Реферат: Созвездие Большой медведицы

На современных звездных картах созвездие Большой Медведицы занимает гораздо большее место, чем то семизвездие в форме ковша, с которым обычно связывается это название. Невооруженный глаз различает в Большой Медведице 125 звезд, то есть свыше ста солнц, среди которых наше Солнце выглядело бы самой заурядной звездочкой. Чтобы увидеть в этой россыпи звезд фигуру Медведицы с длинным изогнутым хвостом (кстати сказать, не встречающимся у земных медведей), надо обладать богатым воображением. Зато семь главных, самых ярких звезд созвездия образуют ковш, настолько отчетливо выделяющийся на черном фоне ночного неба, что с этого небесного ковша обычно и начинают изучение созвездий.

По своему видимому блеску звезды ковша близки к звездам второй величины, кроме звезды дельта, блеск которой равен 3,3m. В созвездии Большой Медведицы звезды ковша самые яркие, но не самые к нам близкие. Ближайшим из солнц Большой Медведицы оказывается скромная звездочка 7,5m, недоступная невооруженному глазу. В призменный бинокль ее можно отыскать на окраине созвездия вблизи яркой звезды тета. Восемь с четвертью лет должен путешествовать в пространстве луч света, посланный с этой звезды на Землю. Напомним, что для Альфы Центавра - ближайшей из звезд - этот срок почти вдвое короче. Нашу скромную соседку из созвездия Большой Медведицы астрономы не удостоили ни собственным именем, ни даже обозначением какой-нибудь греческой буквой. В звездном каталоге известного астронома позапрошлого века Лаланда она числится под номером 21185.

"Лаланд 21185"- так на языке астрономов именуется это карликовое солнце, излучающее света в 200 раз меньше, чем наше дневное светило. Звезды ковша, кроме буквенных обозначений имеют и собственные имена, данные им средневековыми арабскими астрономами. Дубге (альфа), Мерак (бета), Фегда (гамма), Мегрец (дельта), Алиот (эпсилон), Мицар (дзета), Бенетнаш (эта)-как странно звучат для нашего уха эти древние звездные имена! Звезды ковша земному наблюдателю кажутся одинаково удаленными от Земли (впрочем, как и все другие звезды небосвода). В действительности самая близкая из них Бенетнаш почти вчетверо ближе самой далекой - Алиота, расстояние до которого равно 60 световым годам.

Если при всей своей удаленности Алиот выглядит с Земли наиболее яркой звездой ковша, то, значит, и на самом деле (то есть при сравнении с одинаковых расстояний) первенство останется за этой звездой. Сказанное, правда, относится только к семизвездию ковша, но не ко всему созвездию в целом. Видимые и абсолютные звездные величины звезд Большой Медведицы (рис.ниже).

Произведем мысленный эксперимент - поместим все звезды Большой Медведицы на одинаковое расстояние от Земли, сохранив при этом их взаимное расположение на небе. Вы думаете, созвездие останется прежним? Нет, оно преобразится неузнаваемо!

