Время оборота солнца вокруг своей оси. Скорость вращения земли вокруг солнца

Cтраница 1

Вращение Солнца искривляет радиальное направление силовых линий, поэтому ММП имеет спиральную форму. С помощью искусственных спутников Земли удалось установить, что в течение одного оборота Солнца чередуются секторы ММП с положительной и отрицательной полярностью.  

Период вращения Солнца вокруг оси, наблюдаемый по солнечному экватору, равен 24 7 земных суток.  

Скорость вращения Солнца можно получить, измеряя на солнечном диске движение по долготе различных квазистационарных образований (таких, как солнечные пятна, факелы, темные волокна и даже центры корональной активности) или из спектрографических наблюдений доплеровских смещений отдельных спектральных линий вблизи солнечного лимба Выполненные Шейнером до 1630 г. наблюдения солнечных пятен показали, что вблизи солнечного экватора их период обращения короче, чем на высоких гелиоцентрических широтах.  

Нахождение кажущейся скорости вращения Солнца представляет собой более трудную задачу.  

Земли соответствует периоду вращения Солнца и обусловлена асимметрией потока магн. Эффект Форбуша представляет собой кратковрем. КЛ (на - 50 % в межпланетном пространстве и до 25 - 30 % на поверхности Земли), обычно связанное с геомагн. Этот эффект вызывается рассеянием ГКЛ магн. Солнце, когда поля оказываются у Земли и как бы закрывают ее от КЛ.  

На деле для определения вращения Солнца по индикаторам требуется, во-первых, чтобы эти квазистационарные явления были равномерно распределены по поверхности жидкости и, во-вторых, не обладали заметным собственным движением относительно окружающей их среды.  

Что же до внутренних скоростей вращения Солнца и маломассивных звезд главной последовательности, то с точки зрения теоретика положение также весьма плачевно (ср. Возможно, конечно, что эти звезды подходят к главной последовательности с ядром, вращающимся гораздо быстрее внешних слоев.  

Наблюдается другая взаимосвязь с 27-дневным циклом вращения Солнца и особенно со столетними изменениями в излучении. Были показаны также отклонения, возникающие из-за взрывов на Солнце; они наблюдались с однодневным или двухдневным опозданием, которое требовалось для того, чтобы корпускулы достигли земной атмосферы. Наиболее значительные медленные отклонения связаны с 11-летним циклом солнечных пятен; эти отклонения достигают такой величины, что обусловливают экстремумы структурных параметров атмосферы Земли. Джонсон вычислил пределы отклонений некоторых структурных пармет-ров, соответствующих максимуму и минимуму солнечных пятен. На рис. 6.3 показаны колебания плотности по Джонсону. Для высот ниже 200 км не получено такой статистической плотности измерений, какую дают спутники для больших высот, исключение составляет область ниже 32 км, которую исследует метеорология. Вертикальное зондирование ракетами дает развертку параметров относительно высоты, однако оно производится редко, так что осуществление временной корреляции затруднительно.  

Итак, хотя для объяснения скорости вращения Солнца предлагалось много теорий, ни одна из схем пока не стала общепринятой как правильная по своей сути. Безусловно, наиболее многообещающими являются модели, в основу которых положено нелинейное взаимодействие между вращением и конвекцией.  

Асимметрия картин по временной частоте является мерой вращения Солнца на некоторой глубине, где формируются эти колебания. Таким образом, исследователи Солнца определили сравнительно прямым методом параметр, критический для работы солнечного динамо и для внутренней структуры Солнца и других звезд.  

