Природа Космоса

Принято выделять особо фазы новолуния (диск полностью темный), первой четверти (растущий лунный серп выглядит в форме полудиска), полнолуния (диск освещен полностью)  и последней четверти (освещено вновь ровно полдиска, только с другой стороны). Вообще, фазу принято выражать в десятых и сотых долях единицы, причем новолунию будет соответствовать фаза 0, полнолунию - 1, первой и последней четвертям - 0,5.

Существует три главные  гипотезы о происхождении Луны. По одной из них, Луна отделилась от Земли, по другой – Луна была и хвачена  уже «готовой» силами притяжения Земли, а по третьей, [наиболее приемлемой] Луна образовалась вместе с Землей из роя планетезималей. Влияние Луны на нашу планету достаточно велико и выражается в первую очередь в формировании приливов и отливов во всех оболочках Земли. На Земле одновременно существуют два прилива в ближайшей точке к Луне и наиболее удаленной, и два отлива в точках, расположенных на угловом расстоянии 90° от линии Луна-Земля Луна обращается вокруг Земли с запада на восток и за солнечные сутки (24 ч) проходит по своей орбите 13,2°. Лунные сутки – промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Луны на любом меридиане Земли равны 24 ч 50 мин. В течение лунных суток на Земле бывает два прилива и два отлива.

Одновременно с лунными  приливами бывают и солнечные  приливы с полным периодом 24 ч, но они в 2,2 раза слабее лунных в связи  с большой удаленностью Солнца от Земли. Лунные и солнечные приливы  складываются в новолуние и полнолуние (сизигийные приливы) и вычитаются в  первой и последней четверти (квадратурные приливы). Первые примерно на 40% выше вторых.

Луна создает приливное  торможение суточного вращения Земли, удлиняя сутки на 0,0016 с в столетие (за последний 1 млрд. лет на 6 часов), уменьшает полярную сплюснутость Земли и силу Кориолиса, влияет на циркуляцию атмосферы и океана, от чего, в свою очередь, зависят условия климата. Луна существенно влияет на биологические процессы на Земле.

6.Галактики, галактика  «Млечный путь», метагалактика,  межгалактическое пространство

Галактики - чрезвычайно далёкие объекты. Расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких - в единицах красного смещения z. Именно из-за удалённости различить на небе невооружённым глазом можно всего лишь три из них: туманность Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном). Разрешить изображение других галактик до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды, и все они входили в Местную группу. После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число галактик, в которых удалось различить отдельные звёзды, резко возросло.

Галактики отличаются большим  разнообразием: среди них можно  выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д. Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца, для сравнения - масса нашей галактики Млечный Путь равна 2·1011 масс Солнца. Диаметр галактик - от 5 до 250 килопарсек (16 - 800 тысяч световых лет), для сравнения - диаметр нашей галактики около 100 000 световых лет. Самая большая известная на 2012 год галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

Одной из нерешённых проблем  строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.

В пространстве галактики  распределены неравномерно: в одной  области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной, даже самой маленькой галактики (так называемые войды). Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но, по всей видимости, их порядка ста миллиардов (1011).

Спиральная галактика  из созвездия Волосы Вероники

Галактика (др.-греч. Γαλαξίας - молочный, млечный) - гигантская, гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи. Все объекты в составе галактик участвуют в движении относительно общего центра масс.

Млечный путь - это спиральная галактика, диаметр которой 30 000 парсек (= 100 тысяч световых лет). Млечный Путь состоит из 200 миллиардов звезд. Земля находится на расстоянии около 8 тысяч парсек (27 тысяч световых лет) от галактического центра. То есть Земля лежит посреди пути от центра Галактики к её краю на окраине рукава Ориона - одного из спиральных рукавов Млечного Пути.

Солнце вращается вокруг центра Галактики и совершает  полный оборот за 226 млн. лет. Скорость вращения Солнца при этом 220 км/с. 226 млн. лет называются в астрономии галактическим годом. Относительно галактической поверхности Солнце совершает вертикальные колебания, оно пересекает галактическую плоскость каждые 30 – 35 млн. лет и оказывается то в северном, то в южном полушарии.

