Вращается ли Солнце вокруг своей оси? Вокруг чего вращается Солнце.

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.

Земля всегда находится в движении. Хотя кажется, что мы стоим неподвижно на поверхности планеты, она беспрерывно вращается вокруг своей оси и Солнца. Это движение не чувствуется нами, так как оно напоминает полет в самолете. Мы движемся с той же скоростью, что и самолет, поэтому не ощущаем, что движемся вообще.

С какой скоростью Земля вращается вокруг своей оси?

Земля делает один оборот вокруг своей оси почти за 24 часа (если быть точными, то за 23ч 56мин 4,09сек или 23,93 часа) . Поскольку окружность Земли на составляет 40075 км, то любой объект на экваторе вращается со скоростью приблизительно 1674 км в час или примерно 465 метров (0,465 км) в секунду (40075 км делим на 23,93 часа и получаем 1674 км в час) .

На (90 градусах северной широты) и (90 градусах южной широты), скорость фактически равна нулю, потому что точки полюсов вращаются на очень медленной скорости.

Для того чтобы определить скорость на любой другой широте, просто умножьте косинус широты на скорость вращения планеты на экваторе (1674 км в час). Косинус 45 градусов равен 0,7071, таким образом, умножаем 0,7071 на 1674 км в час и получаем 1183,7 км в час .

Косинус необходимой широты легко определить с помощью калькулятора или посмотреть в таблице косинусов.

Скорость вращения Земли для других широт:

• 10 градусов: 0.9848×1674=1648,6 км в час;
• 20 градусов: 0.9397×1674=1573,1 км в час;
• 30 градусов: 0.866×1674=1449,7 км в час;
• 40 градусов: 0.766×1674=1282,3 км в час;
• 50 градусов: 0.6428×1674=1076,0 км в час;
• 60 градусов: 0.5×1674=837,0 км в час;
• 70 градусов: 0.342×1674=572,5 км в час;
• 80 градусов: 0.1736×1674=290,6 км в час.

Циклическое торможение

Все циклично, даже скорость вращения нашей планеты, которую геофизики могут измерить с точностью до миллисекунд. Вращение Земли, как правило, имеет пятилетние циклы замедления и ускорения, и последний год цикла замедления часто взаимосвязан со всплеском землетрясений по всему миру.

Так как 2018 год является последним в цикле замедление, ученые ожидают в этом году рост сейсмической активности. Корреляция не является причинно-следственной связью, но геологи всегда ищут инструменты, чтобы попытаться предсказать, когда произойдет очередное мощное землетрясение.

Колебания земной оси

Земля при вращении совершает небольшие колебания, поскольку ее ось дрейфует на полюсах. Было замечено, что дрейф земной оси ускорился с 2000 года, двигаясь со скоростью 17 см в год на восток. Ученые установили, что ось по-прежнему движется на восток вместо того, чтобы двигаться вперед и назад из-за комбинированного эффекта таяния Гренландии и , а также потери воды в Евразии.

Дрейф оси, как предполагается, особенно чувствителен к изменениям, происходящим на 45 градусах северной и южной широты. Это открытие привело к тому, что ученые наконец смогли ответить на давний вопрос о том, почему ось вообще дрейфует. Колебание оси на Восток или Запад было вызвано сухими или влажными годами в Евразии.

Что вокруг чего вращается?

Долгое время считалось, что Земля плоская. Потом возникло учение о геоцентрической системе мира, согласно которой Земля является круглым небесным телом и центром вселенной. Гелиоцентрическая система (модель) мира была предложена польским астрономом Николаем Коперником еще в 16 веке. Согласно этой теории Солнце, а не Земля является центром вселенной. В современной астрономии геоцентрическая система мира объясняет строение нашей Солнечной системы, где Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца.

Но это не единственное «вращательное движение» происходящее в космосе. Чтобы понять, что вокруг чего вращается, предлагаем вам разобраться в сути гелиоцентрической системы мира и устройстве Солнечной системы.

Солнечная система

Солнечная система - это одна из многочисленных звездно-планетарных систем космоса. Это система, в которой находится наша планета Земля. Солнце - звезда, являющаяся центром системы. Все планеты и их спутники движутся по круговым и эллиптическим орбитам вокруг этой звезды.

Планеты Солнечной системы

Все планеты нашей системы можно разделить на внутренние и внешние. Это деление обусловлено отношением планет к Земле. Внутренние планеты (их две: Меркурий и Венера) расположены к Солнцу ближе, чем наша планета и вращаются вокруг него внутри Земной орбиты. Их можно наблюдать только на малом расстоянии от Солнца. Остальные планеты вращаются вокруг Солнца вне земной орбиты и видны на любых расстояниях.

По удаленности от Солнца планеты расположены в следующем порядке:

1. Меркурий;
2. Венера;
3. Земля;
4. Марс;
5. Юпитер;
6. Сатурн;
7. Уран;
8. Нептун.

До последнего времени в состав планет Солнечной системы входил и Плутон. Однако согласно последним исследованиям данное небесное тело было классифицировано как карликовая планета, входящая в группу малых планет нашей системы. Еще одна известная малая планета Солнечной системы - Церера. Она находится в поясе астероидов.

Планеты вращаются вокруг солнца и вокруг собственной оси. Время оборота планеты вокруг солнца составляет 1 звездный год, а вокруг собственной оси - 1 звездные сутки. У каждой планеты разная скорость вращения как по орбите, так и вокруг оси. На некоторых планетах сутки длятся дольше года.

Спутники планет и пояс астероидов

У всех планет Солнечной системы кроме Венеры и Меркурия есть спутники. Это небесные тела, которые вращаются по своим орбитам вокруг планет. У Земли только один спутник - Луна. У остальных планет спутников больше. У Марса - 2, у Нептуна - 14, у Урана - 27, у Сатурна - 62, у Юпитера - 67.

Кроме того, у таких планет, как Сатурн, Юпитер, Уран и Нептун есть кольца - опоясывающие планеты пояса, состоящие из ледяных частиц, газа и пыли. И спутники, и частицы колец вращаются вокруг своих планет, но вместе с ними они вращаются вокруг солнца.

Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов - скопление малых тел Солнечной системы, движущихся вокруг Солнца по общей орбите. Некоторые астероиды тоже имеют свои спутники, вращающиеся вокруг них.

Солнце

Солнце - это звезда, которая является центом Солнечной системы. Все небесные тела этой системы (планеты со своими спутниками, карликовые (малые) планеты, метеориты, астероиды со спутниками, кометы, метеориты и космическая пыль) вращаются вокруг Солнца.

Являясь центром Солнечной системы, Солнце тоже не остается неподвижным. Оно вместе со всеми вращающимися вокруг него телами движется по эклиптике вокруг центра галактики, частью которой оно является. Наша галактика называется Млечный путь и имеет форму диска. Так вот Солнце и остальные звезды галактики вращаются вокруг ее ядра - центра. За время своего существования солнце сделало примерно 30 оборотов вокруг галактики.

В то же время относительно других звезд Солнце остается неподвижным, так как они тоже вращаются вокруг центра галактики.

Но и Млечный путь вращается вокруг более объемных космических объектов, объединенных в группу под названием Местное сверхскопление Девы.

Так что все в космосе вокруг чего-то да вращается. Луна вокруг Земли, Земля вокруг Солнца, Солнце вокруг ядра галактики, и так далее. Такая вот непрерывная космическая круговерть. И мы с вами являемся частью этой круговерти.

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.

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.