Расстояние от земли до ближнего космоса. Расстояния в космосе

Все дело в том, что мы воспринимаем объекты, имеющие определенные размеры, а космос символизирует исключительную бесконечность, это материальная часть, поддающаяся исследованию, то есть находящаяся относительно близко от Земли. Поэтому и появились такие понятия, как дальний (глубокий космос ) и ближний космос.

Ближний космос

Исследуемые и просто находящиеся объекты Солнечной системы, некоторые из них мы видим невооруженным глазом, а главное, они доступны для изучения. Благодаря развитию технологического процесса появляется все больше возможностей для тщательного изучения небесных тел и явлений, происходящих во Вселенной. Расстояние ближнего космоса можно измерить астрономическими единицами. Она равняется расстоянию от Солнца до планеты Земля - 149 597 900 км. Просто фантастические цифры, но для космического пространства вполне допустимые.

Дальний космос

Все, что находится за пределами Солнечной системы, мы называем непостижимым - это глубокий космос . Нет такой единицы измерения, чтобы вычислить те огромные расстояния, на которых от нас находятся другие объекты. По мнению ученых, космос составляет бесчисленное количество галактик, что в переводе с греческого означает «молочный». Так и называется наша галактика, в которой находится Земля и все планеты Солнечной системы «Млечный Путь». Помимо планет здесь расположено 400 миллиардов звезд. Диаметр Млечного Пути составляет 100 000 световых лет. Что тогда говорить о расстояниях между галактиками, цифры представить невозможно такие.

Сегодня мы не имеем возможность досконально изучить объекты, находящиеся в других галактиках, поэтому говорить о них можем лишь абстрактно. Каждый раз, когда речь заходит о космосе мы представляем его таинственным и загадочным, возможно когда-нибудь человечество сможет ответить на 3 главных вопроса:

Есть ли жизнь за пределами планеты Земля?
С чего началось образование космоса?
Где границы Вселенной?

Мир галактик и звезд

Звездный путь глубокий космос - это мир звезд и галактик, пространство, где земное притяжение совершенно не ощущается. Кораблю для полета в дальний космос нужно разогнаться до скорости 11,2 км/с, для выхода из Солнечной системы - 16,6 км/с. Аппараты, предназначенные для полета в дальний космос, как правило, улетают туда безвозвратно. Также как организм человека состоит из клеток, космос из звезд, которые образуются из рассеянных масс и умирают в результате взрыва. Однако свет такой звезды, которой давно уже нет мы можем видеть еще несколько лет. Мы знаем совсем немного еще про глубокий космос , но исследования в этой области продолжаются.

Невероятных размеров области газа, скапливающегося между звездами, ими же подсвечиваются, создавая фантастически красивые и загадочные силуэты, это боги глубокого космоса . Тайн у Вселенной великое множество, одна из самых загадочных - Черные дыры. Уникальны и интересны они тем, что поглощают в свое пространство абсолютно все, газ, свет, любую материю, химические вещества.

Желание улететь и познать дальний космос всегда говорит о том, что мы практически ничего не знаем еще об этом пространстве и, чтобы его изучить потребуются десятилетия, так же как много времени нужно для создания аппарата, способного доставить человека на такие расстояния.

Слова "дальний космос" вызывают образы исследования и разведки дальних уголков галактики. Эта романтическая идея немного верна; дальний космос относится к космосу за пределами нашей . Дальний космос может иногда относиться к межзвездному пространству, которое является любым пространством снаружи звезды и ее планетной системы. - это пространство в планетной системе до , где межпланетное пространство сменяется межзвездным пространством. Гелиопауза - это часть гелиосферы, которая является своего рода щитом, защищающим Солнечную Систему от излучений (). Дальний космос - это сочетание межзвездного пространства и межпланетного пространства от всех других солнечных систем, за исключением нашей.

