Откуда мы произошли и куда мы движемся вместе с планетой

Откуда мы произошли и куда мы движемся вместе с
планетой
История вещества, из которого мы состоим
В процессе большого взрыва образовывались только самые лѐгкие элементы: 75% –
водород, около 25% гелий, около 0,01% дейтерия и гелия-3, 10-10 лития, и ничтожные
доли других веществ.
Откуда могло взяться всѐ остальное, что нас окружает?
Путей образования веществ было несколько, но большинство связаны с недрами
древних звѐзд.
Так что всѐ, что нас окружает — от нас самих, до листьев на деревьях, от воздуха,
которым мы дышим до полезных ископаемых в недрах Земли — когда-то было частью
древних звѐзд, которые погибнув во взрывах сверхновых даровали тем самым
вещества, составляющие нашу нам жизнь.
Солнце относится уже к третьему поколению звѐзд.
Наше движение в пространстве
Многие в курсе, что даже сидя на месте, мы движемся вместе с Землѐй, многие смогут
назвать 2 или 3 из этих составляющих движения,
но на самом деле их целых 6:
1) Вращение Земли вокруг своей оси. Период — 1 звѐздные сутки (23 ч 56 мин
4,1 сек).
Эта скорость зависит от широты той местности, на которой вы находитесь, и меняется
от 1674 км/ч для экватора до нуля для географических полюсов (магнитные — немного
от них отличаются). Однако даже находясь на полюсе, вы будете совершать
вращательное движение:
Такая «медленная» по нашим меркам скорость вращения для такой планеты как Земля
вполне заметна — отклонение от сферичности составляет 21,3 км. Вместе с самим
вращением это создаѐт интересный эффект — ускорение свободного падения g на
полюсах составляет 9,832 м/с², а на экваторе — 9,78 м/с² (при стандартном значении
используемом для расчѐтов 9,80665м/с² ), так что на экваторе вы будете весить на 0,5%
меньше, чем на полюсе. Эти, казалось бы незначительные отличия имеют огромное
значение для ракет — ракетоноситель «Союз» с космодрома Куру (5° северной
широты) может выводить на 25-30% полезной нагрузки больше, чем с космодрома
Байконур (45° северной широты), а ведь есть космодромы, которые находятся ещѐ
севернее.
Длительность суток постепенно увеличивается со скоростью 1 секунда в 50 тысяч лет.
Поэтому от привязки к Земным суткам в измерении времени отказались ещѐ в 1967 —
теперь секунда определена как интервал времени, за которое атом цезия-133 переходит
между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния 9 192 631 770 раз. Кстати
метр тоже с 1983 года не привязан к эталонам — теперь он определѐн как 1 / 299 792
458 часть расстояния, которое свет преодолевает за одну секунду. Возможно к
собранию 2018 года Международного комитета мер и весов мы сможем отказаться от
последнего анахронизма — эталона веса (его хотят выразить из постоянной Планка
равной 6,62606x, где значение x будет определено комитетом CODATA).
2) Следующая составляющая — вращение Земли вокруг Солнца. Период — 1
сидерический год (365,2564 суток)
Земля двигается со скоростью 29,78 км/с, эта скорость незначительно увеличивается с 3
января до 3 июля, а затем снижается до прежнего уровня. Орбита Земли очень близка к
круговой, благодаря чему на Земле совсем небольшие (по космическим меркам)
перепады температур.
Чтобы определить, куда мы в данный момент движемся, необходимо отложить от
текущего положения Солнца 90° вправо (для жителей южного полушария —
откладывать придѐтся влево).
Движение Солнца по созвездиям.
3) Движение Солнечной системы относительно звѐздных соседей. Период — 66
миллионов лет.
Эта составляющая равняется 19,4 км/с, и направлена (в данный момент) в направлении
созвездия Геркулеса, на границе с созвездием Лиры, направление — α = 270°, β = +30°
(здесь и далее направление задаѐтся относительно галактики). Эта составляющая
интересна тем, что она направлена перпендикулярно плоскости Млечного пути, и
Солнце то поднимается над галактическим диском, то опускается под него, пересекая
его каждые 33 миллиона лет.
4) Движение Солнца вокруг цента галактики. Период — 225-250 миллионов
лет.
Солнце вращается вокруг цента Млечного пути с огромной скоростью — около 220
км/с, однако из-за ещѐ более гигантского радиуса — 27 200 световых лет, это очень
медленный процесс. Для сравнения — приматы появились всего 80 млн лет назад, и за
это время прошла лишь треть от «галактического года». Вся наша история, от первых
наскальных рисунков 40 тысяч лет назад, до выхода человека в космос — прошли за
0,06 градуса ( 3,5 угловых минуты) этого оборота.
5) Движение местной группы галактик.
Мы движемся относительно местной группы со скоростью ≈ 115 км/с, в направлении α
≈ 87°, β ≈ 69°. Период обращения тут уже сложно определить — для этого необходимо
вычислять центр масс наших галактик, что невероятно сложно. А затем высчитывать
движения всех галактик относительно друг друга — что тоже простотой не
отличается…
6) Остаѐтся последнее, и самое фундаментальное движение — движение нашей
галактики относительно самого пространства, как же его измерить? Теория
относительности постулировала то, что мы не сможем определить скорость
своего движения, находясь в инерциальной системе отсчѐта.
И способов решения этой задачи не было, вплоть до 1969 года, когда в реликтовом
излучении не была выявлена дипольная составляющая:
Реликтовое излучение должно было быть анизотропно по всем направлениям, однако в
направлении созвездия Гидры это излучение было «теплее», а в обратном направлении
— «холоднее». Это — и было ответом на этот вопрос, мы смогли измерить последнюю
составляющую нашего движения!
За это время был пройден огромный путь, в изучении реликтового излучения, для его
изучения NASA последовательно отправила два космических телескопа. А после этого
свой телескоп Planck отправила и ESA.
Данные с этих телескопов позволили оценить скорость и направление движения
местного скопления как 627±22 км/с в направлении l = 276±3° долготы, и b = 30±3°
широты. Это также позволило измерить составляющие тѐмной энергии, тѐмной
материи и обычного вещества с точностью до десятых долей %. Позволило узнать
время рождения Вселенной — 13,799 млрд лет с точностью в ±210 млн лет.
Астрофизики на основе данных по движению 800 ближайших к нам галактик уже
оценили направление и скорость движения нашего Млечного пути относительно
крупномасштабной структуры Вселенной. Эти данные позволяют судить о движения
большинства галактик, включая нашу, в направлении к Великому аттрактору —
гравитационной аномалии, состав которой ещѐ плохо изучен.