Все относительно, но то, что вы могли видеть, вероятно, не соответствует действительности.
«Не существует такой вещи, как вечное спокойствие ума, пока мы живем здесь; потому что сама жизнь есть не что иное, как движение, и никогда не может быть ни без желания, ни без страха, ни более, чем без смысла». - Томас Гоббс
Каждую неделю мы решаем ряд проблем и тем здесь, на Starts With A Bang, и у вас всегда есть возможность задать свои вопросы и предложения для еженедельной колонки «Спросите Итана», которую я рассматриваю на конец недели. Выбранный на этой неделе вопрос исходит от Марселы Танг, которая спрашивает:
Я нашел это видео на YouTube о теории спиральной модели нашей галактики. [Это] не имело особого смысла для меня, но я хотел бы услышать от вас. Это [точно] с научной точки зрения?
Во-первых, мы могли бы также показать вам видео DJ Sadhu:
Теперь это видео, качественно, имеет несколько правильных вещей. Он показывает следующие истинные факты:
- Планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости.
- Солнечная система движется через галактику под углом примерно 60° между галактической плоскостью и плоскостью планетарной орбиты.
- Солнце, кажется, движется вверх-вниз и вперед-назад по отношению к остальной части галактики, когда оно вращается вокруг Млечного Пути.
И это правда. Но ни один из них не соответствует действительности, как показано в видео. И это важное различие между качественным и количественным.
Качественно вы знаете, что планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам; это то, что мы узнаем из законов Кеплера, законов Ньютона и законов Эйнштейна, среди прочих. Но изображение слева, - которое ясно показывает планеты и эллиптические орбиты - , нет точно с точки зрения масштаба. Это не точно в том, что касается истинной формы, размера или величины эксцентриситета. Несмотря на то, что они гораздо меньше похожи на эллипсы (и гораздо больше на круги), диаграмма справа вверху показывает, как выглядят планетарные орбиты количественно
Давайте возьмем еще один пример, с которым вы, возможно, знакомы (и который я недавно приводил здесь): орбита Луны.
Вы знаете, что Луна обращается вокруг Земли с периодом чуть меньше месяца, а Земля вращается вокруг Солнца с периодом двенадцать месяцев. Итак, какое из приведенных выше изображений лучше всего представляет движение Луны вокруг Солнца? Если вы точно считаете расстояния между Солнцем и Землей и между Землей и Луной, а также скорости, с которыми Луна вращается вокруг Земли, а система Луна/Земля вращается вокруг Солнца, вариант Dна сегодняшний день является наиболее точным. Мы можем преувеличить их, чтобы лучше подчеркнуть определенные эффекты, но все A, B и C количественно неверны и, возможно, неискренни в зависимости от сделанных утверждений.
Итак, теперь мы подошли к движению Солнечной системы через галактику.
Подумайте, насколько нечестными являются многие черты этого изображения. Во-первых, планеты в любой момент времени все находятся в одной плоскости. Отставания нет вообще, внешние планеты находятся дальше «за» Солнцем, чем внутренние в любом смысле.
Во-вторых, обратите внимание на реальные скорости. Меркурий - самая внутренняя планета - является самой быстродвижущейся в нашей Солнечной системе, вращаясь вокруг Солнца со средней скоростью 47 км/с. Это довольно быстро; это примерно на 60% быстрее, чем скорость вращения Земли вокруг Солнца, почти в четыре раза быстрее, чем у Юпитера, и примерно в девять раз быстрее, чем у Нептуна, который вращается с ничтожной скоростью 5.4 км/с. Тем временем Солнце движется по галактике со скоростью 220 км/с
За время, необходимое Меркурию, чтобы совершить всего один оборот вокруг Солнца, вся Солнечная система переместилась на невероятные 1,7 миллиарда километров через космос, на его неумолимой орбите вокруг галактики. Имейте это в виду для масштаба; вся Солнечная система - включая Солнце и каждую из планет - перемещается на 1,7 миллиарда километров по эллипсу в плоскости нашей галактики каждый раз, когда планета Меркурий, самая быстрая планета Солнечной системы, делает один оборот. И при этом орбита Меркурия имеет радиус всего 58 миллионов километров, или всего 3,4% от того, что он - и все планеты - двигаются вместе с Солнцем.
