Пространственная скорость V звезд всегда определяется относительно Солнца (рис. 10) и вычисляется по лучевой скорости V r направленной вдоль луча r, соединяющего звезду с Солнцем, и по тангенциальной скорости V t .
(141)
Рис. 10, Движение звезды относительно Солнца
Направление пространственной скорости V звезды характеризуется углом θ между нею и лучом зрения наблюдателя; очевидно,
cos θ = V r / V
и sin θ =V t /V (142)
причем 0° ≤ θ ≤ 180°.
Из наблюдений определяется лучевая скорость v r звезды относительно Земли. Если в спектре звезды линия с длиной волны λ сдвинута от своего нормального (лабораторного) положения на величину Δх мм, а дисперсия спектрограммы на данном ее участке равна D Å/мм, то смещение линии, выраженное в Å,
Δλ = λ" - λ = Δх · D (143)
и, по (138), лучевая скорость
v r = c (Δλ / λ)
где с = 3·10 5 км/с - скорость света.
Тогда лучевая скорость в километрах в секунду относительно Солнца
V r = v r - 29,8·sin (λ * - λ ) cos β * , (144)
где λ * - эклиптическая долгота и β * - эклиптическая широта звезды, λ - эклиптическая долгота Солнца в день получения спектрограммы звезды (заимствуется из астрономического ежегодника), а число 29,8 выражает круговую скорость Земли в километрах в секунду.
Скорость V r (или v r) положительна при направлении от Солнца (или от Земли) и отрицательна при обратном направлении.
Тангенциальная скорость V t звезды в километрах в секунду определяется по ее годичному параллаксу π и собственному движению μ, т. е. по дуге, на которую смещается звезда на небе за 1 год:
(145)
причем μ и π выражены в секундах дуги ("), а расстояние r до звезды - в парсеках.
В свою очередь, μ определяется по изменению экваториальных координат α и δ звезды за год (с учетюм прецессии):
(146)
причем компонент собственного движения звезды по прямому восхождению μ a выражен в секундах времени (с), а компонент по склонению μ δ -в секундах дуги (").
Направление собственного движения μ определяется позиционным углом ψ, отсчитываемым от направления к северному полюсу мира:
(147)
причём ψ в пределах от 0° до 360°.
У галактик и квазаров собственное движение μ = 0, и поэтому у них определяется только лучевая скорость V r , а так как эта скорость велика, то скоростью Земли пренебрегают и тогда V r = v r . Обозначая Δλ/λ = z, получим для сравнительно близких галактик, у которых z ≤ 0,1,
V r = cz, (148)
и, согласно закону Хабба, их расстояние в мегапарсеках (Мпс) *
r = V r / H = V r / 50 (149)
где современное значение постоянной Хаббла H = 50 км/с·Мпс.
Для далеких галактик и квазаров, у которых z > 0,1, следует пользоваться релятивистской формулой
(150)
а оценка их расстояний зависит от принятой космологической модели Вселенной. Так, в закрытой пульсирующей
(151),
а в открытой модели Эйнштейна - де Ситтера
(152)
Пример 1. В спектре звезды линия гелия с длиной волны 5016 Å сдвинута на 0,017 мм к красному концу, при дисперсии спектрограммы на этом участке в 20 Å/мм. Эклиптическая долгота звезды равна 47°55" и ее эклиптическая широта - 26°45", а во время фотографирования спектра эклиптическая долгота Солнца была близкой к 223° 14". Определить лучевую скорость звезды.
Данные : спектр, λ = 5016 Å, Δx = +0,017 мм, .
D=20 Å/мм; звезда, λ* = 47°55", β* = -26°45"; Солнце, λ = 223° 14".
Решение . По формулам (143) и (138) находим смещение спектральной линии:
Δλ = ΔxD = +0,017·20 = +0,34Å
и лучевую скорость звезды относительно Земли:
Чтобы использовать формулу (144) для вычисления лучевой скорости Vr звезды относительно Солнца, необходимо по таблицам найти
sin (λ*-λ
) = sin (47°55"-223° 14") = -0,0816
иcosβ* = cos (-26°45") = + 0,8930,
V r -v r -29,8·sin(λ * -λ )cosβ * = +20,5+29,8·0,0816·0,8930 = +22,7; V r = +22,7 км/с.
Пример 2. В спектре квазара, фотографический блеск которого 15m,5 и угловой диаметр 0",03, эмиссионная линия водорода Η β с длиной волны 4861 Å занимает положение, соответствующее длине волны 5421 Å. Найти лучевую скорость, расстояние, линейные размеры и светимость этого квазара.