Межзвездное пространство, и дальний космос для той материи, - это не пустой вакуум, в который картины заставляют нас поверить. Оно заполнено межзвездной средой (МЗС). Межзвездная среда - это газ и пыль, которые занимают межзвездное пространство. Это очень разреженная смесь космических излучений, магнитных полей, ионов, пылинок и других молекул. Плотность материи изменяется в зависимости от того, где она находится. Она плотнее ближе к планетной системе со средней плотностью миллион частиц на каждый кубический метр. Газ в межзвездной среде состоит приблизительно из 89% водорода, 9% гелия и 2% других более тяжелых веществ, в том числе крошечных количеств металлов.

Астрономы пытались определить природу межзвездного пространства в течение веков - по крайней мере с 1600-х годов - но их усилиям препятствовали ограниченные инструменты и технологии, которые им были доступны. Межзвездная среда важна для астрофизиков, потому что она помогает им определить, как быстро солнечная система расходует свои газы, и из этого, насколько долгая продолжительность ее звездообразования.

В дополнение к межзвездному пространству, дальний космос включает межгалактическое пространство. Межгалактическое пространство относится к пространству (космосу) между галактиками. Межгалактическое пространство почти совершенно пустое и очень близко к абсолютному вакууму (абсолютной пустоте). Плотность вещества в межгалактическом пространстве - межгалактической среде - отличается в различных местах. Есть более высокая плотность межгалактической среды ближе к звездным системам, потому что большая часть среды приходит от солнечных ветров и других обломков (космического мусора) из планетной системы. Астрономы полагают, что газ в межгалактической среде - это ионизированный газ, в результате его относительно высоких температур. Дальний космос имеет определенную привлекательность, намекая на неизвестное и загадочное, одну из причин, почему он всегда привлекал людей.

Уровень моря - 101,3 кПа (1 атм.; 760 мм рт. ст атмосферного давления), плотность среды 2,7·1019 молекул на см³.
0,5 км - до этой высоты проживает 80 % человеческого населения мира.
2 км - до этой высоты проживает 99 % населения мира.
2-3 км - начало проявления недомоганий (горная болезнь) у неакклиматизированных людей.
4,7 км - МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров.
5,0 км - 50 % от атмосферного давления на уровне моря.
5,3 км - половина всей массы атмосферы лежит ниже этой высоты (немного ниже вершины горы Эльбрус).
6 км - граница постоянного обитания человека, граница наземной жизни в горах.
6,6 км - самая высоко расположенная каменная постройка (гора Льюльяильяко, Южная Америка).
7 км - граница приспособляемости человека к длительному пребыванию в горах.
8,2 км - граница смерти без кислородной маски: даже здоровый и тренированный человек может в любой момент потерять сознание и погибнуть.
8,848 км - высочайшая точка Земли гора Эверест - предел доступности пешком.
9 км - предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом.
12 км - дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в космосе (одинаковое время потери сознания ~10-20 с); предел кратковременного дыхания чистым кислородом без дополнительного давления; потолок дозвуковых пассажирских лайнеров.
15 км - дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе.
16 км - при нахождении в высотном костюме в кабине нужно дополнительное давление. Над головой осталось 10 % атмосферы.
10-18 км - граница между тропосферой и стратосферой на разных широтах (тропопауза). Также это граница подъёма обычных облаков, дальше простирается разрежённый и сухой воздух.
18,9-19,35 - линия Армстронга - начало космоса для организма человека - закипание воды при температуре человеческого тела. Внутренние телесные жидкости на этой высоте ещё не кипят, поскольку тело генерирует достаточно внутреннего давления, чтобы предотвратить этот эффект, но могут начать кипеть слюна и слёзы с образованием пены, набухать глаза.
19 км - яркость тёмно-фиолетового неба в зените 5 % от яркости чистого синего неба на уровне моря (74,3-75 свечей против 1500 свечей на м²), днём могут быть видны самые яркие звёзды и планеты.
20 км - интенсивность первичной космической радиации начинает преобладать над вторичной (рождённой в атмосфере).
20 км - потолок тепловых аэростатов (монгольфьеров) (19 811 м).
20-22 км - верхняя граница биосферы: предел подъёма в атмосферу живых спор и бактерий воздушными потоками.
20-25 км - яркость неба днём в 20-40 раз меньше яркости на уровне моря, как в центре полосы полного солнечного затмения и как в сумерки, когда Солнце ниже горизонта на 9-10 градусов и видны звёзды до 2-й звёздной величины.
25 км - днём можно ориентироваться по ярким звёздам.
25-26 км - максимальная высота установившегося полёта существующих реактивных самолётов (практический потолок).
15-30 км - озоновый слой на разных широтах.
34,668 км - официальный рекорд высоты для воздушного шара (стратостата), управляемого двумя стратонавтами (Проект Страто-Лаб, 1961 г.).
35 км - начало космоса для воды или тройная точка воды: на этой высоте вода кипит при 0 °C, а выше не может находиться в жидком виде.
37,65 км - рекорд высоты существующих турбореактивных самолётов (Миг-25, динамический потолок).
38,48 км (52 000 шагов) - верхняя граница атмосферы в 11 веке: первое научное определение высоты атмосферы по продолжительности сумерек (араб. учёный Альгазен, 965-1039 гг.).
39 км - рекорд высоты стратостата, управляемого одним человеком (Ф. Баумгартнер, 2012 г.).
45 км - теоретический предел для прямоточного воздушно-реактивного самолёта.
48 км - атмосфера не ослабляет ультрафиолетовые лучи Солнца.
50 км - граница между стратосферой и мезосферой (стратопауза).
51,694 км - последний пилотируемый рекорд высоты в докосмическую эпоху (Джозеф Уокер на ракетоплане X-15, 30 марта 1961 г.)
51,82 км - рекорд высоты для газового беспилотного аэростата.
55 км - атмосфера не воздействует на космическую радиацию.
40-80 км - максимальная ионизация воздуха (превращение воздуха в плазму) от трения о корпус спускаемого аппарата при входе в атмосферу с первой космической скоростью.
70 км - верхняя граница атмосферы в 1714 г. по расчёту Эдмунда Галлея на основе данных альпинистов, законе Бойля и наблюдений за метеорами.
80 км - граница между мезосферой и термосферой (мезопауза): высота серебристых облаков.
80,45 км (50 миль) - официальная высота границы космоса в США.
100 км - официальная международная граница между атмосферой и космосом - линия Кармана, определяющая границу между аэронавтикой и космонавтикой. Аэродинамические поверхности (крылья) начиная с этой высоты не имеют смысла, так как скорость полёта для создания подъёмной силы становится выше первой космической скорости и атмосферный летательный аппарат превращается в космический спутник. Плотность среды на этой высоте 12 триллионов молекул на 1 дм³

Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, рядом — это по звёздным меркам.

Расстояние до Солнца

ещё за двести лет до нашей эры попытался определить расстояние до . Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил космический аппарат Кассини в 1672 году. Были измерены положения во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи радиолокации , выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца.

Сейчас нам известно, что расстояние от земли до Солнца — 149 597 870 691 метр. Это значение называется астрономической единицей, и оно является фундаментом для определения космических расстояний по методу звёздных параллаксов.

Многолетние наблюдения также показали, что Земля отдаляется от Солнца примерно на 15 метров в 100 лет.

Расстояния до ближайших объектов

Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, радиоволны долетают до за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.

Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей принято проводить измерения в астрономических единицах.

Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до всего 0,387 а.е., а до – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – – всего 39,518 а.е.

До Луны расстояние с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.

Средний космос

Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.

Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.

Все космические объекты мы наблюдаем в их далёком прошлом, и чем дальше наблюдаемый объект, тем дальше в прошлое мы смотрим. Пока свет летит от далёкой звезды до нас, проходит столько времени, что возможно в настоящий момент этой звезды уже не существует!

Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – только через 650 лет.

Имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра , за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.

Дальний космос

Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) - от параллактической секунды Это та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″. . Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, бо льшие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод. В основе этого метода находятся свойства окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А видимой 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!

Измерения из космоса

Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов изменились ранее известные параметры. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк.

Что представляет собой планета Венера, закрытая от наблюдателей на Земле плотной атмосферой? Как выглядит поверхность Марса и каков состав марсианской атмосферы? На эти вопросы не могли дать ответ телескопы. Но всё изменилось с появлением радиолокации.

