Как стать автором
Обновить

Астрономический словарик: планетарная туманность, полярное сияние

Научно-популярное Астрономия

Планетарная туманность



Планетарная туманность NGC 6326

Планетарная туманность – это один из тех астрономических терминов, которые совершенно не соответствуют реальному явлению, однако прижились по историческим причинам, и используются по сей день, не переставая запутывать всё новые поколения астрономов и любителей.

Уильям Гершель, английский астроном, оптик и композитор немецкого происхождения, впервые разглядел один из таких объектов в 1780-х годах, и описал его как «туманность, напоминающую планету». Возможно, на него повлияло открытие французского астронома Антуана Даркье де Пелепуа, который в 1779 году независимо от Шарля Мессье открыл планетарную туманность M 57, также известную как Туманность Кольцо. Он описал её как «очень тусклую туманность с чёткими границами, размером с Юпитер, выглядящую, как тусклая планета».

Первый объект такого типа нашёл Шарль Мессье, французский астроном, составивший объёмный каталог небесных объектов – хотя он ещё не знал, что это за объект. 12 июля 1764 года он разглядел туманность Гантель, находящуюся в созвездии Лисички, и внёс в свой каталог под номером М27. Для всех ранних наблюдателей, пользовавшихся маломощными телескопами, планетарные туманности были похожи на гигантские планеты типа Урана. Гершель перечислил в своём каталоге 78 объектов класса «туманность», среди которых, как выяснилось позже, были как планетарные туманности, так и другие галактики.

Первым в природу планетарных туманностей в середине XIX века начал проникать Уильям Хаггинс, при помощи призмы разлагавший свет небесных объектов на составляющие, и анализировавший таким способом спектр их света. На примере туманности Кошачий Глаз он увидел, что спектр планетарных туманностей разительно отличается от спектра звёзд и галактик.

В результате дальнейших исследований было установлено, что планетарные туманности состоят из очень разреженного газа. По сути, это облака ионизированного газа, внешние оболочки красных гигантов, сброшенные ими в конце их жизненного цикла. Планетарная туманность светится благодаря ультрафиолетовому излучению, испускаемому останками звезды. Типичная планетарная туманность имеет размер порядка светового года и содержит от 100 до 10 000 частиц газа на кубический сантиметр.

Считается, что все звёзды средней массы, от 1 до 8 солнечных (и Солнце в том числе), в конце жизни превратятся в красных гигантов, а затем сбросят свою внешнюю оболочку, которая будет постепенно расширяться (более тяжёлые звёзды превращаются в сверхновые).

Планетарные туманности существуют обычно очень недолго, всего несколько десятков тысяч лет. При этом они, судя по всему, играют важнейшую роль в химической эволюции галактик, в т.ч. и Млечного Пути – именно из этих туманностей созданные путём синтеза внутри звёзд элементы попадают в межзвёздное пространство.

Когда за изучение планетарных туманностей вплотную взялся космический телескоп Хаббл, выяснилось, что морфология их чрезвычайно многообразна, и сферическую симметрию имеет лишь пятая их часть. Пока непонятно, почему сброшенная оболочка звезды не остаётся красивой сферой – возможно, свою роль играют двойные системы звёзд, звёздные ветра и сильные магнитные поля.

Полярное сияние



Как полярное сияние видно с МКС

Такое яркое и загадочное на вид явление, как полярное сияние, или аврора, не могло пройти мимо даже таких людей, которые не интересовался звёздами. Возможно, что это явление пытались изобразить в виде наскального рисунка кроманьонцы около 30 000 лет назад.

Самое старое из письменных свидетельств, относящееся к авроре, датируется 2600 годом до н.э. и относится к древнему Китаю: «Фу-Пао, мать Жёлтого Императора Хуан-ди, увидела яркую молнию, движущуюся вокруг звезды Сю из созвездия Бай-Ду, и свет её озарил все окрестности». В древней китайской книге «Шань хай цзин» [«Каталог гор и морей»], описывающей реальную и мифическую географию Китая и соседних земель и обитающих там созданий, упоминается красный дракон Шилонг, с телом длиной в тысячу километров, сияющем на небосводе.

В японском фольклоре фазаны считаются вестниками небес, и в 620 году н.э. сияние в небе было описано, как красные фазаньи хвосты. Австралийские аборигены считали аврору кострами духов, а американские индейцы – танцующими душами предков.

В северном полушарии аврору чаще называют северным сиянием или aurora borealis. Последний термин придумал в 1619 году Галилео Галилей, составив имя римской богини рассвета и греческого названия для северного ветра. В южном полушарии явление называют aurora australis или южным сиянием.

