Премия Просветитель

Zimin Foundation

«Космос. От Солнечной системы вглубь Вселенной»

Мы продолжаем знакомить вас с книгами, вошедшими в премии научно-популярной литературы «Просветитель» 2017 года. Сегодня это «Космос. От Солнечной системы вглубь Вселенной» М. Я. Марова. В ней последовательно и подробно описываются как объекты Солнечной системы, так и другие космические объекты и явления, лежащие за ее пределами. Предлагаем вам познакомиться с первой главой, в которой речь, естественно, идет о Солнце. Фрагменты других книг - участников премии, опубликованные на сайте N + 1 , можно найти .

Солнце как звезда. Общие свойства

Солнце - центральное светило, вокруг которого обращаются все планеты и малые тела Солнечной системы. Это не только центр тяготения, но и источник энергии, обеспечивающий тепловой баланс и природные условия на планетах, в том числе жизнь на Земле. Движение Солнца относительно звезд (и горизонта) изучалось с древних времен, чтобы создавать календари, которые люди использовали, прежде всего, для сельскохозяйственных нужд. Григорианский календарь, в настоящее время используемый почти повсюду в мире, является по существу солнечным календарем, основанным на циклическом обращении Земли вокруг Солнца. Визуальная звездная величина Солнца равна 26,74 m , и оно является самым ярким объектом на нашем небе.

Солнце - рядовая звезда, находящаяся в нашей галактике, называемой просто Галактика или Млечный Путь, на расстоянии 2/3 от ее центра, что составляет 26 000 световых лет, или ~10кпк, и на расстоянии ~25пк от плоскости Галактики. Оно обращается вокруг ее центра со скоростью ~220км/с и периодом 225–250 миллионов лет (галактический год) по часовой стрелке, если смотреть со стороны северного галактического полюса. Орбита является, как предполагают, приблизительно эллиптической и испытывает возмущения галактических спиральных рукавов из-за неоднородных распределений звездных масс. Кроме того, Солнце совершает периодические перемещения вверх и вниз относительно плоскости Галактики от двух до трех раз за оборот. Это приводит к изменению гравитационных возмущений и, в частности, оказывает сильное влияние на устойчивость положения объектов на краю Солнечной системы. Это служит причиной вторжения комет из Облака Оорта внутрь Солнечной системы, что ведет к увеличению ударных событий. Вообще же, с точки зрения различного рода возмущений, мы находимся в довольно благоприятной зоне в одном из спиральных рукавов нашей Галактики на расстоянии ~2/3 от ее центра.

В современную эпоху Солнце расположено вблизи внутренней стороны рукава Ориона, перемещаясь внутри Местного Межзвездного Облака (ММО), заполненного разреженным горячим газом, возможно остатком взрыва сверхновой. Как мы увидим в гл. 10, эту область называют галактической обитаемой зоной. Солнце движется в Млечном Пути (относительно других близких звезд) по направлению к звезде Вега в созвездии Лира под углом приблизительно 60° от направления к галактическому центру; его называют движением к апексу. Интересно, что, так как наша Галактика также перемещается относительно космического микроволнового фонового излучения (CMB - Cosmic Microvawe Background, см. гл. 11) со скоростью 550км/с в направлении созвездия Гидры, результирующая (остаточная) скорость Солнца относительно CMB составляет около 370км/с и направлена к созвездию Льва. Заметим, что Солнце в своем движении испытывает небольшие возмущения от планет, прежде всего Юпитера, образуя с ним общий гравитационный центр Солнечной системы - барицентр, расположенный в пределах радиуса Солнца. Каждые несколько сотен лет барицентрическое движение переключается от прямого (проградного) к обратому (ретроградному).