Данные : m pg = 15m,5, Δ = 0",03;
Η β , λ" = 5421 Å, λ = 4861 Å.
Решение . По формуле (143), смещение спектральной линии водорода
Δλ = λ" - λ = 5421 - 4861 = + 560Å
и так как z > 0,1 то, согласно (150), лучевая скорость
или V r = 0,108·3·10 5 км/с = +32400 км/с.
По формуле (151), в закрытой пульсирующей модели Вселенной расстояние до квазара
r = 619 Μпс =619· 10 6 пс.
или r = 619·10 6 ·3,26 cв, лет = 2,02· 10 9 cв, лет
Тогда, по (55), линейный диаметр квазара
или D = 90 · 3,26 = 293 св. года.
Согласно (117), его абсолютная фотографическая звездная величина
M pg = m pg + 5 - 5 lgr = 15 m , 5 + 5 - lg619·10 6 = - 23 m ,5
и, по формуле (120), логарифм светимости
lgL pg = 0,4(M pg - M pg) = 0,4·(5 m ,36 + 23 m ,5) = 11,54,
откуда светимость L pg = 347·10 9 , т. е. равна светимости 347 миллиардов звезд типа Солнца.
Те же величины в модели Эйнштейна - де Ситтера получаются по формуле (152):
r = 636 Мпс;
или r = 636·10 6 ·3,26 св. лет. = 2,07·10 9 св. лет, D = 92,5 пс = 302 св. года и с той же степенью точности M pg = - 23 m ,5 и L pg = 347·10 9
Задача 345. Линии поглощения водорода Η β , и Н δ , длина волны которых 4861 Å и 4102 Å, смещены в спектре звезды к красному концу соответственно на 0,66 и 0,56 Å. Определить лучевую скорость звезды относительно Земли в ночь наблюдений.
Задача 346. Решить предыдущую задачу для звезды Регула (а Льва), если те же линии в ее спектре смещены к фиолетовому концу соответственно на 0,32 Å и 0,27 Å.
Задача 347. В какую сторону спектра и на сколько миллиметров сдвинуты линии поглощения железа с длиной волны 5270 Å и 4308 Å в спектрограмме, звезды с лучевой скоростью - 60 км/с, если дисперсия спектрограммы на первом ее участке равна 25 Å/мм, а на втором 20 Å/мм?
Задача 348. Вычислить положение водородных линий поглощения Η β , Η δ и Н x в спектрах звезд, лучевая скорость одной из которых относительно Земли равна -50 км/с, а другой +30 км/с. Нормальная длина волны этих линий соответственно 4861, 4102 и 3750 Å.
Задача 349. Звезды β Дракона и γ Дракона находятся вблизи северного полюса эклиптики. Линии железа с λ=5168 Å и λ=4384 Å в спектре первой звезды смещены к фиолетовому концу на 0,34Å и 0,29Å, а в спектре второй звезды - на 0,47 Å и 0,40 Å. Определить лучевую скорость этих звезд.
Задача 350. Найти лучевую скорость звезды Канопуса (а Киля), если в ночь наблюдений эклиптическая долгота Солнца была близкой к эклиптической долготе звезды, а линии поглощения железа Ε (5270 Å) и G (4326 Å) в спектрограмме звезды сдвинуты к красному концу соответственно на 0,018 мм и 0,020 мм, при дисперсии 20 Å/мм на первом участке спектрограммы и 15 Å/мм на втором ее участке.
Задача 351. В ночь фотографирования спектра звезды Беги (а Лиры) ее эклиптическая долгота отличалась от эклиптической долготы Солнца на 180°, и линии поглощения водорода Н β (4861 Å) и Н γ (4102 Å) оказались сдвинутыми к фиолетовому концу спектрограммы соответственно на 0,0225 мм и 0,0380 мм при дисперсии на участках расположения этих линий равной 10 Å/мм й 5 Å/мм. Найти лучевую скорость Веги.
Задача 352. При каких условиях поправка приведения лучевой скорости звезд к Солнцу равна нулю и при каких её абсолютное значение становится наибольшим?
Задача 353. По приведенным в таблице сведениям вычислить величину и позиционный угол тангенциальной скорости звезд.
Задача 354. Вычислить тангенциальную скорость звезд, параллакс и собственное движение которых указаны после их названий: Альтаир (а Орла) 0",198 и 0",658; Спика (а Девы) 0",021 и 0",054; ε Индейца 0",285 и 4",69.
Задача 355. Для звезд предыдущей задачи найти компоненты собственного движения по экваториальным координатам. Позиционный угол собственного движения и склонение каждой звезды указаны после ее названия: Альтаир 54°,4 и +8°44"; Спика 229°,5 и -10°54"; ε Индейца 123°,0 и -57°00".
