Олександр Шевчук. „Астрономічні явища з екстремальними характеристиками: покриття, затемнення, вибухи та спалахи”
Покриття
Інколи під час орбітального руху Місяця його диск закриває зорі та астероїди. Такі події (покриття зір Місяцем) – не рідкісні, а звиклі астрономічні явища. І це не дивно, адже зір на небі (особливо тьмяних) дуже багато, і деякі з них Місяць покриває щодоби. А от покриття Місяцем планет – доволі рідкісне явище, адже планет лише вісім (мал. 1).
Мал. 1. Покриття Місяцем Сатурна
Справжні рекордні покриття – подвійні та потрійні, коли Місяць „затуляє” відразу дві або три планети. Останнє подвійне покриття можна було спостерігати 23 квітня 1998 року на острові Вознесіння, коли Місяць покрив одночасно Венеру та Юпітер. Потрійне покриття планет Місяцем – вкрай рідкісне астрономічне явище (один випадок на десятки тисяч років). Найближча така унікальна подія відбудеться 3 квітня 8745 року, коли Місяць одночасно закриє Меркурій, Венеру та Юпітер.
Окремий випадок – покриття однієї планети іншою. Такі явища надзвичайно рідкісні для багатьох поколінь землян. Востаннє це трапилося 3 січня 1818 року, а наступне відбудеться 22 листопада 2065 року (через 247 років!). В обох випадках Венера покриває Юпітер.
Сонячні та місячні затемнення
Як відомо, затемнення Місяця відбуваються тоді, коли Місяць потрапляє в тінь, яку відкидає Земля (мал. 2). Місяць світиться відбитим сонячним світлом, тому, потрапивши в земну тінь, він практично перестає світитися. Це і є затемнення Місяця (мал. 3), тривалість якого залежить від відстані від Землі до Місяця та відстані від Місяця до Сонця. Орбіти Землі та Місяця еліптичні, тому ці відстані змінюються. Теоретично найдовше повне місячне затемнення триває 107 хвилин 07 секунд. Затемнення 16–17 липня 2000 року впритул наблизилось до максимального значення і тривало 106 хвилин і 24 секунди. Це було чи не найдовше затемнення, а от рекорд у цій категорії належить затемненню 1859 року, що тривало 107 хвилин і 02 секунди!
Мал. 2. Схема затемнення Місяця
Ще один відомий факт: затемнення Сонця відбуваються тоді, коли Місяць затуляє сліпучу поверхню Сонця (мал. 4), і воно неначе гасне (мал. 5). Тривалість повного затемнення Сонця теж залежить від відстані від Землі до Місяця та відстані від Місяця до Сонця. За розрахунками вчених, повне затемнення Сонця не може тривати більше 7 хвилин 32 секунд. Найдовше за останні 1 500 років повне затемнення Сонця очікують 16 липня 2186 року. Його можна буде спостерігати 7 хвилин 29 секунд у дуже короткій смузі над північною Гайаною.
Мал. 3. Повне затемнення Місяця
У конкретному географічному пункті повні сонячні затемнення відбуваються в середньому один раз на 300–400 років. Але і тут є рекорди! Поблизу міста Горно-Алтайськ (Росія) за період із 1952 до 2008 року спостерігали аж три повних сонячних затемнення: 25 лютого 1952 року, 29 березня 2006 року і 1 серпня 2008 року. Інтервал між двома останніми затемненнями склав приблизно 2,5 роки (і це теж рекорд!).
Мал. 4. Схема затемнення Сонця
Спалахи на Сонці та у глибинах Всесвіту
Спалах на Сонці – вибуховий процес виділення кінетичної, світлової та теплової енергії в атмосфері Сонця (мал. 6). Спалахи так чи інакше охоплюють всі шари сонячної атмосфери: фотосферу, хромосферу й корону. Енерговиділення потужного сонячного спалаху може сягати 6×1025 джоулів. Для порівняння: приблизно стільки електроенергії споживає людство за 1 млн років. Найпотужніший (8×1026 джоулів) станом на 2020 рік спалах на Сонці зареєстрований 4 листопада 2003 року. За сучасних темпів енергоспоживання земній цивілізації знадобиться приблизно 14 млн років, щоб спожити таку кількість енергії.
Мал. 5. Повне затемнення Сонця
Але спалахи на Сонці, навіть найпотужніші, – дитячі іграшки порівняно зі справжніми монстрами – гамма-спалахами. Під час гамма-спалахів розвивається найбільша потужність випромінення енергії у Всесвіті (мал. 7). Свою назву вони отримали через те, що максимум енергії під час такого спалаху виділяється в гамма-діапазоні – дуже короткохвильовій частині електромагнітних хвиль (з довжинами меншими, ніж у рентгенівських променів).