В течение двухсот с лишним лет проблеме вращения Солнца не уделялось практически никакого внимания, и дальнейшее мало-мальски заметное продвижение произошло лишь в 1850 - х годах. В это время богатый английский любитель астрономии Ричард Кэррингтон (1826 - 1875) и немецкий астроном Густав Шперер (1822 - 1895) предприняли длинную серию наблюдений видимого движения солнечных пятен. Независимо друг от друга они подтвердили, что видимая внешняя оболочка Солнца вращается не как твердое тело, т.е. период ее вращения изменяется в зависимости от гелиоцентрической широты. Они показали, что период вращения минимален на экваторе и постепенно увеличивается к полюсам. С поправкой на годичное обращение Земли вокруг Солнца Кэррингтон получил средний период вращения на солнечном экваторе 24 % сут.  

Кстати, по движению этих пятен было обнаружено вращение Солнца.  

Одним из увлекательных вопросов, неизменно интересующих исследователей Вселенной и конкретно нашей галактики остается вращение Солнца вокруг Солнца. Долго, на этапе ранних наблюдений, в силу несовершенства приборов и накопленных знаний, на него не было ответа. Впрочем, еще Галилей, вооруженный несложным телескопом, в 1610 году воспринял передвижение пятен по солнечному диску как свидетельство осевого вращения звезды. Это помогло ему найти ее экватор, оценить положение оси и период обращения Солнца вокруг Солнца. Что удалось выяснить ученым 20-го и 21-го веков, вооруженным богатыми знаниями, тонким и точным оборудованием? В результате постоянных наблюдений с Земли и космического пространства, тщательной математической проработки полученных сведений стало ясно, что Солнце вращается постоянно в нескольких плоскостях. В целом, по результатам этой работы получается достаточно сложная многомерная траектория.

Как звезда вертится?

• Она обращается вокруг оси. На траекторию этого вращения оказывают влияние разнообразные факторы, воздействующие на скорость Солнца вокруг Солнца изнутри светила и извне его.
• Вращение планет, составляющих систему вокруг этой звезды, тоже влияет на ее траекторию. Каким бы ни было светило огромным и тяжелым, притяжение планет смещает, наклоняет, оттягивает ось, вокруг которой происходит движение Солнца вокруг Солнца. Траектория, при этом выписываемая ею в пространстве, называют радиусом центровой балансировки. Необычный, исходя из влияния существующих планет, наклон Солнечной оси чаще всего объясняют именно притяжением еще неоткрытой девятой планеты. Реальное положение оси подсказывает, что это должна быть массивная планета с огромной орбитой, превышающей в 20 раз орбиту Нептуна. Влияние, которое предположительно оказывает это гипотетическое небесное тело на вращение Солнца вокруг своей оси, показывает, что его орбита должна быть наклонена по отношению к плоскости, вмещающей орбиты других, уже известных планет системы. То есть лишние 6 градусов в наклоне оси центральной звезды дают возможность предполагать 30-градусный наклон орбиты предсказанной планеты по отношению к другим орбитам.
• Кроме того, светило вертится вокруг галактического ядра. Вместе с планетами своей системы оно обращается вокруг черной дыры, являющейся центром Млечного пути, на окраине которого, в одном из ее закрученных рукавов расположилась Солнечная система. Все ее планеты мчатся по Вселенной со скоростью превышающей миллион километров в час. Это тоже не может не сказываться на том, как именно вращается Солнце вокруг своей оси.
• На движение оказывает влияние пульсация, ритмичное увеличение – уменьшение его размеров.

Как проводятся исследования вращения светила?

Способом, известным со времен Галилея. Ученым, чтобы разобраться Солнце вращается ли вокруг своей оси или его состояние неизменно и неподвижно, потребовались длительные наблюдения за солнечными пятнами. Они достаточно долго пребывают в относительно стабильном состоянии. То есть их форма и размеры, за время обращения вокруг светила не слишком изменяются, остаются узнаваемыми. Их непрекращающиеся перемещения объясняются постоянным вращением звезды.