Если мы увеличим движение Солнечной системы вокруг галактики и посмотрим, как движутся планеты в масштабе, мы увидим вот что.
Итак, представьте себе всю эту систему - Солнце, все планеты, астероиды и кометы двигающиеся с очень большими скоростями под углом около 60° по отношению к плоскости нашей Солнечной системы. Это будет точным представлением нашего движения. Больше похоже на это:
Объедините все это вместе, и вы получите гораздо более точную картину, любезно предоставленную Рисом Тейлором.
А как же наша прецессия? А как насчет движения нашей Солнечной системы вверх-вниз и внутрь-вне через галактику? Что ж, это все правда, но то, что показано на видео, в очередной раз является одновременно и грубым преувеличением, и грубым искажением того, что происходит на самом деле.
Это правда, что наша Солнечная система прецессирует каждые 26 000 лет. Но из-за этого не происходит никакого спирального движения; ни для нашего Солнца, ни для какой-либо из планет. На самом деле прецессирует не орбита чего-либо в Солнечной системе, а ось вращения Земли!
Вместо того, чтобы Полярная звезда - Полярная звезда - всегда находилась прямо над Северным полюсом Земли, у нас обычно нет заметной полярной звезды! 3000 лет назад Коджаб был ближе к полюсу, чем Полярная звезда; примерно через 5 500 лет Альдерамин станет нашей полярной звездой; а через 12 000 лет Вега, вторая по яркости звезда в северном небесном полушарии, будет всего в 2 градусах от полюса! Но это то, что меняется в масштабах времени 26 000 лет,, а не движение Солнца или планет в Солнечной системе
И звездный ветер?
Это то, что исходит отСолнца (и всех звезд), а не то, с чем мы сталкиваемся, двигаясь по галактике. Звезды очень горячие и имеют тенденцию испускать из себя быстро движущиеся заряженные частицы сферически наружу. Наше Солнце не является исключением из этого, и часть «края Солнечной системы» находится там, где звездный ветер больше не становится достаточно значительным, чтобы отталкивать межзвездную среду; вот что такое гелиопауза.
И, наконец, как насчет движения вперед-назад или вверх-вниз по отношению к галактике?
Как оказалось, Солнце (и Солнечная система) просто подчиняются законам гравитации; это то, что доминирует в их движении. В настоящее время Солнце находится на расстоянии от 25 до 27 000 световых лет от галактического центра и имеет форму простого эллипса вокруг галактики. Но вот что самое интересное: всезвезды, газ и пыль в галактике тоже образуют эллипсы, а Солнце не образует такой же эллипс, как все остальное.
В течение примерно 220 миллионов лет Солнце совершает полный оборот вокруг галактики, проходя при этом немного выше и ниже центра галактической плоскости. Но поскольку все в галактике так делает, ориентация галактической плоскости тоже со временем меняется; возможно, мы движемся по эллипсу, но галактика также подобна вращающейся тарелке, и поэтому мы двигаемся вверх и вниз по галактике с периодом всего 63 миллиона лет, несмотря на то, что мы движемся вперед и назад с периодом в 220 миллионов лет.
Но никакого штопорного движения нет, движение планет сильно преувеличено до некорректности, он в корне неправ в том, что иллюстрирует прецессию и звездный ветер, и в написанном им тексте (я отказываюсь связать его) совершенно ошибочно. Моделирование очень красивое, но было бы намного красивее, если бы оно было правильным. И это то, что нас должно интересовать в количественном отношении, когда речь идет о движении нашего Солнца и планет через галактику. Узнайте больше об этом у Фила Плэйта и на сайте Universe Today, а также присылайте свои вопросы и предложения для следующего «Спросите Итана»; следующий вопрос может быть вашим!