Еле заметная ныне желтая звездочка превратится в главную, ярчайшую звезду созвездия. Выпятится на передний план и ряд других, в действительности малозаметных звезд. В ковше будут выделяться лишь звезды его рукоятки Бенетнаш и Алиот, а остальные звезды затеряются на общем звездном фоне. Ковш Большой Медведицы, да и вообще все характерные фигуры созвездий созданы игрой случая - случайным сочетанием расстояний и светимостей звезд. Но вернемся к звездам ковша. Кроме Дубге, это - горячие белые звезды-гиганты с температурой поверхности около 10000 К, а у Бенетнаша - даже около 18 000 К. Дубге - оранжевая гигантская звезда, несколько более холодная, чем наше Солнце,- температура ее поверхности близка к 5000 К. Звезды ковша, как и все остальные звезды, движутся в пространстве. Но и здесь мы не видим единства, о котором как будто говорит чисто внешняя схожесть звезд ковша. В проекции на воображаемый небосвод крайние звезды - Бенетнаш и Дубге - стремительно летят в одном направлении, а остальные звезды - в противоположном. Следствием этого факта является чрезвычайно медленное для земного наблюдателя, но непрерывное изменение формы ковша. Из семи звезд ковша пять сходны по физическим свойствам и летят в пространстве практически в одну сторону и почти с одной скоростью. Это дает право считать их не случайными попутчиками в пространстве, а звездным потоком, то есть образованием из звезд, имеющих, по-видимому, общее происхождение. Почти посередине между передними и задними "лапами" Большой Медведицы находится маленькая звездочка 6,5m. Невооруженным глазом увидеть ее могут только исключительно зоркие люди, но в бинокль она видна отлично. По имени астронома, обратившего внимание на удивительные особенности этой звезды, она получила наименование звезды Грумбриджа. В каталоге, составленном Грумбриджем в 1810 г., уникальная звездочка значится под номером 1830. Чем же все-таки она замечательна? Внешне - как будто ничем. Маленькая желтенькая звездочка, излучающая света почти в 7 раз меньше, чем Солнце. К ней еще больше, чем к нашему Солнцу, подходит наименование "желтый карлик". В спектре звезды Грумбраджа линии смещены к фиолетовому концу. Это значит, что она приближается к нам, судя по величине смещения, со скоростью 98 км/с. Полная же скорость звезды Грумбриджа в пространстве близка к 300 км/с. При такой стремительности движения звезда Грумбриджа сравнительно скоро покинет созвездие Большой Медведицы и через 6000 лет окажется в созвездии Волос Вероники, а спустя 12 000 лет - в созвездии Льва.

Ошибочные представления древних о неизменности небес были порождены отчасти именно тем, что ни одна из ярких звезд, доступных невооруженному глазу, не обладает столь быстрым движением.

В темную звездную ночь посмотрите внимательно на Мицар - среднюю заезду в ручке ковша Большой Медведицы. Рядом с ней вы легко заметите крошечную слабо светящуюся звездочку 5m, которую средневековые астрономы назвали Алькором. В переводе с арабского на русский слова "Мицар" и "Алькор" означают "Конь" и "Всадник". Мицар и Алькор - самая известная и наиболее доступная для обозрения двойная звезда. Угловое расстояние между Мицаром и Алькором близко к 12 минутам дуги, что немногим больше трети видимого лунного диска. Но кажущаяся близость этих двух звезд друг к другу вызвана лишь их невообразимой удаленностью от нашей Земли. В действительности же расстояние между Мицаром и Алькором по крайней мере в 17 000 раз больше расстояния от Земли до Солнца и близко к двум с половиной биллионам километров!

Вы, конечно, поражены этим чудовищным числом. Но, увы, в мире все относительно. В масштабе обычных межзвездных расстояний Алькор все-таки близок к Мицару - расстояние между ними в 16 раз меньше расстояния между Солнцем и Альфой Центавра. Поэтому не исключено, что Мицар и Алькор составляют физически взаимосвязанную систему двух звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Правда, этого движения никто еще не заметил. Впрочем, здесь трудно рассчитывать на быстрый успех, ведь период обращения Алькора вокруг Мицара должен составлять не менее двух миллионов лет. Что же удивительного в том, что за сотни лет непрерывных наблюдений астрономы пока не обнаружили заметного смещения Алькора по его орбите?

Уже в самый небольшой телескоп легко заметить, что Мицар состоит из двух звезд, сливающихся для невооруженного глаза в одну звезду. Открыл это впервые астроном Риччоли, современник Галилея. Обе звезды - Мицар А и Мицар В - белые горячие звезды-гиганты. Обе они обращаются вокруг общего центра масс с периодом порядка двадцати тысяч лет!

Но это не все. С помощью спектрального анализа удалось установить, что Мицар А в свою очередь состоит из двух почти соприкасающихся звезд, кружащихся в бешеном космическом вальсе,- как иначе охарактеризовать эту систему, в которой период обращения равен всего двадцати с половиной суткам! Повторяю, заметить эту двойственность ни в один телескоп нельзя. Только тонкие спектральные эффекты убеждают нас в ее реальности.

