами являются запасным способом измерения координат на суше и на море, если в силу каких-то причин нет возможности воспользоваться спутниковыми и наземными навигационными системами, основанными на радиосвязи. Уже точные механические часы позволили выявить неравномерность вращения Земли вокруг своей оси, не говоря уже о кварцевых и атомных устройствах-хранителях эталона секунды. Однако наша практическая деятельность завязана на солнечный суточный цикл, а посему астрономы до сих пор точно измеряют момент прохождения Солнца и звёзд через меридиан, дабы в конце года иногда прибавить к его длительности секунду. Из-за ряда геофизических факторов происходит смещение полюсов и изменение фактической широты всех точек на земном шаре. Поэтому до сих пор проводятся наблюдения опорных звёзд, по результатам которых вместе с отклонениями движения искусственных спутников от расчётных данных устанавливаются поправки к широте того или иного пункта. Ещё положение Луны и Солнца определяет приливные явления и освещённость местности. На этом с прагматической точки зрения всё – астрометрия с аппаратом небесной механики ещё со времён Лагранжа и Лапласа удовлетворяют все практические потребности человечества.

В наше «электрическо-электронное время» добавился ещё один аспект: хоть от астрофизики некий толк будет: оптические наблюдения за поверхностью Солнца и его активностью в радио- и рентгеновском диапазоне позволяют понять, когда наше светило выбросит в межпланетное пространство большое количество заряженных частиц. Как только они подойдут к Земле, то спровоцируют полярные сияния, перенапряжения в длинных энергетических и связных проводных линиях (с этим вполне научились бороться, хотя инциденты время от времени случаются), нарушения радиосвязи на дальних дистанциях, изменения магнитного поля Земли, которые могут негативно повлиять на здоровье некоторых категорий больных людей. Во всём прочем практического толку от астрофизики ноль. Да и тут – мы не можем предсказывать «погоду» на Солнце, так что возможно только дать предупреждение по факту состоявшейся вспышки – через сколько-то часов до двух-трёх суток будут перечисленные выше последствия. Впрочем, энергетике и проводной связи сейчас большей частью на такие события начихать, если всё правильно спроектировано и смонтировано. Ну а биологическая жизнь пережила миллиарды солнечных вспышек, так что и тут в полавляющем большинстве случаев «по барабану». Вот спутники этого не любят, да, их ресурс зависит от солнечной активности, но тут уж ничего не попишешь, раз за защитный слой земной атмосферы выбрались.

Так зачем же нужна астрономия и её подобласть – астрофизика? Во-первых это интересно, во вторых, это стимулирует научный поиск уже «приземлённой» тематики (гелий открыли всё же на Солнце сначала, а уж потом на Земле), кроме того небесные явления позволяют нам понять области применимости нашего знания (о чём напрочь забыли бадабумщики – свидетели секты Большого Взрыва). Это позволяет настоящим учёным не натягивать сову на глобус и не заталкивать что-то реально новое в прокрустово ложе существующих теорий. Так что возвращение уроков астрономии в школьную программу автор поддерживает. На днях в своём коллективе провёл мини-ликбез, когда Юпитер рядом с Луной (в ночь с 1-го на 2-е декабря было их соединение на небесной сфере) был принят за чёрт его знает что. Поговаривают, что Венеру вообще за НЛО нередко считают. Так что пришлось в авральном порядке давать базовую информацию, сдобренную картинками с Коммонз (вот в отличие от википузии – хранилище свободных изображений действительно великая вещь). И в научной достоверности особо сомневаться не приходится: в изучение Юпитера внесли вклад очень многие страны и люди, по большому счёту существует консенсус касательно основных вещей, ну а в частности нам для «первобуча» влезать и не надо.

Пункт 2. В частности … о планете Юпитер
Просто 11 картинок с подписями, такое слайд-шоу. Реакция коллег была однозначной: «как интересно!»

Юпитер, пятая от Солнца планета Солнечной системы, самая крупная среди всех прочих. Её масса составляет около 318 земных, радиус – около 11 земных, юпитерианский день (период обращения вокруг своей оси) составляет 9 часов 55 минут, а юпитерианский год (период обращения вокруг Солнца) – около 12 земных лет. Из-за таких размеров Юпитер относят к классу планет-гигантов. Тем не менее, по сравнению с Солнцем он всё равно мал: радиус Юпитера в 10 раз меньше солнечного, а масса – в целых 1047 раз!


Своё название планета получила от верховного бога древнеримских верований – Юпитера. Римляне заимствовали такое соответствие своего божества яркому светилу на небе от греков (у них планета называлась Зевс), а те – от вавилонских астрологов, видевших в светиле воплощение своего верховного божества Мардук. Уже средневековые астрологи в содружестве со средневековыми алхимиками «сопоставили» планете Юпитер металл олово. Позже у учёных это суеверие стало традицией называть новые химические элементы в честь небесных тел.