Оказалось, что радиоволны , посылаемые радиолокаторами с Земли, отражаются от космических тел так же, как и от земных объектов. Направляя радиосигналы на определённое астрономическое тело, и анализируя отражённые от него сигналы, можно получить информацию о космическом объекте.

Так появилась радиолокационная радиоастрономия, исследующая планеты и их спутники, кометы, астероиды и даже солнечную корону с помощью радиосигналов.

Ближний и дальний космос

Часто выделяют ближний и дальний космос. Граница между ними весьма условна.

Ближним называют космос, исследуемый космическими летательными аппаратами и межпланетными станциями, а дальним считают космос за пределами Солнечной системы. Хотя чёткая граница между ними не установлена.

Считается, что ближний космос находится над атмосферным слоем Земли, вращающимся вместе с ней и называемым околоземным пространством. В ближнем космосе уже нет атмосферы, но на все объекты, находящиеся в нём, всё ещё действует гравитационное поле нашей планеты. И чем дальше от Земли, тем меньшим становится это влияние.

Объекты дальнего космоса – звёзды, галактики, туманности, чёрные дыры, располагающиеся за пределами Солнечной системы.

Ближний космос населяют планеты Солнечной системы, спутники, астероиды, кометы, Солнце. По космическим понятиям расстояние между ними и Землёй считается небольшим. Поэтому их возможно исследовать с помощью радиолокаторов, расположенных на Земле. Это специальные мощные РЛС, называемые планетными радиолокаторами .

Радиолокационное исследование ближнего космоса

Центр дальней космической связи в Евпатории

Космические радиолокаторы работают по такому же физическому принципу, что и обычные наземные радиолокаторы, обслуживающие морские суда и самолёты. Радиопередающее устройство планетного радиолокатора генерирует радиоволны, которые направляют на исследуемый космический объект. Отражённые от него эхо-сигналы улавливаются приёмным устройством.

Но из-за огромного расстояния отражённый от космического объекта радиосигнал становится значительно слабее. Поэтому передатчики на планетных радиолокаторах имеют очень большую мощность, антенны - большие размеры, а приёмники - очень высокую чувствительность. Так, например, диаметр зеркала радиоантенны в Центре дальней космической связи под Евпаторией равен 70 м.

Первой планетой, которую исследовали с помощью радиолокации, стала Луна. Кстати, идея послать радиосигнал на Луну, а затем принять его отражение, возникла ещё в 1928 г. и была выдвинута русскими учёными Леони́дом Исаа́ковичем Мандельшта́моми Никола́ем Дми́триевичем Папале́кси. Но технически реализовать её в то время было невозможно.

Леонид Исаакович Мандельштам

Николай Дмитриевич Папалекси

Это удалось сделать в 1946 г. американским и венгерским учёным независимо друг от друга. Радиосигнал, посланный с мощного радиолокатора в сторону Луны, отразился от её поверхности и вернулся на Землю через 2,5 секунды. Этот эксперимент позволил вычислить точное расстояние до Луны. Но вместе с этим по картинке отражённых волн удалось определить и рельеф её поверхности.

В 1959 г. были получены первые сигналы, отражённые от солнечной короны. В 1961 г. сигнал радиолокатора отправился в сторону Венеры. Радиоволны, обладающие высокой проницательностью, проникли сквозь её плотную атмосферу и позволили «увидеть» её поверхность.

Затем было начато исследование Меркурия, Марса, Юпитера и Сатурна. Радиолокация помогла определить размеры планет, параметры их орбит, диаметры и скорость их вращения вокруг Солнца, а также исследовать их поверхности. С помощью РЛС были установлены точные размеры Солнечной системы.

Радиосигналы отражаются не только от поверхностей небесных тел, но и от ионизированных следов метеорных частиц в атмосфере Земли. Чаще всего эти следы появляются на высоте около 100 км. И хотя существуют они от 1 до нескольких секунд, этого достаточно, чтобы с помощью отражённых импульсов определить размер самих частиц, их скорость и направление.