Какая удивительная система из четырех солнц, водящих в пространстве замысловатый хоровод! В созвездии Большой Медведицы немало двойных звезд. Но среди них особенно примечательна звезда, обозначаемая буквой кси, расстояние до которой равно 25 св. годам. Ее можно отыскать под задними "лапами" Большой Медведицы, близко к созвездию Малого Льва.

Две желтые, почти одинаковые звездочки, блеском 4,4m и 4,9m, очень похожие на наше Солнце, обращаются вокруг общего центра масс с периодом 60 лет. "Кси" Большой Медведицы - первая двойная звезда, для которой в 1830 г. была вычислена орбита (одной звезды относительно другой) и надежно определен период обращения. Снова система из четырех солнц, и на этот раз уже бесспорно физически связанных друг с другом!

Внимательные наблюдения показывают, что многие из звезд Большой Медведицы - главным образом те, которые доступны изучению лишь в телескоп,- меняют свой блеск. Из всех переменных звезд Большой Медведицы обратим внимание лишь на одну, принадлежащую к типу так называемых затменных переменных звезд. Звезда W Большой Медведицы, о которой идет речь, совсем не обычна. Более того, она уникальна, и не только в Большой Медведице, но и вообще на звездном небе. Две звезды, составляющие эту систему, так близки друг к другу, что под действием взаимного тяготения они изменили обычную для звезд шарообразную форму и превратились в вытянутые дынеобразные эллипсоиды. Кружась вокруг общего центра масс, эти два дынеобразных светила постоянно направлены друг к другу своими наиболее "острыми" сторонами. Всего около восьми часов нужно для того, чтобы обе звезды снова вернулись в исходное положение. Нетрудно сообразить, что, водя хоровод, звезды, составляющие W Большой Медведицы, поворачиваются к земному наблюдателю то более узкой, то более широкой своей частью. Ясно, что при этом меняется и количество света, посылаемого звездами и сторону Земли. Ни в один телескоп в отдельности они неразличимы. Все сведения о W Большой Медведицы почерпнуты из тщательного анализа кривой изменения ее блеска, который меняется в пределах от 7,8m до 8,6m.

Вот теперь и представьте себе, как необычно выглядело бы земное небо, если бы Солнце заменить этой уникальной звездой из созвездия БОЛЬШОЙ медведицы. Вместо спокойного ослепительного светила по небу перемещались бы два дынеобразных почти соприкасающихся солнца!

В созвездии Большой Медведицы есть шесть ярких туманностей, значащихся в каталоге Мессье под номерами 81, 82, 97, 101, 108 и 109. Пять из них весьма сходны по своей природе и представляют собой далекие звездные системы - галактики. Шестая туманность, обозначаемая символом М 97, резко отличается от остальных. Прежде всего - это не звездная система, а исполинское шарообразное облако светящегося газа. Внешне туманность отдаленно напоминает диски планет, и потому, как уже говорилось, образованиям такого рода присвоено наименование планетарных туманностей. В мощные телескопы планетарная туманность из созвездия Большой Медведицы отдаленно напоминает физиономию совы, за это ее астрономы неофициально называют "Совой". В центре туманности, как обычно, видна очень горячая белая звездочка. Есть основания думать, что газы, образующие туманность, когда-то были выброшены центральной звездой при каком-то не вполне понятном взрывном процессе. Во всяком случае в настоящее время туманность расширяется во все стороны от звезды - явное указание на породивший ее источник.

Туманность "Сова"- очень далекий и трудный для наблюдения объект - расстояние до нее равно 2290 парсеков, а видимый блеск около 12m. Зная видимый угловой диаметр туманности, легко подсчитать, что на самом деле она по диаметру почти в 230 000 раз больше поперечника земной орбиты. И все-таки это объект кашей звездной системы, нашей Галактики. Лишь несовершенство телескопа Мессье заставляло исследователя смешать в своем каталоге газовые туманности с другими звездными системами.