Задача 356. За какой интервал времени и в каком направлении звезды предыдущей задачи сместятся на диаметр лунного диска (30") и какими будут тогда их экваториальные координаты в координатной сетке 1950.0, если в настоящее время в этой же сетке их координаты: у Альтаира 19ч48м20с,6 и +8°44"05", у Спики 13ч22м33с,3 и -10°54"04" и у ε Индейца 21ч59м33с,0 и - 56°59"34"?
Задача 357. Какими будут экваториальные координаты звезд предыдущей задачи в 2000 г. в координатной сетке этого года, если в местах их положения годовая прецессия по прямому восхождению и по склонению (в последовательности перечисления звезд) равна +2с,88 и +9",1; +3с,16 и -18",7; +4с,10 и +17",4?
Задача 358. Лучевая скорость звезды Ахернара (а Эридана) равна +19 км/с, годичный параллакс 0",032 и собственное движение 0",098, а у звезды Денеба (а Лебедя) аналогичные величины равны соответственно - 5 км/с, 0"",004 и 0",003. Найти величину и направление пространственной скорости этих звезд.
Задача 359. В спектре звезды Проциона (а Малого Пса) линии поглощения железа с длиной волны 5168 Å и 4326 Å смещены (с учетом скорости Земли) к фиолетовому концу соответственно на 0,052 Å и 0,043 Å. Компоненты собственного движения звезды равны- 0c,0473 по прямому восхождению и -1",032 по склонению, а ее параллакс 0",288, Найти величину и направление пространственной скорости Проциона, склонение которого +5°29".
Задача 360. На спектрограмме звезды Капеллы (а Возничего) линии поглощения железа с длиной волны 4958 Å и 4308 Å сдвинуты к красному концу на 0,015 мм при дисперсии на этих участках соответственно 50 Å/мм и 44 Å/мм. Склонение звезды +45°58", эклиптическая долгота 8l°10", эклиптическая широта +22°52", параллакс 0",073, а компоненты собственного движения + 0 с,0083 и -0",427. В ночь наблюдений эклиптическая долгота Солнца была 46°18/. Узнать величину и направление пространственной скорости звезды.
Задача 361. В настоящую эпоху визуальный блеск звезды Беги (а Лиры) + 0m,14, ее собственное движение 0",345, параллакс 0",123 и лучевая скорость-14 км/с. Найти эпоху наибольшего сближения Веги с Солнцем и вычислить для нее расстояние, параллакс, собственное движение, лучевую и тангенциальную скорость и блеск этой звезды.
Задача 362. Решить предыдущую задачу для звезды Толима-на (а Центавра), визуальный блеск которой в современную эпоху равен +0m,06, собственное движение 3",674, параллакс 0",751 и лучевая скорость - 25 км/с. Какими были искомые величины 10 тыс. лет назад и какими они будут через 10 тыс. лет после эпохи наибольшего сближения?
Задача 363. В спектрах далеких галактик и квазаров наблюдается смещение линий к красному концу (красное смещение). Если это явление интерпретировать как эффект Допплера, то какой лучевой скоростью обладают названные объекты при красном смещении, составляющем соответственно 0,1, 0,5 и 2 длины волны спектральных линий?
Задача 364. По данным предыдущей задачи вычислить расстояния тех же объектов в двух космологических моделях, приняв постоянную Хаббла равной 50 км/с Мпс.
Задача 365. Найти красное смещение в спектрах внегалактических объектов, соответствующее лучевой скорости, равной 0,25 и 0,75 скорости света.
Задача 366. Какое получится различие в лучевых скоростях объектов предыдущей задачи, если вместо релятивистской формулы эффекта Допплера использовать обычную формулу этого эффекта?
Задача 367. В таблице приведены сведения о трех галактиках:
Зная, что у линий Η и К ионизованного кальция длина волны 3968 Å (Н) и 3934 Å (К), вычислить лучевую скорость, расстояние, линейные размеры, абсолютную звездную величину и светимость этих галактик.
Задача 368. В спектре квазара СТА102, имеющего блеск 17m,3, смещение эмиссионных линий превышает соответствующую длину волны в 1,037 раза, а в спектре квазара PKS 0237-23 (блеск 16m,6) -в 2,223 раза. На каких расстояниях находятся эти квазары и чему равна их светимость? Задачу решить по двум космологическим моделям.
Задача 369. Вычислить расстояние, линейные размеры и светимость квазара ЗС 48, если его угловой диаметр равен 0",56, блеск 16m,0, а линия λ 2798 ионизованного магния смещена в его спектре до положения λ 3832.