По своей природе планета Юпитер кардинально отлична от Земли. У неё под мощным слоем облаков толщиной 50 км нет ни твёрдой поверхности, ни океана. Атмосфера из газообразных водорода и гелия под всё увеличивающимся давлением своих верхних слоёв плавно переходит в жидкое состояние, а далее под ещё более чудовищным давлением водород становится металлом с совершенно невероятными свойствами. И только в самом центре у Юпитера есть небольшое каменисто-ледяное ядро. На 71% Юпитер состоит из водорода в разных состояниях, 24% – гелия и 5% – прочих элементов. Для сравнения на Земле преобладают кислород, кремний, алюминий и железо. Вокруг Юпитера обращаются более 80 естественных его спутников, планета имеет кольца, но они очень слабые по сравнению с соседом-Сатурном и видны лишь в мощнейшие телескопы или с космических станций.


Тепла от Солнца Юпитер получает мало, но за счёт сжатия под своей же собственной тяжестью в центре Юпитера выделяется много тепла, которое и порождает сильнейшие ветры и вихри в его атмосфере, показанные на анимации. Погода на Юпитере бурная, с ливневыми дождями из перешедших в жидкое состояние в его атмосфере обычно газообразных веществ - гелия, неона, аммиака при высоких давлениях в тысячи атмосфер и низких температурах от -190 до -110 градусов Цельсия. Навстречу, вверх, из недр выбрасываются грибообразные фонтаны нагретых там жидкостей и газов. Всё бурлит и перемешивается, порождая на видимой "поверхности" планеты погодную картину, заснятую станцией "Вояджер-2" при подлёте к планете.


Самым знаменитым вихрем, гигантским постоянным антициклоном в атмосфере Юпитера, является Большое Красное Пятно, большее по размеру чем Земля. Газовые массы вращаются в этом вихре против часовой стрелки с периодом в 6 земных дней со скоростями, превышающими земные ураганы. Красный цвет обусловлен примесями газов в этом вихре, возможно аммиака и ацетилена, хотя полной уверенности в этом вопросе пока нет.


Быстрое вращение Юпитера вместе с наличием в его недрах проводящего электрический ток металлического водорода приводит к появлению у него мощнейшего, самого сильного в Солнечной системе, магнитного поля. Магнитное поле захватывает заряженные частицы, как порождаемые самим Юпитером, так и приходящие от Солнца или из глубин космоса и направляет их к полюсам, где они сталкиваются с атомами его атмосферы. В результате возникают огромнейшие и эффектнейшие по сравнению с земными полярные сияния, видимые в телескопы, в данном случае в американский космический аппарат «Хаббл»


В тепловых (инфракрасных) лучах хорошо виден неравномерный нагрев атмосферы Юпитера. Более яркие области на снимке нагреты, более тёмные охлаждены. Стоит заметить, что нагрев относителен – "горячие" области имеют температуру около минус 120 градусов по Цельсию, а "холодные" – и того ниже.


Из 80+ естественных спутников Юпитера четыре (на снимке слева-направо Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) являются очень крупными, по своему размеру Ганимед превосходит и Меркурий, и Луну. На Ио действуют вулканы из серы (довольно холодный ад), а на Европе возможно даже существование водяного океана под ледяной корой.


Эти спутники называют ещё галилеевыми, в честь Галилео Галилея – физика, астронома и философа, открывшего их одним из первых в 1610 году. Наблюдение их обращения вокруг Юпитера сильно способствовало победе взглядов Коперника и показало, что помимо Земли существуют и другие небесные тела с вращающимися вокруг них спутниками, а потому сама Земля – не выделенный, а рядовой случай. Для мировоззрения людей XVII века это было для многих чуть ли не шоком.


Много информации о планете и её спутников было получено с космических аппаратов, пролетавших мимо Юпитера или ставших его искусственными спутниками, например американского "Вояджер-2"


Завершает наш рассказ про Юпитер как раз снимок "Вояджера-2": На фоне южного полушария Юпитера виден тот самый "холодный ад" в лице его спутника Ио.

___________________________________________________
В начале 1990-х такое было бы достойно Капитана Очевидность и школьной программы – большинство фактов о планете были уже установлены, не было только хороших снимков – хотя «Вояджеры» постарались на славу, но в зародышевом интернете под них не хватило бы места на жёстких дисках тогдашних компьютеров (20 мегабайт на древнем фирменном сигейтовском стандарте ST-506 было нормой, а «параллельный» IDE, предок сегодняшнего последовательного ATA, только делал первые шаги). Но сейчас приходится удивляться, когда рассказываешь про эти 11 слайдов коллегам лет на 5–10 моложе себя, что самые базовые факты из астрономии им неизвестны… Не забыты (это было бы понятно), а именно что неизвестны. Про нынешнее поколение школяров приходится молчать в тряпочку. Так что если есть кого заинтересовать знаниями о небе – вперёд, это того стоит!