Из сокровищ Большой Медведицы, скрытых от невооруженного человеческого глаза, упомянем лишь три звездные системы - М101, М81 и М82. Галактика М 101 может быть найдена в небольшой телескоп в виде маленького светящегося туманного пятнышка - 7,9 зв. величины - недалеко от Мицара, "над" хвостом Большой Медведицы - великолепная звездная спираль, которую благодаря игре случая мы видим "плашмя". Миллиарды солнц составляют эту великую звездную систему. Тысячи, а может быть, и миллионы планет этой галактики населены существами, занесшими в свои звездные каталоги и нашу Галактику - ведь "оттуда", из туманности М 101, она видна отлично. Если бы у них были "сверхтелескопы", позволяющие рассмотреть все, что делается на нашей Земле, людей они бы не увидели. В их поле зрения Земля предстала бы такой, какой она была около 8 миллионов лет назад,- столько времени требуется лучу света для преодоления расстояния между М 101 и нашей Галактикой!

Две другие галактики - М 81 и 82, их блеск 7,0m и 8,4m -образуют двойную галактику - аналог двойной звезды. Расстояние до этой пары звездных систем составляет 3,3 килопарсека (кпк). Галактика М81 (как и галактика М101) представляет собой уменьшенное подобие нашей звездной системы. Ее диаметр почти в четыре раза меньше. Повернута она к нам несколько боком, но спиралеобразное строение видно отлично.

Совсем иначе выглядит галактика М82. Она повернута к нам ребром и имеет вид какого-то клочковатого туманного облачка. Галактика неправильного типа - так астрономы называют подобные звездные системы.

Подробные исследования этой замечательной галактики, проведенные за последнее время, показали, что полтора миллиона лет назад в ядре галактики М 82 произошел мощнейший взрыв, сопровождавшийся выбросом из ядра облаков водорода и других газов общей массой почти в шесть раз больше, чем масса Солнца. Скорость движения этих облаков превышает 1000 км/с - яркое свидетельство мощи тех взрывных процессов, которые ныне наблюдаются в ядрах многих галактик. Масса этой галактики составляет как минимум 270 миллиардов солнечных масс, а значит, М 82 принадлежит к числу крупных галактик. В ней много космической пыли и межзвездного водорода. Возможно, что пыль скрывает от земного наблюдателя ядро галактики. После того как удивительные особенности М 82 были изучены, астрономам удалось найти еще семь галактик, по внешнему облику и другим качествам похожих на М 82.

Космос кажется неизменным и спокойным лишь невооруженному глазу. На самом деле практически повсюду в звездном мире наблюдаются нестационарные процессы, нередко выражающиеся во взрывах невообразимо большой мощности. Распределение материи в обозримой нами части бесконечной Вселенной обладает одной характерной особенностью - крайней неравномерностью. Звезды образуют двойные, тройные и вообще кратные системы. От них идет непрерывный ряд к звездным скоплениям и галактикам. Но и сами звездные системы нередко объединяются и попарно, и в группы, и даже в исполинские, не поддающиеся наглядному представлению облака галактик. В Большой Медведице известны три таких облака, или скопления галактик. Самое многочисленное из них состоит из трехсот галактик. Лишь центральная часть этого скопления имеет поперечник в 200 кпк. На небе же это облако занимает площадь, лишь немногим большую площади лунного диска. Как единое целое (если отвлечься от второстепенных движений одной галактики относительно другой) это скопление галактик удаляется от Земли со скоростью 15 000 км/с. Нет, это не опечатка - в 10000 раз быстрее пули улетает от нас это облако галактик!

Величественные картины, раскрывающиеся в созвездии Большой Медведицы, заставляют задумываться о путях эволюции звездных миров, о тайнах рождения галактик. Вот, скажем, уже знакомая нам пара галактик: М 81 и М 82. Судя по их спектрам, одна из них удаляется от нас со скоростью 187, а другая - со скоростью 74 км/с. Значит, одна из них удаляется от другой со скоростью, не меньшей 113 км/с.

Отсюда естественно сделать вывод, что эти галактики родились совместно и при рождении получили начальные скорости, заставляющие систему непрерывно расширяться.

Список литературы

Ф.Ю. Зигель "Сокровища звездного неба".