Задача 370. Решить предыдущую задачу для квазара ЗС 273 с угловым диаметром 0",24 и блеском 12m,8, если эмиссионные линии водорода в его спектре сдвинуты:
Ηβ (λ 4861) до λ =5640 Å; Н γ (λ 4340) до
λ = 5030 Å и Η δ (λ 4102) до λ = 4760 Å.
Задача 371. У одного из наиболее удаленных квазаров красное смещение составляет 3,53 нормальной длины спектральных линий. Найти лучевую скорость квазара и оценить расстояние до него.
Ответы - Движение звезд и галактик в пространстве
Слайд 1
Тема: Пространственная скорость звезд Самую узнаваемую группа звезд на небе Северного полушария – Большой Ковш (часть созвездия Большой Медведицы, имеет различные имена у разных народов). Пять звезд Большого Ковша расположены в одном месте в пространстве и возможно, что образовались примерно в одно время. Воронецкий Никита
Слайд 2
Собственное движение звезды
Собственное движение измеряется в секундах дуги в годμ[″/год ]. В 720г И. Синь (683-727, Китай) в ходе углового изменения расстояния между 28 звездами, впервые высказывает догадку о перемещении звезд. В 1718гЭ. Галлей (1656-1742, Англия) открывает собственное движение звезд, исследуя и сравнивая каталоги Гиппарха (125г до НЭ) и Дж. Флемстида (1720г). Первой звездой, у которой он в 1717г обнаружил собственное движение была Арктур (α Волопаса), находящуюся в 36 св.г. и имеющей собственное движение 2,3"/ год. Из наблюдений было замечено, что координаты звезд медленно меняются вследствие их перемещения по небу. Итак, звезды движутся, т.е. меняют со временем свои координаты. К концу 18 века измерено собственное движение 13 звезд, а В. Гершель в 1783г открыл, что наше Солнце также движется в пространстве.
Слайд 3
Изменение положения звезд на небе
Звезда Бернарда в созвездии Змееносца самая быстро перемещающаяся (10,31”/год) звезда на небе. Смещение звезд за 100 лет в сравнении с диском Луны. Звезды движутся с разными скоростями, в разном направлении и находятся на разном расстоянии от нас. Вследствие этого взаимное расположение звезд меняется со временем, что можно заметить в течение тысячелетий. Взаимное расположение группы звезд Большой Медведицы со временем. Какие звезды скорее всего принадлежит к одной группе?
Слайд 4
Пространственная скорость
Так как r =a/π , то с учетом смещения μ получим r.μ =a.μ/π; но r.μ/год=υ, тогда подставляя числовые данные получим тангенциальную скоростьυτ =4,74.μ/π. Лучевую скорость υr определяют по спектру [эффект Х. Доплера (1803-1853, Австрия), установившего в 1842г, что длина волны источника изменяется в зависимости от направления движения] υr =∆λ.с/λо Применимость эффекта к световым волнам была доказана в 1900году в лабораторных условиях А. А. Белопольским(1854-1934). Состоит из: Vr-лучевая (по лучу зрения)скорость Vτ- тангенциальная скорость Из рисунка по теореме Пифагора
Слайд 5
Лучевая скорость
На рисунках показано смещение линии водорода в спектре звезды в зависимости от направления движения звезды относительно Земли. Приближение - смещается к Фиолетовому (знак "-"). Удаление - смещается к Красному (знак "+"). Закон Доплера, где V – проекция скорости источника на луч зрения Первым измерил лучевые скорости нескольких ярких звезд в 1868г Уильям Хеггинс (1824 - 1910, Англия). С 1893г впервые в России Аристарх Аполлонович Белопольский (1854 - 1934) приступил к фотографированию звезд и проведя многочисленные точные измерения определил лучевые скорости 220 ярких (2,5-4m) звезд.
