Владимир Петрович Бровко
Катехизис по астрономии
86. Что представляет собой Поясное время?
Поясное время – это среднее солнечное время, определяемое для 24 основных географических меридианов, отстоящих на 15 градусов по долготе.
Поверхность Земли условно разделена на 24 часовых пояса (с номерами от 0 до 23), в пределах каждого из которых поясное время совпадает со временем проходящего через них основного меридиана. Сделано это по очевидной причине: для обыденной и деловой жизни было бы неудобно, скажем, во Владивостоке пользоваться временем Москвы.
Таким образом, в пределах данного часового пояса все часы показывают одно и то же время, а именно время среднего меридиана пояса. Соседний пояс живет по времени своего среднего меридиана, которое отличается ровно на час от предыдущего. На всей Земле минуты и секунды на часах одни и те же, отличаются лишь целые часы.
Счет поясов ведется с запада на восток. Основным меридианом нулевого пояса является Гринвичский меридиан. Разность (в часах) между поясным временем какого-либо пояса и всемирным временем равна номеру пояса.
Поясное время некоторых поясов имеет собственное название: например, поясное время нулевого пояса называют западноевропейским (всемирным), первого пояса – среднеевропейским, второго пояса – восточноевропейским. Границы часовых поясов часто следуют естественным или политическим границам, отступая от меридианов. В нашей стране поясное время введено 1 июля 1919 года. Россия протянулась по 11 часовым поясам (с 2-го по 12-й).
87. Что такое Декретное время?
С целью более рационального использования светлой части суток Совет народных комиссаров СССР декретом от 16 июня 1930 года ввел на территории СССР так называемое декретное время, опережающее поясное на 1 час.
В отличие от летнего времени такое превышение постоянно в течение года.
Декретное время как бы увеличивает на единицу номер каждого часового пояса в пределах страны. 4 февраля 1991 года постановлением Кабинета министров СССР декретное время было отменено, но постановлением Правительства Российской Федерации от 8 января 1992 года оно было введено вновь с 19 января того же года.
88. Почему нулевой меридиан называют также Гринвичским?
В 1675 году по указу короля Карла II в лондонском предместье Гринвиче была основана астрономическая обсерватория, которая должна была служить для определения времени и вычисления координат звезд, Солнца и Луны, необходимых для мореплавания.
В дальнейшем круг задач был расширен.
В 1884 году по решению Международной меридианной конференции меридиан, проходящий через Гринвичскую астрономическую обсерваторию, был принят за начальный для определения географических долгот и исчисления поясного времени.
В настоящее время астрономической обсерватории в Гринвиче нет. Поскольку в XX веке он превратился в район Лондона и это мешало астрономическим наблюдениям, обсерваторию в 1953 году перевели в замок XV века Херстмонсо, расположенный в 70 километрах к юго-востоку от Гринвича.
89. Почему ни звездные, ни солнечные сутки нельзя использовать для определения точного времени?
На прецессионное движение земной оси накладываются небольшие колебания, обусловленные изменениями притяжения, оказываемого Луной и Солнцем на так называемый экваториальный избыток массы вращающейся Земли, который является следствием сжатия Земли у полюсов. Это явление, называемое мутацией, приводит к периодическому изменению продолжительности звездных суток.
Длительность солнечных суток также величина переменная: они короче летом и длиннее зимой. Максимальная их продолжительность (в единицах среднего солнечного времени) составляет 24 часа и 30 секунд (23 декабря), а минимальная – 23 часа 59 минут и 39 секунд (15–17 сентября), то есть расхождение достигает 51 секунды. Это является следствием, во-первых, неравномерности движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца и, во-вторых, наклона экваториальной плоскости Земли к эклиптике.
Повышение точности измерения времени позволило обнаружить, что само вращение земного шара относительно собственной оси происходит не так равномерно, как это предполагалось ранее. Во вращении Земли можно выделить три основные неравномерности.
Первая из них – это замедление вращения вследствие приливного трения, обусловленного притяжением Луны (сутки увеличиваются на 0,002 секунды в столетие).
Вторая – годичные изменения, связанные, по-видимому, с сезонным переносом воздушных и водных масс, вследствие чего Земля быстрее всего вращается в августе и медленнее всего в марте (разница между самыми короткими сутками в августе и самыми длинными в марте составляет 0,0025 секунды).
Третья неравномерность в собственном вращении Земли – это нерегулярные скачкообразные изменения длины суток, меняющие их продолжительность до секунды. Они зафиксированы в 1864, 1876, 1898, 1920 и 1956 годах.
Причины пока не установлены, хотя среди них называют, например, перемещение масс внутри земной коры, воздействие землетрясений и даже возможные метеорологические факторы. Каждый из указанных выше факторов приводит к невозможности использования ни звездных, ни солнечных суток для измерения времени с точностью, которая требуется при решении современных научных и технических задач.
