Владимир Сурдин - Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике

Представим галактику как плоскую мишень радиусом R , содержащую N звезд. Средняя поверхностная плотность числа звезд в ней составляет N /π R 2. Все звезды будем считать одинаковыми, имеющими радиус r . Поскольку скорость сближения галактик (1000 км/с) существенно больше второй космической скорости на поверхности звезд (типичная, как у Солнца, около 620 км/с), слаб будет эффект гравитационной фокусировки, т. е. сближения траекторий звезд под действием взаимного тяготения можно не учитывать. Поэтому будем считать их траектории прямыми, а фактом столкновения — пролет на взаимном расстоянии менее 2 r между их центрами. Следовательно, вероятность для одной звезды, пролетающей сквозь галактику, испытать столкновение составит 4π r 2 N /π R 2. А для оценки полного числа столкновений нужно умножить эту вероятность на количество звезд в галактике. Получим

Подставим типичные для нашей Галактики значения: N = 10 11, R = 10 кпк, r = R ⊙. В результате получим вероятность столкновения хотя бы одной пары звезд равной 0,2. С чистой совестью мы можем сказать, что при столкновении галактик в большинстве случаев не происходит ни одного столкновения их звезд.

Утверждение о том, что по сравнению с земным небом картина звездного неба на Марсе или Сатурне будет совсем иной и с детства знакомая всем Большая Медведица вполне может «разойтись» по разным созвездиям, совершенно неверно. Расстояние между планетами в сотни тысяч и даже миллионы раз меньше, чем расстояние до околосолнечных звезд, определяющих картину звездного неба. Поэтому перемещение наблюдателя с одной планеты Солнечной системы на другую никак не скажется на картине звездного неба, доступной невооруженному глазу.

Утверждение о том, что Полярная звезда утратит свою способность показывать на север, в общем случае совершенно справедливо. У каждой планеты своя ориентация оси вращения, следовательно, и свое положение северного полюса мира, т. е. точки на небе, в которую направлен северный конец оси вращения планеты. У Земли этот полюс располагается вблизи Полярной звезды (α Малой Медведицы). У Марса — близ границы созвездий Лебедь и Цефей, не очень далеко от яркой звезды Денеб (α Лебедя). У Сатурна — в северной части созвездия Цефей, недалеко от нашей Полярной звезды, всего лишь в 5 градусах. Так что для путешественников по поверхности Сатурна Полярная звезда вполне могла бы служить указателем севера. Жаль только, что твердой поверхности у Сатурна нет.

Последнее утверждение в приведенном отрывке состоит в том, что «конфигурация созвездий меняется со временем: 100 000 лет назад та же Большая Медведица могла выглядеть несколько иначе». Заметим сразу, что М. Э. Рут путает понятия «созвездие» (площадка на небе) и «астеризм» (фигура из ярких звезд). Разумеется, речь идет об астеризмах. И тут автор пособия права: собственное движение звезд в пространстве (в том числе и движение Солнца) приводит за длительное время к существенному изменению конфигураций звезд. Например, Ковш Большой Медведицы сильно меняет свою форму за 150 000 лет.

1. На экваторе вблизи точки севера.

2. Сириус, за ним Вега, а блеск Полярной по сравнению с ними весьма невелик.

3. Около 6000 звезд (при идеальных условиях наблюдения и стопроцентном зрении).

4. Два — Фобос и Деймос.

5. Затмения происходили бы чаще — ежемесячно.

6. Корабельный календарь отстал на 1 день. Плывя за запад, моряки совершили на 1 суточный оборот меньше, чем неподвижный порт на материке.

7. Сатурн действительно сплюснут вдоль полярной оси из-за быстрого вращения.

8. Это Луна убывающая, «старая».

9. Зимой, в начале января, проходя через перигелий своей орбиты.

10. В начале января, в перигелии своей орбиты.

11. Почти из чистого углекислого газа.

12. Почти из чистого углекислого газа.

13. Смена дня и ночи на Земле будет, поскольку орбитальное движение Земли приводит к кажущемуся обращению Солнца вокруг нее с периодом в 1 год.

14. Восемь: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

15. Два меркурианских года, т. е. 176 земных суток.

16. Титан, спутник Сатурна.

17. У Меркурия и Венеры.

18. Космическое тело с массой больше, чем у планеты, но меньше, чем у звезды.

19. В космосе атмосфера не портит изображения.

20.366 суток.

21. Блеск, т. е. поток излучения вблизи наблюдателя.

22. Причиной смены сезонов, происходящей в противофазе в Северном и Южном полушариях Земли, служит наклон земной оси вращения к плоскости ее орбиты, из-за которого Солнце полгода лучше греет одно полушарие Земли, а вторые полгода — другое.

23. Дважды — в дни равноденствий.

24. Требовалась прямая радиосвязь с Землей, а с обратной стороны Луны Земля не видна.

25.88.

26. Во-первых, в «зимние» месяцы холоднее не везде: в Южном полушарии теплее. Во-вторых, изменение температуры от сезона к сезону в подавляющей степени связано с наклоном земной оси к плоскости орбиты (к эклиптике) и вытекающей из этого различной высоте Солнца над горизонтом и продолжительности дня зимой и летом. Небольшое изменение расстояния от Солнца, вызванное эксцентричностью земной орбиты, лишь чуть-чуть сглаживает сезонные колебания температуры в Северном полушарии и усиливает их в Южном.

27. Ближе всего. В период противостояния, с точки зрения земного наблюдателя, Марс и Солнце располагаются в диаметрально противоположных направлениях на небе, т. е. противостоят друг другу. При этом расстояние от Земли до Марса достигает текущего минимума. А если противостояние «великое», то практически абсолютного минимума. Последнее великое противостояние было в 2003 г. Его даже называли «величайшим», поскольку оно было самым тесным за ближайшие несколько столетий. Следующее великое будет в 2018 г. Вместо слова «противостояние» астрономы нередко используют слово «оппозиция», от лат. oppositio и англ. opposition .