Мал. 6. Спалах на Сонці
Гамма-спалахи зазвичай тривають частки секунди, рідко – декілька секунд. Їхня природа поки що є загадкою для вчених. Можливо, гамма-спалахи супроводжують процеси злиття надмасивних чорних дір масою в мільйони та мільярди мас Сонця. Але навіть у цій феноменальній категорії є свої рекордсмени. Знайомтесь: GRB 190114C – найпотужніший вибух у Всесвіті, зареєстрований у січні 2019 року. Суперявище GRB 190114C відбулось у галактиці, яка знаходиться від нас на відстані 4,5 млрд світлових років. За інформацією на сайті телескопа Hubble, енергія цього гамма-спалаху в 1 трлн разів перевищила енергію фотонів видимого світла! Підраховано, що всього за декілька секунд вивільнилася енергія більша за ту, яку Сонце здатне виробити за все своє життя – 10 млрд років. Зважте, що сам вибух тривав лише 1 380 секунд!
Гамма-спалахи супроводжуються потоками елементарних частинок і ядер атомів, кінетична енергія руху яких така грандіозна, що й не зрівняється з тими значеннями енергії, які вчені спромоглися досягти на найновіших суперприскорювачах на кшталт Великого адронного колайдера (ВАК). Які сили і поля розганяють частинки та ядра атомів до таких неймовірних енергій, ми поки що не знаємо.
Енергія елементарної частинки з емоційною назвою Oh-My-God („О Боже мій!”) – рекордсмен з ультрависокою енергією – 48 джоулів. Вона зареєстрована 15 жовтня 1991 року. Таку енергію має тіло масою 1 кг, що рухається зі швидкістю 4 м/с. Частинка Oh-My-God мала таку високу кінетичну енергію, що переміщалася у просторі зі швидкістю, яка складає 99,99999999999999999999951 % від швидкості світла. Ця швидкість така велика, що пролетівши в космічному просторі один мільярд років, частинка відстала би від фотона – найшвидшого в природі „спринтера” – лише на 15 м!
Мал. 7. Гамма-спалах. Ілюстрація
Космічні вибухи
За сучасними уявленнями, масивні зорі масою понад 10 мас Сонця в кінці життя, вичерпуючи запаси енергії, що виділяється в їхніх надрах внаслідок реакцій термоядерного синтезу, втрачають рівновагу і катастрофічно стискаються. Під час цього вони висвічують колосальну енергію за короткий проміжок часу: дні чи тижні. Такі вибухоподібні процеси називають явищем наднової (мал. 8). На короткий час наднова засвічує всю галактику, в якій вона розташована. Сонцю потрібно 10 млрд років для вироблення енергії, яка вивільняється під час утворення типової наднової.
Мал. 8. Вибух наднової. Ілюстрація
Найбільш потужні наднові називають гіперновими. Ймовірно, явище гіпернової виникає під час вибуху зорі, маса якої щонайменше у 100 разів перевищує масу Сонця. Рекордсменкою в цій категорії на квітень 2020 року є гіпернова SN 2016 aps. На щастя, вона вибухнула від нас на відстані, яку світло долає за 3,6 млрд років. У максимумі блиску SN 2016 aps випромінювала світла майже в 10 разів більше, ніж наша галактика Чумацький Шлях, у якій астрономи налічують 300 млрд зір! Якби відстань до цієї наднової була у 10 000 разів меншою, земна цивілізація припинила би своє існування…
Поширити
Схожі публікації
Космічні апарати-дослідники і не тільки…
7 березня 2009 року з космодрому на мисі Канаверал запустили ракету-носій „Delta-2” з космічним телескопом „Керlеr” на борту. Маса телескопа становить 1 052,4 кг. Основна мета проєкту полягала у виявленні екзопланет земного типу, а також у визначенні параметрів орбіт планет шляхом реєстрації періодичного послаблення зоряного світла під час транзиту.
Дослідження астероїдів і комет (головне про головне)
„Deep Impact” – космічний апарат НАСА, головна місія якого – вивчення комети Темпеля 1. Його запустили 12 січня 2005 року. До комети „Deep Impact” наблизився у липні 2005 року. Від нього відокремився мідний снаряд масою 370 кг – модуль „Impactor” – і на швидкості 10,3 км/c зіштовхнувся з ядром...
Космічні місії до планет (головне про головне)
„Voyager-1” – роботизований космічний апарат НАСА, запущений 5 вересня 1977 року для дослідження Сонячної системи та простору за її межами. Його початкове завдання – дослідження Юпітера та Сатурна.