Дайджест №1008: Ракеты, Спутник, Звёзды, Туманность, Солнце, Атмосфера, Астрофизики 04.07.2022-10.07.2022

Вопрос: Не могли бы вы подробнее рассказать про движение нашей Солнечной системы в Млечном пути?
Ответ: Орбита Солнца является относительно стабильной и по форме близка к эллипсу. Её определяют два фактора взаимодействие со всей галактикой и её ядром в частности, а также взаимодействие с ближайшими звёздами. Взаимодействие с галактикой в целом и галактическим ядром обеспечивает звезде эллиптическую форму орбиты и она стабильна эллипс не уменьшается и не увеличивается. А вот взаимодействие с ближайшими звёздами вызывает возмущения в эллиптической орбите небольшие отклонения от правильного эллипса, звезда смещается то ближе к галактическому ядру, то, наоборот, отдаляется от него. В результате получается что-то вроде шестерни с неравными зубцами и неравномерным шагом. Обычно эти возмущения небольшие и компенсируются со временем. Но бывают случаи, когда возмущения огромны и кардинально меняют форму орбиты звезды вплоть до того, что звезда может вылететь за пределы галактики, впрочем, нет никаких предпосылок для того, чтобы нечто подобное случилось с Солнцем в обозримом будущем.

 

Вопрос: На Солнце средняя плотность составлят около 140 г на см куб.(в четыре раза меньше чем земная материя) если нет то поправьте, буду благодарен. А давление очень высокое 3,4 на 1011 атм. Обьясните почему при таком высоком давлении такая низкая плотность.
Ответ: Средняя плотность Солнца составляет 1,41 грамм на сантиметр кубический (г/см3), что действительно почти в 4 раза меньше средней плотности Земли (5,51 г/см3), при этом плотность Земной атмосферы составляет всего 0,001225 г/см3. Давление на Солнце, как и на Земле зависит от глубины под поверхностью, на которой мы его измеряем и оно равно 3,4 на 1011 атм только в самом ядре звёзды, плотность вещества там может достигать 150 г/см3, а вот давление на поверхности Солнца значительно меньше Земного и плотность вещества здесь составляет всего 0,00000001 г/см3. Средняя плотность определяется при делении всей массы Солнца на его объём и она получается сравнительно небольшой из-за огромной неоднородности в распределении вещества внутри звёзды. Аналогичным образом звёзды сверхгиганты могут иметь среднюю плотность всего в 0.001 г/см3. Сжаться сильнее звёздам не даёт огромное давление излучения, которое раздувает их до объёма, при котором устанавливается равновесие между силами сжимающими и раздувающими звезду.

 

Вопрос:Как учёные узнали, как выглядит наша галактика, если за ее пределы человечество не в состоянии вылететь?
Ответ: Форма и размеры нашей галактики известны благодаря построению модели Млечного Пути, это можно сравнить с построением карты города за счёт прогулки по нему, а не через аэрофотосъёмку, когда мы можем увидеть весь город целиком со стороны. Астрофизики рассчитывали расстояние до балджа в центре галактики, миллионов звёзд и тысяч туманностей в нашей галактике, а также фиксировали направление, в котором они находятся относительно Солнца. Потом все эти объекты наносились на трёхмерную карту галактики, первым объектом на которой было Солнце. В ходе этих измерений оказалось, что в некоторых направлениях на определённом расстоянии звёзд и туманностей значительно больше, чем на других расстояниях. На основе этого, а также исходя из наблюдения за многими другими спиральными галактиками и обоснованного предположения, что галактика симметрична, было определено наличие в Млечном Пути восьми рукавов , хотя видим мы только 4 из них, остальные закрыты галактическим ядром. По устоявшимся данным, расстояние от Солнца до центра галактики было оценено в 27 тыс. св. лет, а до края галактики в 23 тыс. св. лет и того получаем радиус галактики порядка 50 тыс. св. лет, а диаметр порядка 100 тыс. св. лет, но эти измерения имеют большую погрешность, а недавние исследования дали результат, что диаметр нашей галактики составляет 200 тыс. св. лет. Поэтому карта нашей галактики приблизительная и форма многих её элементов может отличаться от той которую обычно рисуют. Это похоже на карты Земли времён античности, на них можно узнать контуры материков, морей и островов, а также их относительное расположение, но они чрезвычайно искривлены по сравнению с реальными формами Земли.

 

Вопрос: Происходит ли сейчас еще образование новых химических элементов во Вселенной и были ли случаи, когда спектральный анализ звезд или других объектов показывал их существование
Ответ: Как я понимаю имеется в виду образование принципиально новых химических элементов, неизвестных современной науке, так как синтез известных тяжёлых элементов из лёгких идёт в звёздах постоянно. Многие химические элементы и их изотопы когда-то были открыты именно через спектральный анализ звёзд и туманностей, однако, сейчас новые элементы в них уже не открывают. Дело в том, что в звёздах образуются лишь известные химические элементы вплоть до железа, все более тяжёлые и потенциально неизвестные образуются при взрывах сверхновых и нейтронных звёзд, при этом все изотопы элементов начиная с рубидия являются радиоактивными и их содержание во Вселенной уменьшается. Чем тяжелее элемент тем быстрее он распадается, самый тяжёлый элемент, синтезированный в лаборатории, оганесон ранее известный под временным названием унуноктий имеет порядковый номер 118, а его период полураспада составляет около 1 мс, то есть он распадается практически мгновенно после образования. Потенциально при взрывах звёзд могут образовываться значительно более тяжёлые элементы, чем оганесон, но их содержание в звёздном веществе будет чрезвычайно малым и мы не сможем зафиксировать их излучение, а в связи с быстрым распадом у нас ещё и нет времени на длительные наблюдения, следы таких элементов можно было бы увидеть только в момент взрыва звезды, при котором происходит интенсивное излучение во всех диапазонах, что дополнительно усложняет идентификацию новых элементов.

 

Многие видели след, оставляемый самолетом. Точно такой же след остается и за ракетой, но совсем на другой высоте.

 

Правда ли, что ионные двигатели уже существует, а не просто выдумка научных фантастов?

В Звёздных войнах ионный двигатель развивает скорость до трети световой и используется для быстрого перемещения в пределах планетарной системы, но реальный ионный двигатель по своим техническим характеристикам значительно уступает своим фантастическим прообразам. Разгон космического аппарата с весом автомобиля от 0 до 100 км/ч требует больше двух суток непрерывной работы ионного двигателя.

Однако малый расход топлива (рабочего тела) и продолжительное время функционирования ионного двигателя (максимальный срок непрерывной работы составляет более пяти лет) позволяет все-таки за длительный промежуток времени разогнать космический аппарат небольшого веса до приличных скоростей. Но основная сфера применения — это управление ориентацией и положением на орбите искусственных спутников Земли (некоторые спутники оснащены десятками маломощных ионных двигателей).

Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. Бак с газом стоит в самом начале двигателя, оттуда газ подаётся в отсек ионизации получается холодная плазма, которая разогревается в следующем отсеке посредством ионного циклотронного резонансного нагрева. После нагрева высокоэнергетическая плазма подаётся в магнитное сопло, где она формируется в поток магнитным полем, разгоняется и выбрасывается в окружающую среду. Таким образом достигается тяга.