Наблюдения в основном ведутся в непосредственной близости к экватору. Именно здесь находятся наиболее крупные скопления Солнечных пятен. Замеряется скорость их полного оборота до возвращения на место, с которого начато наблюдение. Так определяется скорость вращения Солнца вокруг Солнца. Кроме того, для ее определения пользуются эффектом Доплера. При этом замечают сдвиги спектральных линий в спектре, фиксируемом на краях Солнечного диска. Именно этому методу наука обязана знанием, что период вращения Солнца вокруг Солнца заметно отличается в разных широтах.

Звезда, в основном состоящая из водорода с гелием, не имеет единой плотности, присущей твердым телам. Поэтому в отличие от твердых планет, к примеру, таких как Земля, не имеет единой планетарной скорости обращения. В экваториальной зоне составляющие звезду газы вращаются относительно быстро. На полный оборот уходит примерно 25 (24,74) земных суток. У полюсов скорость движения вещества замедляется и составляет около 35 суток. В разных точках между ними скорость составляет 26-28 дней.

Предполагается, что Солнечное ядро оборачивается вокруг оси еще быстрее. Его скорость выше, чем у наружных слоев в четыре раза. Согласно этой схемы, скорость вращения задает именно быстро крутящееся ядро. Чуть медленнее обращаются примыкающие к нему внутренние зоны, лучистого переноса и конвективная. Еще медленнее движутся слои Солнечной атмосферы, состоящей из излучающей свет, выглядящей как сияющая поверхность звезды фотосферы, придающей светилу красноватый оттенок хромосферы и выбрасывающей протуберанцы короны.

Почему оно вертится?

Предполагается, что вращение Солнца было задано еще при его «рождении». Тогда оно с его планетарной системой формировались в крутящемся, завихренном облаке межзвездных газов с пылью. Направление вращения центральной звезды нашей системы такое же, как и у Земли.

Современные и будущие исследования согревающей Землю звезды и особенностей ее вращения непременно помогут ученым разгадать немало космических загадок, которыми так богата Вселенная.

Пятну на экваторе Солнца требуется 24.47 дня для того, чтобы завершить оборот вокруг оси Солнца и возвратиться в то же самое положение. Астрономы называют это сидерическим периодом обращения, что отличается от синодического периода обращения - количества времени, которое требуется для того, чтобы пятно на Солнце повернулось обратно к . Но скорость вращения Солнца вокруг своей оси уменьшается, когда вы приближаетесь к полюсам, поэтому ему на самом деле требуется 38 дней для того, чтобы регионы вокруг полюсов совершили один оборот вокруг оси Солнца.

Вращение Солнца вокруг своей оси видно при наблюдении . Все солнечные пятна движутся по поверхности Солнца. Это движение является частью повсеместного вращения Солнца вокруг своей оси. Наблюдения также указывают на то, что Солнце не вращается как твердое тело, но оно вращается дифференцировано. Что означает, что оно оборачивается вокруг своей оси быстрее на экваторе и медленнее на полюсах. Газовые гиганты и также имеют дифференцированное вращение.

И поэтому астрономы решили измерить скорость вращения Солнца вокруг оси с произвольной позиции 26° от экватора; приблизительно в точке, где мы видим большинство солнечных пятен. В этой точке ему требуется 25.38 дня, чтобы выполнить оборот вокруг оси и вернуться в то же самое место в пространстве.

Астрономы также знали, что вращалась отлично от поверхности. Внутренние регионы, ядро и "лучистая" зона, вращались вокруг оси вместе, как твердое тело. А затем внешние слои, конвективная зона и фотосфера, вращались вокруг оси с другой скоростью.