90. Как астрономы решили задачу определения точного времени?
Неравномерность вращения Земли заставила астрономов ввести особое – эфемеридное (ньютоновское) время, текущее совершенно равномерно, что позволяет использовать его в уравнениях движения небесных тел.
Началом отсчета шкалы эфемеридного времени служит полдень 31 декабря 1899 года. В основу же счета времени положена эфемеридная секунда, определяемая как 1/31 556 9259747 часть тропического (солнечного) года эпохи 1900 года. Продолжительность эфемеридных суток составляет 86 400 эфемеридных секунд.
91. Где проходит линия изменения даты?
Человек, вернувшийся к отправному пункту из кругосветного путешествия с запада на восток, обнаруживает, что он по своему счету времени опередил местных жителей на одни сутки.
Человек, совершивший кругосветное путешествие в противоположном направлении, теряет одни сутки. Где на Земле появляется новая дата?
Введенная международным соглашением «линия изменения даты» проходит в океане по 180-му меридиану, местами отклоняясь от него, огибая группы островов, мысы и т. д. Именно на этой линии в полночь (по времени 12-го часового пояса) впервые появляется на Земле новое число.
Таким образом, Новый год первыми встречают на российской Чукотке, а последними – на американской Аляске.
При переезде линии изменения даты с запада на восток (например, из Азии в Америку) путешественникам приходится два раза считать одно и то же число, а при обратном переезде – пропускать одно число.
92. Чем современный астрономический счет лет до нашей эры отличается от гражданского?
В настоящее время в международных отношениях и в научных вопросах все народы мира употребляют григорианский календарь и счет лет от «рождества Христова».
В гражданском счете лет перед «первым годом нашей эры» находится «первый год до нашей эры».
В астрономическом же счете первому году нашей эры предшествует нулевой год, который следует за минус первым и т. д.
Это позволяет астрономам сохранить правило определения високосных годов на все время, охватываемое историей человечества. Таким образом, например, Александр Македонский, с точки зрения историка, родился в 356 году до нашей эры, а точки зрения астронома – в минус 355 году.
Малые планеты, кометы и астероиды
Кроме собственно Звезды по имени Солнце и 8 планет в нашей Солнечной системе существуют так же Малые планеты, Кометы и Астероиды.
И в этом подразделе мы для завершения изложения курса ликбеза по Астрономии кратко остановимся и на них.
93. Как образовался пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера?
Между орбитами Марса и Юпитера находится пояс шириной 100–300 миллионов километров, образованный несколькими десятками тысяч каменистых тел – астероидов.
Они обращаются вокруг Солнца, проходя свою орбиту за 3–6 лет. Большая часть из них неправильной формы с размерами от нескольких сантиметров до 100 километров. Существует две гипотезы происхождения астероидов.
По одной гипотезе, астероиды – это остатки планеты, расколовшейся в результате некой катастрофы – например, столкновения с другим массивным телом. Эта гипотетическая планета полу
О времени ее разрушения, как утверждают сторонники гипотезы, свидетельствует Луна: 4 миллиарда лет назад на нее обрушился шквал обломков Фаэтона, отчего образовались гигантские ударные кратеры диаметром до 1000 километров.
Такие же обломки летели и к Земле, но они разрушились в ее плотной атмосфере. Сторонники другой гипотезы происхождения астероидов считают их своего рода планетами, оказавшимися на их нынешних орбитах из-за интенсивных гравитационных процессов вблизи Юпитера.
94. Сколько всего известно астероидов?
В период с 1801 по 1891 год было открыто всего около 200 астероидов. C началом применения фотографии (в 1891 году) их стали открывать в большом количестве. К началу 1987 года было известно уже около 3500 астероидов.
Частота открытия астероидов опять значительно возросла в 1990-е годы – благодаря специальным программам их поиска с использованием автоматических телескопов.
К концу 2000 года было обнаружено более 100 тысяч астероидов, точно определены орбиты около 20 тысяч астероидов, 8 тысячам из которых присвоены собственные имена
95. Какой астероид самый большой?
Самым большим из астероидов основного пояса (между орбитами Марса и Юпитера) является Церера. Он имеет 960 километров в диаметре и массу почти в квинтиллион (миллиард миллиардов) тонн.
Масса Цереры составляет около трети общей массы всех астероидов основного пояса. Цереру считали также и рекордсменом среди всех астероидов Солнечной системы, пока в июне 2002 года в поясе Койпера (за орбитой Нептуна) не был открыт астероид Квавар, диаметр которого составляет около 1250 километров.