Слайд 6
Связь собственного движения звезд с их координатами
Положение любой звезды в пространстве характеризуется экваториальными координатами. α - прямое восхождение δ - склонение Вследствие обращения Земли вокруг Солнца со скоростью V≈30 км/с, линии в спектре удаляющихся звезд дополнительно смещаются к красному концу спектра на ∆λ/λ=V/с=10-4, а при приближении на такую же величину к фиолетовому. Собственное движение звезд характеризуется: μα - собственное движение по прямому восхождению μδ - собственное движение по склонению Изменение координат звезды за год определяют по формулам: Δα=3,07с+1,34сsinα.tanδ Δδ=20,0".cosα
Слайд 7
Самые быстрые звезды неба
Самая быстро перемещающаяся по небу звезда ß Змееносца (летящая Барнарда), открыта в 1916г Э. Барнард (1857-1923, США). m=9,7m , r=1,828 пк, μ =10,31"/год, красный карлик Лучевая скорость=106,88 км/с, Пространственная (под углом 38°)=142км/с. Собственные движения и лучевые скорости ярких звезд После измерения собственных движений > 50000 звезд, выяснилось, что самая быстрая звезда неба в созвездии Голубя (μ Col) имеет пространственную скорость=583км/с. На ряде обсерваторий мира, располагающих крупными телескопами, в том числе Крымской астрофизической, ведутся многолетние определения лучевой скорости звёзд. Но наиболее успешные измерения проведены КА для высокоточных измерений параллаксов «Гиппарх» (HIPPARCOS, работа 1990-1993гг).
Посмотреть все слайды
Вопросы программы:
Собственное движение и лучевые скорости звезд;
Пекулярные скорости звезд и Солнца в Галактике;
Вращение Галактики.
Краткое содержание:
Собственное движение и лучевые скорости звезд, пекулярные скорости звезд и Солнца в Галактике
Сравнение экваториальных координат одних и тех же звезд, определенных через значительные промежутки времени, показало, что именяются с течением времени. Значительная часть этих изменений вызывается прецессией, нутацией, аберрацией и годичным параллаксом. Если исключить влияние этих причин, то изменения уменьшаются, но не исчезают полностью. Оставшееся смещение звезды на небесной сфере за год называется собственным движением звезды. Оно выражается в секундах дуги в год.
Для определения этих движений сравниваются фотопластинки, отснятые через большие промежутки времени, составляющие 20 и более лет. Поделив полученное смещение на число прошедших лет, исследователи получают движение звезды в год. Точность определения зависит от величины промежутка времени, прошедшего между двумя снимками.
Собственные движения различны у разных звезд по величине и направлению. Только несколько десятков звезд имеют собственные движения больше 1″ в год. Самое большое известное собственное движение у “летящей” звезды Барнарда = 10″,27. Основное число звезд имеет собственное движение, равное сотым и тысячным долям секунды дуги в год. Лучшие современные определения достигают 0",001 в год. За большие промежутки времени, равные десяткам тысяч лет, рисунки созвездий сильно меняются.
Собственное движение звезды происходит по дуге большого круга с постоянной скоростью. Прямое движение изменяется на величину , называемую собственным движением по прямому восхождению, а склонение - на величину , называемую собственным движением по склонению.
Собственное движение звезды вычисляется по формуле:
Е
сли
известно собственное движение звезды
за год и расстояние до нее r в парсеках,
то нетрудно вычислить проекцию
пространственной скорости звезды на
картинную плоскость. Эта проекция
называется тангенциальной скоростью
V t и вычисляется по формуле:
где r - расстояние до звезды, выраженное в парсеках.
Чтобы найти пространственную скорость V звезды, необходимо знать ее лучевую скорость V r , которая определяется по доплеровскому смещению линий в спектре и V t , которая определяется по годичному параллаксу и. Поскольку V t и V r взаимно перпендикулярны, пространственная скорость звезды равна:
V = V t + V r ).
Для определения V обязательно указывается угол , отыскиваемый по его функциям:
sin = V t /V,
cos = V t /V.
Угол лежит в пределах от 0 до 180.
Система
Центавра
Солнечная
система
Истинное движение
в пространстве
V
sin = /,
cos = /
с учетом знаков обеих функций. Пространственная скорость звезды на протяжении многих столетий остается практически неизменной по величине и направлению. Поэтому, зная V и r звезды в настоящую эпоху, можно вычислить эпоху наибольшего сближения звезды с Солнцем и определить для нее расстояние r min , параллакс, собственное движение, компоненты пространственной скорости и видимую звездную величину. Расстояние до звезды в парсеках равно r = 1/, 1 парсек = 3,26 св. года.
З
Движение системы
Центавра
Чтобы судить о движениях звёзд, следует найти скорость движения Солнца и исключить её из наблюдаемых скоростей движения звёзд.
Точка на небесной сфере, к которой направлен вектор скорости Солнца, называется солнечным апексом, а противоположная точка - антиапексом.
Апекс Солнечной системы находится в созвездии Геркулеса, имеет координаты: = 270 ,= +30 . В этом направлении Солнце движется со скоростью около 20 км/с, относительно звезд, находящихся от него не далее 100 пс. В течение года Солнце проходит 630 000 000 км, или 4,2 а.е.