Движется по орбите вокруг центра . Средняя скорость Солнечной Системы 828,000 км/ч. На такой скорости ему потребуется около 230 миллионов лет, чтобы завершить один полный оборот вокруг галактики. Млечный Путь - это спиральная галактика. Полагают, что он состоит из центрального балджа (галактического центра), 4 основных рукава и несколько более коротких сегмента рукавов. Солнце и остальная часть нашей Солнечной Системы расположена около рукава Ориона, между двумя основными рукавами, Персей (Perseus) и Стрелец (Sagittarius). Диаметр Млечного Пути около 100,000 световых лет, и Солнце расположено в 28,000 световых лет от Галактического Центра. Сравнительно недавно предположили, что Млечный Путь на самом деле спиральная галактика с перемычкой. Что означает, что вместо балджа (пузыря, выпуклости) из газа и звезд в центре, вероятно, есть перемычка из звезд, пересекающая центральный балдж.

Поэтому, когда кто-то спрашивает вас, каков оборот Солнца вокруг своей оси, спросите их, какой части Солнца.

Наша звезда, снятая через фильтры

Вращение Солнца зависит от того откуда его измеряет наблюдатель, заинтересованы? Пятна на экваторе примерно за 24,47 земных суток, совершают полный оборот вокруг.

Астрономы называют это сидерическим периодом вращения, который отличается от синодического периода количеством времени, необходимого для того, чтобы пятна повернулись вокруг Солнца при наблюдении с Земли.

Скорость вращения уменьшается по мере приближения к полюсам, так что на полюсах период вращения вокруг оси может достигать 38 дней.

Наблюдения вращения

Движение Солнца хорошо заметно, если наблюдать его пятна. Все пятна двигаются по поверхности. Это движение является частью общего движения звезды вокруг своей оси.

Наблюдения показывают, что оно вращается не как твердое тело, а дифференцированно.

Это означает, что оно движется быстрее на экваторе и медленнее на полюсах. Газовые гиганты: Юпитер и Сатурн, также имеют дифференциальное вращение.

Астрономы измерили скорость вращения Солнца с широты 26 ° от экватора, и обнаружили, что один оборот вокруг оси занимает 25,38 дней. Его ось составляет угол, равный 7 градусам и 15 минутам.

Внутренние регионы и ядро вращаются вместе как твердое тело. А внешние слои, конвективная зона и фотосфера, вращаются с разной скоростью.

Обращение Солнца вокруг центра галактики

Наше светило и мы вместе с ним вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Средняя скорость составляет 828000 км/час. Один оборот занимает около 230 миллионов лет. Млечный Путь является спиральной галактикой. Считается, что она состоит из центрального ядра, 4-х основных рукавов, имеющих несколько коротких сегментов.

Солнечные пятна видимым образом перемещаются по солнечному диску от восточного края к западному. Это перемещение Галилей в 1610 г. правильно понял как выражение осевого вращения Солнца, направленного так же, как вращение Земли. Пятна, особенно крупные, существуют долго, и поэтому можно наблюдать их повторное появление на обращенной к Земле стороне Солнца, а фиксируя более точно их положение на солнечном диске, можно легко и точно установить синодический период вращения Солнца S. Он будет отличаться от звездного периода вращения Р, так как мы наблюдаем вращение Солн вокруг оси с движущейся Земли. Период обращения Земли Е составляет 1 год. Три величины - S, Р и Е - связаны очевидной формулой

из которой легко получить период Р вращения Солнца вокруг своей оси относительно звезд.

Исследование движений пятен позволило установить, с одной стороны, положение в мировом пространстве оси вращения и экватора Солнца, а с другой, - показало, что пятна, помимо общего монотонного перемещения по диску Солнца, имеют еще собственные перемещения по нему.

Вместе с тем оказалось, что период возвращения пятен в то же положение на диске Солнца закономерно изменяется с гелиографической широтой (т. е. с положением пятна относительно солнечного экватора): экваториальные области Солнца вращаются всего быстрее, а по мере удаления от экватора вращение замедляется. Проследить это экваториальное ускорение вращения Солнца по пятнам удается лишь в поясе от +40° до -40° гелиографической широты, так как на более высоких широтах пятна почти не встречаются.

