Sternfreunde Borken e
Tip na pozorovanie v januári 2008
Napríklad naša zem má hmotnosť 598 111 289 025 000 000 000 000 kg (5 981 * 1 024 kg). Plynový gigant Jupiter je 317-krát ťažší ako Zem. Saturn je na druhej strane iba 95-krát ťažší ako Zem. Ľahký vzhľadom na jeho veľkosť. Hustota 0,69 g/cmі je taká nízka, že Saturn plával v suchozemskom oceáne. To sú čísla, z ktorých sa niektorým čitateľom Brigitte zatočí hlava. Poďme preskúmať otázku, ako astronómovia vážia tieto veľké nebeské telesá, alebo lepšie povedané: Ako určíte hmotnosti vzdialených nebeských telies? Je úžasné, že sme schopní odvážiť malé svetelné body na nočnej oblohe. Ale začnime od začiatku.
Zoberme kalkulačku do ruky a pozrime sa, akú silu priťahuje ženu s hmotnosťou 69 kg na zem. Sila by potom bola gravitačná konštanta 6,672 * 10 ^ -11 mі/kg sІ x 5,981 * 10 ^ 24kg (hmotnosť Zeme) x 69kg (hmotnosť ženy), vydelená druhou mocninou 6 378 000 m (t. J. Na druhú polomer) . Jeden prijíma, počuje a druhý žasne: 677 Newtonov. Vlastne som chcel vynechať matematické derivácie, ale je to tak zábavné. Pošleme ženu na Mesiac, aby sme ju postavili na váhu. Váhy tam budú zobrazovať šestinu hmotnosti, teda 113 newtonov. A teraz to začína byť zaujímavé. Žena sa stáva váhou pre mesiac. Polomer mesiaca je 1 738 000 m. Musíme iba otočiť vzorec tak, aby sa počítala hmotnosť mesiaca, t. J. Hmotnosť ženy 113 newtonov krát štvorcový polomer mesiaca (1 738 000 divided) vydelený gravitačnou konštantou vynásobenou hmotnosťou Žena. A za mesiac dostanete 7,40 * 10 ^ 22 kg.
Týmto sme urobili prvý krok k určeniu hmotnosti astronomických telies. Metóda je bohužiaľ dosť nepraktická a rýchlo dosahuje svoje hranice. Na útechu vedcov sa žena správa iba ako testovacie teleso, ktoré je možné vymeniť. Aj keď to nie je zrovna kompliment a je pravdepodobné, že to u žien vyvolá protesty. Napríklad Zem je dobrým skúšobným telesom na určovanie hmotnosti slnka. Za jeden rok obehne okolo Slnka v okruhu 149,6 milióna km. S týmito údajmi je možné vypočítať odstredivú silu Zeme. Nebojte sa, teraz to neurobíme. Odstredivá sila a gravitačná sila sa navzájom rušia, inak by orbita Zeme nebola stabilná. Ak sú známe gravitačné sily a polomer obežnej dráhy, je ľahké vypočítať hmotnosť slnka. Výsledkom je 2 * 1 030 kg, t. J. 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg. To je niečo, nie?
Tranzit Venuše, 8. júna 2004
Zatiaľ čo planéty môžu byť použité ako testovacie telesá pre slnko, hmotnosti planét možno určiť určením obežných dráh mesiacov, ktoré ich obiehajú. Mesiace sa považujú za testovacie telesá v gravitačnom poli planéty. To je prípustné, pokiaľ sú hmotnosti skúšobných telies zanedbateľne malé v porovnaní s hmotnosťou planét. A tak je to v tomto prípade.
Pri hviezdach to nie je také jednoduché. Vo väčšine prípadov nie je také ľahké určiť hmotnosť priamo. Priame stanovenie hmotnosti je možné vykonať iba v prípade dvojhviezd, ktorých vzájomná dráha je známa. Ak poznáte obežné dráhy, môžete pomocou 3. Keplerovho zákona vypočítať celkovú hmotnosť oboch hviezd. Hmotnostný zlomok dvoch hviezd na obežnej dráhe je nepriamo úmerný hlavným poloosám ich dráh. Postup je podobný ako pri určovaní hmotnosti slnka pomocou obežných dráh planét. V prípade dvojhviezd však nemožno nevyhnutne predpokladať, že jeden z partnerov má leví podiel na hmote, ako je to v prípade planét v prípade slnka.