Вращение Галактики
Если какая-то группа звёзд движется с одинаковой скоростью, то находясь на одной из этих вёзд, нельзя обнаружить общее движение. Иначе обстоит дело, если скорость меняется так, как будто группа звёзд движется вокруг общего центра. Тогда скорость более близких к центру звёзд будет меньшей, чем удалённых от центра. Наблюдаемые лучевые скорости далёких звёзд демонстрируют такое движение. Все звёзды вместе с Солнцем движутся перпендикулярно к направлению на центр Галактики. Это движение является следствием общего вращения Галактики, скорость которого меняется с расстоянием от её центра (дифференциальное вращение).
Вращение Галактики имеет следующие особенности:
1. Оно происходит по часовой стрелке, если смотреть на Галактику со стороны северного её полюса, находящегося в созвездии Волос Вероники.
2. Угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра.
3. Линейная скорость вращения сначала возрастает по мере удаления от центра. Затем примерно на расстоянии Солнца достигает наибольшего значения около 250 км/с, после чего медленно убывает.
4. Солнце и звёзды в его окрестности совершают полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 230 млн. лет. Этот промежуток времени называется галактическим годом.
Контрольные вопросы:
Что такое собственное движение звезд?
Как обнаруживается собственное движение звезд?
У какой звезды обнаружено самое большое собственное движение?
По какой формуле вычисляется собственное движение звезды?
На какие составляющие разлагается пространственная скорость звезды?
Как называется точка на небесной сфере, в направлении которой движется Солнца?
В каком созвездии находится апекс?
С какой скоростью движется Солнце относительно ближайших звезд?
Какое расстояние проходит Солнце за год?
Каковы особенности вращения Галактики?
Каков период вращения Галактики?
Задачи:
1. Лучевая скорость звезды Бетельгейзе
=
21 км/с, собственное движение= 0,032в год, а параллакср
= 0,012. Определите
полную пространственную скорость звезды
относительно Солнца и угол, образованный
направлением движения звезды в
пространстве с лучом зрения.
Ответ := 31.
2. Звезда 83 Геркулеса находится от нас на расстоянии D = 100 пк, ее собственное движение составляет= 0,12. Какова тангенциальная скорость этой звезды?
Ответ :57 км/с.
3. Собственное движение звезды Каптейна, находящейся на расстоянии 4 пк, составляет 8,8в год, а лучевая скорость 242 км/с. Определите пространственную скорость звезды.
Ответ : 294 км/с.
4.На какое минимальное расстояние звезда 61 Лебедя приблизится к нам, если параллакс этой звезды равен 0,3и собственное движение 5,2. Звезда движется к нам с лучевой скоростью 64 км/с.
Ответ :2,6 пк.
Литература:
1. Астрономический календарь. Постоянная часть. М., 1981.
2. Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. М., Эдиториал УРСС, 2004.
3. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной. М., 1984.
4. Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. М., 1979.
Звезда в созвездии Змееносца Барнарда обладает самым быстрым собственным движением. За 100 лет она проходит 17,26", а за 188 лет смещается на величину поперечника лунного диска. Звезда находится на расстоянии 1,81 пк. Смещение звезд за 100 лет
Звезды движутся с разными скоростями и удалены от наблюдателя на различные расстояния. Вследствие этого взаимное расположение звезд меняется с течением времени. В течение одной человеческой жизни обнаружить изменения контура созвездия практически невозможно. Если проследить эти изменения в течение тысячелетий, то они становятся вполне заметными.
Пространственная скорость звезды – скорость, с которой звезда движется в пространстве относительно Солнца. Сущность эффекта Доплера: Линии в спектре источника, приближающегося к наблюдателю, смещены к фиолетовому концу спектра, а линии в спектре удаляющегося источника – к красному концу спектра (по отношению к положению линий в спектре неподвижного источника). Компоненты собственного движения звезд μ – собственное движение звезды π – годичный параллакс звезды λ – длина волны в спектре звезды λ 0 – длина волны неподвижного источника Δλ – сдвиг спектральной линии с – скорость света (3·10 5 км/с)
На уроке мы узнаем, что такое биосфера, из чего она состоит, рассмотрим многообразие форм живых организмов, населяющих нашу планету, ведь на всей ее поверхности практически нет мест, где бы не встречалась жизнь.