Весьма обстоятельное определение элементов вращения Солнца сделал более 100 лет назад Кэррингтон. Он нашел следующее положение экватора Солнца:

долгота восходящего узла солнечного экватора относительно эклиптики

наклон солнечного экватора к эклиптике

Земля пересекает плоскость солнечного экватора в начале июня и в начале декабря. В это время пути видимого перемещения пятен по диску Солнца прямолинейны. В остальное время они криволинейны. Первую половину года к Земле обращен южный полюс Солнца, а вторую - северный.

Для расчета гелиографических долгот служит, по предложению Кэррингтона, тот нулевой меридиан, который проходил через центр солнечного диска в гринвичский полдень 1 января 1854 г. (юлианская дата JD 2 398 220,0). В дальнейшем этот же меридиан проходит центр солнечного диска через каждые 27,2753 суток, на основании чего идет счет солнечных оборотов (так, например, 1954, дек. 21,63 начался 1355-й оборот Солнца). Приведенное выше значение есть синодический период S вращения Солнца на средней широте пятен (около 16°). Ему соответствует по формуле (1.1) звездный период вращения Солнца . Отсюда получается угловая скорость вращения Солнца на гелиографической широте за сутки. На других гелиографических широтах угловая скорость

Это одна из многих эмпирических формул, выводимых по наблюдениям тысяч пятен.

Большое количество пятен в данном случае необходимо, чтобы уничтожить влияние эффекта собственных перемещений пятен по поверхности Солнца. С меньшей точностью определяется вращение Солнца по факелам. Одно из таких определений дало формулу

Описанными средствами изучается вращение Солнца вблизи его экватора. Для того чтобы проследить солнечное вращение на более высоких широтах, эффективно применяется метод определения лучевых скоростей противоположных точек солнечного диска, лежащих на одной широте.

Для этого получают спектрограммы того и другого края солнечного диска одновременно, одну под другой, для чего диск Солнца проектируют на длинную щель спектрографа, и призмами, установленными перед щелью, переносят изображения противоположных точек диска в середину щели на ось спектрографа (призмы расположены подобно зеркалам в перископе и, в частности, в перископическом интерферометре; см. КПА 461). При достаточно большой дисперсии, например 0,5 А/мм, линии солнечного спектра, принадлежащие восточному и западному краям Солнца, будут заметным образом смещены друг оносительно друга; величина этого смещения даст (по формуле эффекта Доплера) удвоенную скорость вращения Солнца на соответствующей гелиографической широте. В конце прошлого и начале нынешнего столетия были проведены многочисленные и обширные ряды наблюдений (Дунер, Хальм, Белопольский, Адамс и др.), позволяющие проследить вращение Солнца до гелиографической широты 75°. По последним определениям оно подчиняется формуле вида (1.2) или (1.3), но с существенно иным значением вращения на экваторе, а именно:

Из формулы (1.4) получается скорость вращения экватора Солнца 1,93 км/с, тогда как по формуле (1.2) эта же величина получается равной 2,03 км/с.

Можно думать, что такие расхождения реальны и связаны с различием уровней, на которых существуют пятна или зарождаются спектральные линии. Кроме того, на протяжении десятилетий значение первого члена в формуле (1.4) сильно меняется: так, в начале нашего столетия экваториальная скорость вращения Солнца определялась как 2,06 и даже 2,08 км/с, но ввиду множества обстоятельств, осложняющих наблюдения и обработку, говорить о реальном изменении скорости вращения Солнца было бы неосторожно, тем более, что самые последние измерения опять дают среднее значение скорости вращения Солнца на экваторе 2,06 км/с. Для характеристики изменения вращения Солнца с широтой формула (1.4) заслуживает полного доверия. В частности, из нее следует, что на широте 75° период вращения Солнца достигает 32 земных суток.

Все изложенные факты - экваториальное ускорение вращения Солнца и разная скорость вращения его на разных уровнях - указывают на то, что Солнце вращается не как твердое тело. Это вполне соответствует нашему представлению о его газовой природе.