Солнце сформировалось примерно 4,5 млрд лет назад, когда быстрое сжатие облака молекулярного водорода под действием гравитационных сил привело к образованию в нашей области Галактики переменной звезды первого типа звездного населения - звезды типа T Тельца (T Tauri). После начала в солнечном ядре реакций термоядерного синтеза (превращения водорода в гелий) Солнце перешло на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга–Рассела (ГР) (см. гл.6). Солнце классифицируется как желтая карликовая звезда класса G2V, которая кажется желтой при наблюдении с Земли из-за небольшого избытка желтого света в ее спектре, вызванного рассеянием в атмосфере синих лучей. Римская цифра V в обозначении G2V означает, что Солнце принадлежит главной последовательности ГР-диаграммы. Как предполагают, в самый ранний период эволюции, до момента перехода на главную последовательность, оно находилось на так называемом треке Хаяши, где сжималось и, соответственно, уменьшало светимость при сохранении примерно той же самой температуры. Следуя эволюционному сценарию, типичному для звезд низкой и средней массы, находящихся на главной последовательности, Солнце прошло примерно половину пути активной стадии своего жизненного цикла (превращения водорода в гелий в реакциях термоядерного синтеза), составляющего в общей сложности примерно 10 млрд лет, и сохранит эту активность в течение последующих приблизительно 5 млрд лет. Солнце ежегодно теряет 10 -14 своей массы, а суммарные потери на протяжении всей его жизни составят 0,01%.

По своей природе Солнце - плазменный шар диаметром приблизительно 1,5 млн км. Точные значения его экваториального радиуса и среднего диаметра составляют соответственно 695 500 км и 1 392 000 км. Это на два порядка больше размера Земли и на порядок больше размера Юпитера. Средний угловой размер Солнца при наблюдении с Земли равен 31 59 и изменяется в пределах от 31ʹ 27ʹʹ до 32ʹ 31ʹʹ, а наклон оси вращения к эклиптике 7,25°. Солнце вращается вокруг своей оси против часовой стрелки (если смотреть с Северного полюса мира), скорость вращения внешних видимых слоев составляет 7 284 км/час. Сидерический период вращения на экваторе равен 25,38 сут., в то время как период на полюсах намного длиннее - 33,5 сут., т.е. атмосфера на полюсах вращается медленнее, чем на экваторе. Это различие возникает из-за дифференциального вращения, вызванного конвекцией и неравномерным переносом масс из ядра наружу, и связано с перераспределением углового момента. При наблюдении с Земли кажущийся период вращения составляет приблизительно 28 дней.

Дифференциальное вращение влияет на структуру магнитного поля и, в частности, приводит к закручиванию магнитных силовых линий. Петли магнитного поля, проецируемые к поверхности Солнца, вызывают солнечные пятна и протуберанцы. По существующим представлениям, за генерацию солнечного магнитного поля ответственна разновидность магнитного гидродинамического динамо, сочетающего взаимодействие полоидального и тороидального полей во внутренней конвективной зоне Солнца. С механизмом динамо связан 11-летний цикл солнечной активности и изменение полярности магнитного поля Солнца каждые 11 лет.

Фигура Солнца почти сферическая, ее сплюснутость незначительная, всего 9 миллионных долей. Это означает, что его полярный радиус меньше экваториального только на ~10 км. Масса Солнца равна 1,99x10 33 г (~330 000 масс Земли), а средняя плотность составляет 1,41г/см 3 (почти в 4 раза меньше плотности Земли). Солнце заключает в себе 99,86% массы всей Солнечной системы. Ускорение силы тяжести (на экваторе) g=274,0 м/с 2 (27,94g E), вторая космическая скорость V e = 617,7 км/с (в 55 раз больше, чем для Земли).

Эффективная температура солнечной «поверхности» (T eff = 5 777 K) относится к видимому слою - фотосфере, в то время как температура в центре ядра ~1,57x10 7 K, а температура внешней атмосферы (короны) ~5x10 6 K. При столь высоких температурах газы находятся в плазменном состоянии. Фотосфера, в основном, ответственна за все испускаемое излучение, поскольку газ, находящийся выше фотосферы, слишком холодный и слишком разряженный, чтобы излучать существенное количество света. Яркость Солнца огромна, она составляет 3,85x10 33 эрг/с и примерно соответствует планковскому излучению черного тела при температуре ~6 000 K.