Био-сфе-ра вклю-ча-ет в себя ниж-нюю часть ат-мо-сфе-ры, всю гид-ро-сфе-ру и по-верх-ност-ные слои ли-то-сфе-ры, почву, ко-то-рая и об-ра-зо-ва-лась в ре-зуль-та-те про-цес-сов вы-вет-ри-ва-ния и жиз-не-де-я-тель-но-сти живых ор-га-низ-мов. Каж-дая из этих обо-ло-чек земли имеет свои осо-бые усло-вия, со-зда-ю-щие раз-ные среды жизни - вод-ную, на-зем-но-воз-душ-ную, поч-вен-ную, ор-га-низ-мен-ную. Раз-лич-ны-ми осо-бен-но-стя-ми сред жизни обу-слов-ле-но мно-го-об-ра-зие форм живых су-ществ и их спе-ци-фи-че-ские свой-ства, ко-то-рые фор-ми-ро-ва-лись и развивались под воздействием условий этих сред. Живые су-ще-ства, на-се-ля-ю-щие вод-ную среду, - гид-ро-бион-ты пре-крас-но при-спо-соб-ле-ны к оби-та-нию в плот-ной и вяз-кой вод-ной среде: дышат в ней, раз-мно-жа-ют-ся, на-хо-дят пищу и укры-тия, пе-ре-дви-га-ют-ся в раз-ных на-прав-ле-ни-ях в толще воды (рис. 2).
Рис. 2. Меченосец обыкновенный ()
Ор-га-низ-мы, на-се-ля-ю-щие на-зем-но-воз-душ-ную среду, в про-цес-се эво-лю-ции при-об-ре-ли спо-соб-ность су-ще-ство-вать в менее плот-ной по срав-не-нию с водой среде: при оби-лии воз-ду-ха и кис-ло-ро-да, очень силь-но-го окис-ли-те-ля, рез-ком ко-ле-ба-нии осве-щен-но-сти, су-точ-ных и се-зон-ных тем-пе-ра-тур, при де-фи-ци-те влаги (рис. 3).
Рис. 3. Орел-могильник ()
Оби-та-те-ли поч-вен-ной среды жизни от-ли-ча-ют-ся неболь-ши-ми раз-ме-ра-ми и спо-соб-но-стью об-хо-дить-ся без света. Они могут пи-тать-ся мел-ки-ми жи-вот-ны-ми и ор-га-ни-че-ски-ми ве-ще-ства-ми мерт-вых ор-га-низ-мов, по-пав-ших в почву (рис. 4).
Рис. 4. Европейский крот ()
Ор-га-низ-мы, оби-та-ю-щие внут-ри дру-го-го жи-во-го су-ще-ства-хо-зя-и-на, могут за-се-лять его ки-шеч-ник, кровь, мы-шеч-ную ткань, ды-ха-тель-ную си-сте-му, кож-ные по-кро-вы и так далее (рис. 5). В боль-шин-стве слу-ча-ев это до-воль-но мел-кие су-ще-ства. Одни из них яв-ля-ют-ся па-ра-зи-та-ми, то есть пи-та-ют-ся ве-ще-ства-ми тела хо-зя-и-на, дру-гие по-лез-ны хо-зя-и-ну - это сим-бион-ты, тре-тьи ней-траль-ны.
Рис. 5. Человеческая аскарида и свиной солитер ()
Раз-но-об-ра-зие форм жи-во-го может быть обу-слов-ле-но не толь-ко оби-та-ни-ем в раз-ных сре-дах жизни, но и уров-нем слож-но-сти ор-га-низ-мов. В одной и той же среде оби-та-ют раз-лич-ные од-но-кле-точ-ные и мно-го-кле-точ-ные организмы. Самые древ-ние из них - мно-го-чис-лен-ные про-ка-ри-о-ты (безъядерные) - бак-те-рии, более позд-ние - эу-ка-ри-о-ты (ядерные), к ко-то-рым от-но-сят-ся рас-те-ния, грибы, жи-вот-ные.
Бак-те-рий, рас-те-ния, грибы и жи-вот-ных вы-де-ля-ют в от-дель-ные цар-ства кле-точ-ных ор-га-низ-мов, как осо-бое цар-ство живой при-ро-ды рас-смат-ри-ва-ют некле-точ-ные ор-га-низ-мы - ви-ру-сы (рис. 6).
Рис. 6. Царства живой природы ()
Все пред-ста-ви-те-ли раз-ных царств жи-во-го мира от-ли-ча-ют-ся друг от друга по мно-гим при-зна-кам (рис. 7), внеш-нее и внут-рен-нее стро-е-ние, про-цес-сы жиз-не-де-я-тель-но-сти, функ-ци-о-ни-ро-ва-ние в при-ро-де у них могут быть со-вер-шен-но раз-ны-ми.