Что до природы этого явления, то с течением времени выдвигались разные гипотезы происхождения авроры. Бенджамин Франклин, неутомимый учёный и инженер, в 1778 году предположил, что аврору вызывает концентрация электрического заряда полярных шапок, усиленная снегом и влажным воздухом. В 1747 году Михаил Ломоносов написал об авроре целую оду, озаглавленную «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния»:
Лице своё скрывает день,
Поля покрыла мрачна ночь,
Взошла на горы чорна тень,
Лучи от нас склонились прочь.
Открылась бездна звёзд полна;
Звездам числа нет, бездне дна.


В произведении Ломоносов описал свои размышления на тему авроры, а также походя совершил прорыв в стихосложении, создав классический русский четырёхстопный ямб.

В 1859 году случился мощнейший за всю известную историю корональный выброс массы на Солнце. Это породило геомагнитную бурю, которую иногда называют «Событием Кэррингтона» или, следуя англоязычной литературе, «Солнечным суперштормом». Буря, начавшаяся 1-2 сентября, вызвала отказ телеграфных систем по всей Европе и Северной Америке. Северные сияния наблюдались по всему миру, даже над Карибами; над Скалистыми горами они были настолько яркими, что свечение разбудило золотоискателей, которые начали готовить завтрак, думая, что наступило утро. В Бостоне в час ночи было так светло, что можно было читать газету.

Именно после этого события учёные впервые связали аврору с электричеством – не только благодаря поведению магнитометров, но и из-за нарушения работы телеграфных линий протяжённостью в 200 000 км. Некоторые телеграфные линии, наоборот, оказались нужной длины и были ориентированы нужным образом для того, чтобы в них появился наведённый ток. В результате телеграфисты могли использовать эти линии, отключив аппараты от источников питания.

Как ни странно, всеобъемлющего понимания природы северного сияния не существует до сих пор. Однако ясно, что авроры возникают из-за взаимодействия солнечного ветра (потока ионизированных частиц, истекающего из солнечной короны в окружающее космическое пространство) с магнитосферой Земли. Возмущения магнитосферы происходят в результате увеличения скорости солнечного ветра из-за корональных дыр и выбросов корональной массы. Эти возмущения изменяют траектории заряженных частиц в магнитосферной плазме. Частицы осаждаются в верхних слоях атмосферы. Возникающая в результате ионизация и возбуждение компонентов атмосферы излучают свет разного цвета. Форма полярного сияния, возникающего в полосах вокруг обеих полярных областей, также зависит от величины ускорения солнечного ветра.

На большинстве планет Солнечной системы, некоторых естественных спутниках, коричневых карликах и даже кометах также происходят полярные сияния. Магнитные поля Юпитера и Сатурна сильнее земных, и при помощи космического телескопа Хаббла, а также аппаратов Кассини и Галилео мы видели полярные сияния на обеих планетах. При этом аврора Юпитера имеет более сложную природу, чем простое взаимодействие солнечного ветра и магнитного поля планеты — там свой вклад вносит его вулканический спутник Ио.

У Венеры нет магнитного поля, но полярные сияния наблюдались и там – они происходили в результате столкновения частиц солнечного ветра с частицами атмосферы планеты. А автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства «Марс-экспресс» при помощи инструмента SPICAM в 2004 году зафиксировала аврору на Марсе.

Словарик
Абсолютная звёздная величина
Адаптивная и активная оптика
Альбедо
Астрономическая единица

Барионные акустические осцилляции
Белый карлик
Быстрый процесс захвата нейтронов

Галактические скопления
Галактическое гало
Галилеевы спутники
Гелиосфера

Гидростатическое равновесие
Горизонт событий
Гравитационное линзирование

Гравитация
Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Закон Хаббла
Затменные звёзды
Звезда Вольфа — Райе

Зодиакальный свет
Ионосфера
Квазар

Кома
Коричневый карлик
Космическая скорость
Космические лучи

Красный карлик
Магнетар
Межзвёздная среда

Местная группа галактик
Молекулярные облака
Нейтрино

Нейтронная звезда
Неправильная галактика
Новая звезда

Параллакс
Планета

Планетарная туманность
Полярное сияние

Приливный разогрев
Протопланетный диск
Радиационный пояс
Рассеянное звёздное скопление
Реликтовое излучение
Сверхновая
Светимость
Сейфертовская галактика
Сильное взаимодействие
Слабое взаимодействие
Спектр
Стандартные свечи
Тёмная материя
Тёмная энергия
Тень и полутень
Теория Большого взрыва
Транснептуновый объект
Хромосфера
Цефеиды
Червоточины
Чёрные дыры
Шаровые скопления
Шкала расстояний в астрономии
Щели Кирквуда
Эксцентриситет орбиты
Электромагнетизм
Эллиптическая галактика
Эффект Доплера
Теги:
Хабы:
Всего голосов 31: ↑29 и ↓2 +27
Просмотры 2.5K
Комментарии 2
Комментарии Комментарии 2

Публикации

Истории