Межзвездная среда вокруг Солнечной системы неоднородна. Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвездное  облако и в течение следующих 10 000 лет может его покинуть. Большую  роль здесь играет солнечный ветер.

Планетная система находится  в разряженной «атмосфере» солнечного ветра - потока заряжённых частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Скорость ветра на Земле составляет около 450 км/с. Удаляясь от Солнца солнечный ветер, становится слабым и не может сдержать напора межзвездного вещества. На расстоянии 95 а. е. от Солнца находится граница ударной волны. Здесь солнечный ветер замедляет движение, приобретает более плотный характер.

Через 40 а. е. на границе гелиопаузы, имеющей форму пузыря, солнечный ветер сталкивается с межзвездным веществом. На расстоянии 230 а.е. от Солнца с другой стороны гелиопаузы происходит замедление межзвездного вещества.

Нельзя точно сказать, где заканчивается Солнечная  система и где начинается межзвездное пространство, так как большое влияние на эту границу оказывает солнечный ветер и солнечное тяготение.

Панорама Млечного Пути

Метагалактика (от греч. Μετά "цель" - "над" и греч. Γαλαξίας галаксиас - Молочный [путь]) - часть Вселенной, доступная современным астрономическим исследованиям. Метагалактика включает несколько миллиардов звездных систем (галактик). Наша Галактика, или система Млечный Путь - одна из звездных систем, входящих в Метагалактики.

Межгалактическое  пространство - часть космоса, расположенная между галактиками. В межгалактическом пространстве практически нет материи, и по своему составу оно очень близко к абсолютному вакууму. Межгалактическое пространство заполнено газом. Средняя плотность межгалактического пространства составляет эквивалент менее 1 атома водорода на 1 дм³. Есть предположение, что мощные потоки энергии, испускаемые сверхмассивными чёрными дырами, нагревают газ в межгалактическом пространстве.

7.Исследования  Космоса. Первые космонавты

Начало  космической эры 

  4 октября 1957 г. СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми антеннами длинной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания.

Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр.

3 ноября Советский Союз  сообщил о выведении на орбиту  второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными прибора ми для исследования излучения Солнца и космических лучей.

6 декабря 1957 г. в США  была предпринята попытка запустить  спутник “Авангард-1” с помощью  ракеты-носителя, разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.

31 января 1958 г. был выведен  на орбиту спутник “Эксплорер-1”  , американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и массе он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг. Однако его полезный груз был присоединен к четвертой, последней ступени ракеты-носителя “Юнона-1” . Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.

Важный научный результат  полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в США  была предпринята вторая попытка  запустить спутник “Авангард-1”  , но она также закончилась  аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту “Авангард-1” толь ко три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т.д.) 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда “Пионер-1” , также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. “Пионер-4” , массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км) .

Так же как и при запуске  спутника Земли, приоритет в запуске  первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом  “Луна-1” впервые достигла второй космической скорости. “Луна-1”  имела массу 361,3 кг и пролетела  мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к “Луне-1” , было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

“Луна-2” запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного по ля и радиационного пояса.

Автоматическая межпланетная станция (АМС) “Луна-3” была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, не видимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Человек в космосе 

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени  в нескольких десятках километров  севернее поселка Тюратам в  Казахстане на советском космодроме  Байконур состоялся запуск межконтинентальной  баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль “Восток” с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.

Космический корабль состоял  из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял  собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм (760 мм рт. ст.) . “Восток 1” имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический корабль “Восток” выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.

Через четыре недели после  полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.

Хотя он и не достиг околоземной  орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард, запущенный с мыса Канаверал в КК “Меркурий-3” с помощью модифицированной баллистической ракеты “Редстоун” , провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК “Меркурий” значительно отличался от КК “Восток”.

Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в  форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.