Sternfreunde Borken e
Sfat de observație în ianuarie 2008
Pământul nostru, de exemplu, are o masă de 598.111.289.025.000.000.000.000 kg (5.981 * 1.024 kg). Gigantul gazos Jupiter este de 317 de ori mai greu decât Pământul. Saturn, pe de altă parte, este doar de 95 de ori mai greu decât Pământul. Un ușor având în vedere dimensiunea sa. Densitatea de 0,69 g/cmі este atât de mică încât Saturn ar înota în oceanul terestru. Acestea sunt cifre care îi amețesc pe unii cititori ai Brigittei. Să examinăm întrebarea cu privire la modul în care cântăresc astronomii aceste mari corpuri cerești sau, ca să spunem mai bine: Cum determinați masele corpurilor cerești îndepărtate? Este uimitor că suntem capabili să cântărim micile puncte de lumină pe cerul nopții. Dar să începem de la început.
Să luăm calculatorul la îndemână și să vedem ce forță atrage femeia cu masa de 69 kg pe pământ. Forța ar fi apoi constanta gravitațională 6.672 * 10 ^ -11 mі/kg sІ x 5.981 * 10 ^ 24kg (masa pământului) x 69kg (masa femeii), împărțită la pătratul de 6.378.000m (adică raza pământului la pătrat) . Se primește, se aude și se miră: 677 Newtoni. De fapt, am vrut să omit derivările matematice, dar este atât de distractiv. Să trimitem femeia pe lună să o punem pe cântar. Cântarul va arăta o șesime din greutatea de acolo, adică 113 Newtoni. Și acum devine interesant. Femeia devine solzii lunii. Raza lunii este de 1.738.000 m. Trebuie doar să întoarcem formula astfel încât să fie calculată masa lunii, adică greutatea femeii de 113 Newtoni de ori pătratul razei lunii (1.738.000І) împărțit la constanta gravitațională înmulțită cu masa femeii. Și primești 7,40 * 10 ^ 22 kg pentru lună.
Cu aceasta am făcut primul pas spre determinarea masei corpurilor astronomice. Din păcate, metoda este destul de impracticabilă și își atinge rapid limitele. Spre consolarea cercetătorilor, femeia se comportă doar ca un corp de testare care poate fi înlocuit. Chiar dacă nu este tocmai un compliment și este posibil să provoace proteste în rândul femeilor. De exemplu, pământul este un bun specimen de testare pentru determinarea masei soarelui. Orbitează în jurul soarelui pe o rază de 149,6 milioane de km într-un an. Cu aceste date se poate calcula forța centrifugă a pământului. Nu vă faceți griji, nu vom face asta acum. Forța centrifugă și forța gravitațională se anulează reciproc, altfel orbita terestră nu ar fi stabilă. Dacă se cunoaște forța gravitațională și raza orbitei, este ușor să calculați masa soarelui. Rezultatul este de 2 * 1.030 kg, adică 2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg. Asta e ceva, nu-i așa?
Tranzitul Venus, 8 iunie 2004
În timp ce planetele pot fi folosite ca exemplare pentru soare, masele planetelor pot fi determinate prin determinarea orbitelor lunilor care le orbitează. Lunile sunt considerate a fi corpuri de testare în câmpul gravitațional al planetei. Acest lucru este permis atâta timp cât masele specimenului de testare sunt neglijabil de mici în comparație cu masele planetelor. Și acesta este cazul aici.
Cu stelele, problema nu este atât de simplă. În majoritatea cazurilor nu este atât de ușor să determinați masa direct. Determinarea directă a masei poate fi efectuată numai în cazul stelelor duble a căror orbită reciprocă este cunoscută. Dacă cunoașteți orbitele, puteți utiliza a treia lege a lui Kepler pentru a calcula masa totală a ambelor stele. Fracția de masă a celor două stele care orbitează sunt invers proporționale cu semiaxele majore ale orbitei lor. Procedura este similară cu determinarea masei soarelui folosind orbitele planetelor. Cu toate acestea, în cazul stelelor binare, nu se poate presupune neapărat că unul dintre parteneri are cea mai mare parte a masei, așa cum este cazul planetelor în cazul soarelui.