V každom prípade bolo doteraz možné týmto spôsobom preskúmať niekoľko stoviek hviezd. Uskutočnil sa nasledujúci objav. Hmotnosť hviezd koreluje so svietivosťou hviezd. Čím je hviezda ťažšia, tým je jej energetický rozpočet márnivejší. Svietivosť k hmote sa správa ako L
mі. Napríklad pre hviezdu, ktorej svietivosť je dvakrát vyššia ako slnečná hmotnosť, je to hmotnosť 8 slnečných hmôt.
Hviezda so štvornásobnou slnečnou svietivosťou by teda mala hmotnosť 64 slnečných hmôt. Pomocou tohto veľmi jednoduchého zákona môže astronóm položiť na váhy veľkú časť hviezd. Potrebuje len poznať svietivosť hviezdy. Jeho najdôležitejším nástrojom je Hertzsprung-Russellov diagram, v ktorom sú hviezdy priradené spektrálnym triedam. Spektrálna trieda poskytuje astronómovi potrebné informácie o svietivosti hviezdy. Je to možné, pretože hviezdy sú v zásade štruktúrované a fungujú podobne. Vlastnosti ako hmotnosť, svietivosť a farba hviezdy závisia jeden od druhého. Rovnako je to aj s ľuďmi. Objemný človek je zodpovedajúcim spôsobom ťažký a konzumuje porovnateľne veľké množstvo jedla, aby sme to vysvetlili na jednoduchom príklade. Ak by sa hviezda chcela zaregistrovať u Weight Watchers, musela by na registračnom formulári uviesť svoju spektrálnu triedu.
Prísne vzaté, vzťah hmotnosti a svietivosti, ako je tu opísaný, sa vzťahuje iba na hviezdy hlavnej postupnosti. Neexistuje spoľahlivý výpočet hmotností obrovských červených hviezd, bielych trpaslíkov alebo čiernych dier. Tu sa musia použiť jednotlivé modely.
V prípade hviezd a planét stanovené masy veľmi dobre zapadali do koncepcií astronómov. Hmota sa stáva viac záhadnou pre galaxie, zhluky galaxií a samotný vesmír. V posledných rokoch tam došlo k kurióznym objavom. Newtonov výrok, že by si užíval kvapku vedomostí, zatiaľ čo oceán pravdy sa nachádzal pred ním, je pre dnešnú astronómiu a astrofyziku relevantnejší ako kedykoľvek predtým.
Okraj galaxie NGC 891 v súhvezdí
Andromeda
Vždy v kruhu - Sternbe-
pohyby v galaxiách
diagram
Diagram zobrazuje problém opäť graficky. Pre tento problém existujú zatiaľ dve riešenia: Prvým a veľmi kontroverzným prístupom je MOONova teória (modifikovaná Newtonova dynamika), podľa ktorej zotrvačnosť hmoty klesá vo veľkých vzdialenostiach od stredu hmoty a rýchlosti vo vonkajších oblastiach galaxií môžu zostať vysoké bez toho, aby galaxia odhodila svoju hmotu. MOON môže dobre popísať správanie hviezd v galaxiách, ale má nevýhodu, že je to iba popis správania, ale neposkytuje vysvetlenie javu.
Preto je možné poskytnúť iba veľmi hmlisté informácie o hromadných hromadeniach, ako sú napríklad kupy galaxií. Astronómovia pozorujú svetelnú hmotu a môžu počítať galaxie. Môžete skúmať rýchlosti galaxií v zhluku galaxií a použiť ich na odhad hmotnosti galaktického zhluku. Tu je zvlášť zrejmá tmavá hmota. V zhlukoch galaxií je často len niekoľko jasných, veľkých galaxií. Levím podielom sú malé trpasličie galaxie, z ktorých niektoré tvoria viac ako 99% neznámej temnej hmoty. Prázdny nie je ani priestor medzi galaxiami. Galaxie sa pohybujú v tenkom medzigalaktickom plyne, ktorý sa skladá hlavne z ionizovaného vodíka, ktorého teplota je viac ako 100 miliónov stupňov Celzia. Tento riedky plyn je detekovateľný iba v röntgenovom svetle. Neprispieva však k rozhodujúcej časti celkovej hmotnosti, ktorá sa nachádza v zhlukoch galaxií.
Astronómom nezostáva nič iné, len hľadať ďalej a odhaľovať tajomstvo zmiznutej hmoty. A nezostáva mi nič iné, len si predpísať viac pohybu a menej kalórií, aby som si nohavice opäť zapla.
Šťastný nový rok opäť,
Christian Overhaus
Návštevníci: 174 428 | Posledná aktualizácia: 1. júna 2008