В ноябре 2003 года обнаружен еще один транснептуновый объект – Седна, диаметр которого, по оценкам открывателей, «не больше, но и не сильно меньше 1700 километров». В феврале 2004 года последовало открытие еще одного крупного транснептунового объекта – 2004 DW, диаметр которого может достигать 1800 километров.
Окончательно вопрос о самом большом астероиде Солнечной системы запутался 24 августа 2006 года, когда Международный астрономический союз принял решение считать вышеперечисленные небесные тела, а также ряд других объектов (пока точно не установленных) основного пояса астероидов и пояса Койпера не астероидами, а карликовыми планетами.
По химическому составу астероиды основного пояса подразделяют на три основные группы: углеродные, песчаные и металлические. Углеродные астероиды составляют около 75 процентов общего количества астероидов, песчаные – около 17 процентов.
Меньше всего астероидов, состоящих из металлов. Углеродные астероиды сосредоточены в основном на внешней стороне пояса, песчаные находятся во внутренней зоне, а металлические – в центральной зоне пояса.
96. Есть ли опасность столкновения планеты Земля с Астероидом и каковы возможные последствия такого столкновения?
Да такая опасность для Земли и особенно для людей, ее населяющих есть! И в науке Астрономии она называется Импактное событие!
Импактное событие (англ. impact – «удар, столкновение») – столкновение крупного метеорита, астероида, кометы или иного небесного тела с Землёй или другой планетой. На месте такого столкновения, как правило, образуется кратер.
Импактные события могут быть весьма разрушительны, так как способны вызвать пожар, землетрясение или цунами. По некоторым теориям, именно крупнейшие импактные события стали причиной массовых вымираний.
Импактные события преобразуют горные породы в процессе, называемом импактным, или ударным метаморфизмом. С этим процессом связаны некоторые месторождения полезных ископаемых, к примеру, залежи меди и никеля в кратере Садбери и золотоносные породы гор Витватерсранд.
Несмотря на то, что Земля значительно больше всех известных астероидов и комет, столкновение с телом размером более 3 км может привести к уничтожению цивилизации.
Основные поражающие факторы падающих небесных тел – это:
Ударная волна в атмосфере при взрыве объекта на небольшой высоте, аналогичная ударной волне при ядерном взрыве.
Ударная волна в земной коре – при падении астероида достаточно крупного размера, атмосфера не сможет погасить его огромную скорость. Например, скорость астероида Апофис составляет 30,728 км/с. При массе этого же астероида 2,7·1010 кг его кинетическая энергия составляет 2,4·1019 Дж. Для сравнения, энергия ядерной бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляет 1014 Дж.
Такой удар вызовет землетрясение невиданной силы.
Цунами – в случае падения в океан возникнет цунами.
Резкое похолодание (англ.) – падение крупного тела вызовет выброс в атмосферу кубокилометров породы, которая поднимется в стратосферу и задержит попадание энергии Солнца на Землю.
После падения начнутся пожары, которые усугубят ситуацию. Последствия аналогичны вулканической зиме, примером которой может служить извержение вулкана Тамбора в 1815 году.
Степень опасности от околоземных объектов различна и оценивается по некоторым методикам в зависимости от их размеров, минимальных расстояний сближения с Землёй и вероятности столкновения с ней.
Крупные космические объекты, диаметр которых составляет более километра, грозят человечеству явной глобальной катастрофой в случае столкновения с Землей.
Несколько меньшие астероиды (такие как 325-метровый Апофис и 270-метровый 2007 TU24) способны вызвать несколько меньшие по масштабам последствия. Судя по геологическим данным (разведано несколько сотен ударных кратеров), столкновения с крупными небесными телами в истории нашей планеты случались неоднократно. Падением одного крупного метеорита некоторые учёные объясняют массовое исчезновение живых организмов (около 250 миллионов лет назад).
Другой метеорит, по гипотезе Луиса Альвареса привёл к вымиранию динозавров.
Сравнительно меньшие объекты также представляют серьёзную угрозу Земле, поскольку их взрывы вблизи населённых пунктов в результате ударной волны и нагрева могут привести к значительным разрушениям, соизмеримым с поражением от атомного взрыва.
Только по случайности падение в ненаселённый район Тунгусского метеорита 1908 года не вызвало таких последствий. В 2013 году в результате взрывной волны образовавшейся при падении метеорита Челябинск пострадали более тысячи человек, были выбиты стёкла в значительной части зданий Челябинска.
С начала 1990-х годов данной проблеме уделяют все большее внимание в различных странах мира. Наряду с проведением специальных научно-технических конференций, эти вопросы рассматривались Организацией Объединённых Наций (1995 г.), Палатой лордов Великобритании (2001 г.), в Конгрессе США (2002 г.) и Организацией экономического сотрудничества и развития (2003 г.).