Рис. 7. Многообразие форм живой природы ()
Од-на-ко, несмот-ря на все раз-ли-чия, все они су-ще-ству-ют в форме ор-га-низ-мов, это осо-бен-ность живой ма-те-рии. Одни ор-га-низ-мы яв-ля-ют-ся од-но-кле-точ-ны-ми, дру-гие - мно-го-кле-точ-ны-ми (рис. 8).
Рис. 8. Амеба и белая сова как представители одноклеточных и многоклеточных организмов ()
По мере изу-че-ния раз-но-об-ра-зия жи-во-го мира био-ло-ги вы-ра-бо-та-ли пред-став-ле-ние о био-ло-ги-че-ской си-сте-ме, что поз-во-ли-ло го-во-рить о си-стем-ном раз-но-об-ра-зии жи-во-го. Для си-сте-мы ха-рак-тер-но на-ли-чие несколь-ких раз-лич-ных ча-стей или ком-по-нен-тов и свя-зей между ними, обес-пе-чи-ва-ю-щих ее це-лост-ность. На-при-мер, ор-га-низм по сути пред-став-ля-ет собой це-лост-ную си-сте-му вза-и-мо-дей-ству-ю-щих живых ком-по-нен-тов - ор-га-нов. Его на-зы-ва-ют живой или био-ло-ги-че-ской си-сте-мой, или про-сто био-си-сте-мой.
В при-ро-де можно встре-тить био-си-сте-мы раз-ной слож-но-сти (рис. 9).
Рис. 9. Различные биосистемы: клетка и многоклеточный организм ()
Так, каж-дая клет-ка - по сути био-си-сте-ма, ее це-лост-ность и жиз-не-де-я-тель-ность - это ре-зуль-тат вза-и-мо-дей-ствия внут-ри-кле-точ-ных ком-по-нен-тов - мо-ле-кул, хи-ми-че-ских со-еди-не-ний и ор-га-но-и-дов.
Мно-го-кле-точ-ный ор-га-низм - это более слож-ная си-сте-ма, по-сколь-ку он вклю-ча-ет в себя раз-лич-ные ор-га-ны, со-сто-я-щие из кле-ток.
В живой при-ро-де, кроме кле-ток и ор-га-низ-мов, есть и дру-гие, еще более слож-ные био-си-сте-мы (рис. 10): по-пу-ля-ции, виды, био-гео-це-но-зы, био-сфе-ра. При этом каж-дая из био-си-стем пред-став-ля-ет собой еди-ное целое, со-сто-я-щее из мно-же-ства вза-и-мо-дей-ству-ю-щих ча-стей. На-при-мер, по-пу-ля-ция со-сто-ит из вза-и-мо-дей-ству-ю-щих осо-бей, вид об-ра-зу-ют внут-ри-ви-до-вые струк-ту-ры - по-пу-ля-ции и так далее.
Рис. 10. Сложные биосистемы ()
Раз-ные по слож-но-сти био-си-сте-мы пред-став-ля-ют собой осо-бые эво-лю-ци-он-но сло-жив-ши-е-ся обособ-лен-ные формы жизни на Земле или струк-тур-ные уров-ни ор-га-ни-за-ции жизни.
В живой при-ро-де вы-де-ля-ют шесть ос-нов-ных уров-ней ор-га-ни-за-ции жизни: мо-ле-ку-ляр-ный, кле-точ-ный, ор-га-низ-мен-ный, по-пу-ля-ци-он-но-ви-до-вой, био-гео-це-но-ти-че-ский и био-сфер-ный. По мере дви-же-ния от мо-ле-ку-ляр-но-го уров-ня к био-сфер-но-му слож-ность струк-ту-ры воз-рас-та-ет (рис. 11).
Рис. 11. Уровни организации живой материи ()
Таким об-ра-зом, на Земле име-ет-ся огром-ное раз-но-об-ра-зие форм жизни. В одном слу-чае оно объ-яс-ня-ет-ся усло-ви-я-ми сред жизни на пла-не-те, в дру-гом - эво-лю-ци-ей, в ре-зуль-та-те ко-то-рой на Земле по-яви-лись мно-го-чис-лен-ные цар-ства ор-га-низ-мов, в тре-тьем при-чи-ной раз-но-об-ра-зия стала слож-ность струк-ту-ры раз-лич-ных био-си-стем.
Мы узнали, что такое биосфера, биосистема, какие факторы влияют на многообразие форм живых организмов, познакомились со структурой организации жизни на нашей планете.
Список литературы
- Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - Дрофа, 2009.
- Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005
- Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.
- Taketop.ru ().
- Shkolo.ru ().
- Referatplus.ru ().
Домашнее задание
- Что такое биосфера и что она в себя включает?
- На какие царства делится живая природа?
- Что представляет собой биосистема?