În orice caz, până acum a fost posibil să examinăm câteva sute de stele în acest fel. S-a făcut următoarea descoperire. Masa stelelor se corelează cu luminozitatea stelelor. Cu cât o stea este mai grea, cu atât este mai risipitoare cu bugetul său energetic. Luminozitatea față de masă se comportă ca L
mі. Pentru o stea a cărei luminozitate este de două ori mai mare decât cea a soarelui, de exemplu, o masă de 8 mase solare.
O stea cu luminozitatea de patru ori mai mare a soarelui ar avea o masă de 64 de mase solare. Cu această lege foarte simplă, astronomul poate pune o mare parte din stele pe cântar. El trebuie doar să cunoască luminozitatea stelei. Cel mai important instrument al acestuia este diagrama Hertzsprung-Russell, în care stelele sunt alocate claselor spectrale. Clasa spectrală oferă astronomului informațiile necesare despre luminozitatea stelei. Acest lucru este posibil, deoarece stelele sunt în principiu structurate și funcționează similar. Proprietățile precum masa, luminozitatea și culoarea stelei depind unele de altele. La fel este și la oameni. O persoană voluminoasă este, prin urmare, grea și consumă o cantitate relativ mare de alimente, pentru a explica problema cu un exemplu simplu. Dacă o stea ar dori să se înregistreze la Weight Watchers, ar trebui să-și precizeze clasa spectrală pe formularul de înregistrare.
Strict vorbind, relația masă-luminozitate, așa cum este descrisă aici, se aplică doar stelelor secvenței principale. Nu există un calcul fiabil al maselor de stele roșii gigantice, pitici albi sau găuri negre. Aici trebuie folosite modele individuale.
În cazul stelelor și al planetelor, masele determinate se încadrează foarte bine în conceptele astronomilor. Problema devine mai nedumeritoare cu galaxiile, grupurile de galaxii și universul în sine. În ultimii ani s-au făcut descoperiri curioase acolo. Zicerea lui Newton că se bucură de picătura cunoașterii în timp ce oceanul adevărului se află în fața lui este mai relevantă ca niciodată pentru astronomia și astrofizica de astăzi.
Galaxia Edge-on NGC 891 în constelație
Andromeda
Întotdeauna în cerc - Sternbe-
mișcări în galaxii
diagramă
Diagrama arată din nou problema din punct de vedere grafic.Pentru această problemă există până acum două abordări ale unei soluții: prima abordare și foarte controversată este teoria MOON (Modified Newtonian Dynamics), conform căreia inerția masei scade la distanțe mari de centrul de masă iar vitezele din regiunile exterioare ale galaxiilor sunt lăsate să rămână ridicate fără ca galaxia să-și arunce masa. LUNA poate descrie bine comportamentul stelelor din galaxii, dar are dezavantajul că este doar o descriere a comportamentului, dar nu oferă o explicație pentru fenomen.
Prin urmare, se pot oferi informații foarte vagi despre acumulările de masă, cum ar fi grupurile de galaxii. Astronomii observă materia luminoasă și pot face număr de galaxii. Puteți studia viteza galaxiilor dintr-un cluster de galaxii și puteți estima masa clusterului de galaxii. Materia întunecată este deosebit de evidentă aici. Deseori există doar câteva galaxii mari și luminoase în cadrul grupurilor de galaxii. Cota leului este galaxiile pitice mici, dintre care unele constau în peste 99% din materia întunecată necunoscută. Nici spațiul dintre galaxii nu este gol. Galaxiile se mișcă într-un gaz intergalactic subțire, care constă în principal din hidrogen ionizat, a cărui temperatură este de peste 100 de milioane de grade Celsius. Acest gaz subțire este detectabil numai în lumina cu raze X. Cu toate acestea, nu contribuie la partea decisivă a masei totale care se găsește în grupurile de galaxii.
Astronomii nu au de ales decât să caute mai departe pentru a descoperi secretul masei lipsă. Și nu am de ales decât să prescriu mai mult exercițiu și mai puține calorii pentru a-mi pune pantalonii la loc.
Din nou la multi ani,
Christian Overhaus
Vizitatori: 174.428 | Ultima actualizare: 1 iunie 2008