Спустя примерно 1 млрд лет после выхода на Главную последовательность (по оценкам между 3,8 и 2,5 млрд лет тому назад) яркость Солнца увеличилась примерно на 30%. Совершенно очевидно, что с изменением светимости Солнца напрямую связаны проблемы климатической эволюции планет. Особенно это касается Земли, температура на поверхности которой, необходимая для сохранения жидкой воды (и, вероятно, происхождения жизни), могла быть достигнута только за счет более высокого содержания в атмосфере парниковых газов, чтобы компенсировать низкую инсоляцию. Эта проблема носит название «парадокса молодого Солнца». В последующий период яркость Солнца (также как и его радиус) продолжали медленно расти. По существующим оценкам, Солнце становится приблизительно на 10% ярче каждые один миллиард лет. Соответственно, поверхностные температуры планет (включая температуру на Земле) медленно повышаются. Примерно через 3,5 млрд лет от настоящего времени яркость Солнца возрастет на 40%, и к этому времени условия на Земле будут подобны условиям на сегодняшней Венере.

В настоящее время количество энергии, приходящейся на единицу площади поверхности Земли (солнечная постоянная, относящаяся к верхней границе атмосферы), составляет 1 368 Вт x м 2 , или ~2 кал x см -2 x мин -1 . Это примерно одна миллиардная часть мощности солнечного излучения. В течение 11-летнего солнечного цикла (см. ниже) солнечная постоянная изменяется незначительно, в пределах ~0,2%, хотя существенно изменяется спектральный состав излучения, прежде всего в УФ- и рентгеновском диапазонах длин волн. Эти небольшие в энергетическом отношении диапазоны оказывают решающее воздействие на состояние верхней атмосферы и околопланетного космического пространства. Атмосфера и облака ослабляют солнечный свет почти экспоненциально, и количество энергии, достигающей земной поверхности, почти на 30% меньше (~1 000 Вт/м 2 , чем при ясной погоде и когда Солнце находится вблизи зенита.

К концу своей жизни Солнце перейдет в состояние красного гиганта. Водородное топливо в ядре будет исчерпано, его внешние слои сильно расширятся, а ядро сожмется и нагреется. Водородный синтез продолжится вдоль оболочки, окружающей гелиевое ядро, а сама оболочка будет постоянно расширяться. Будет образовываться все большее количество гелия, и температура ядра будет расти. При достижении в ядре температуры ~100 миллионов градусов начнется горение гелия с образованием углерода. Это, вероятно, заключительная фаза активности Солнца, поскольку его масса недостаточна для начала более поздних стадий ядерного синтеза с участием более тяжелых элементов - азота и кислорода (см. гл. 6). Из-за сравнительно небольшой массы жизнь Солнца не окончится взрывом сверхновой звезды. Вместо этого будут происходить интенсивные тепловые пульсации, которые заставят Солнце сбросить внешние оболочки, и из них образуется планетарная туманность. В ходе дальнейшей эволюции образуется очень горячее вырожденное ядро - белый карлик, лишенный собственных источников термоядерной энергии, с очень высокой плотностью вещества, который будет медленно охлаждаться и, как предсказывает теория, через десятки миллиардов лет превратится в невидимый черный карлик.

Читайте подробнее:
Маров М. Я. Космос. От Солнечной системы вглубь Вселенной. - М.: Физматлит, 2016.

• Маров М.Я... Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия. (Soviet Robots in the Solar System. Mission Technologies and Discoveries) [Djv-29.6M ] Авторы: Михаил Яковлевич Маров (Mikhail Ya. Marov), Уэсли Теодор Хантресс, мл. (Wesley T. Huntress Jr.). Научное издание. Оформление переплета: Д.Б. Белуха.
  (Москва: Физматлит, 2013)
  Скан: AAW, OCR, обработка, формат Djv: Dmitry7, 2016
• КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ:
  Посвящение (5).
  Предисловие (10).
  Предисловие к русскому изданию (12).
  Благодарности (15).
  I. СЛАГАЮЩИЕ УСИЛИЙ: ЛЮДИ, ОРГАНИЗАЦИИ, ИНСТИТУТЫ, РАКЕТЫ И КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ
  Глава 1. Космическая гонка: первые на Луне, первые на Венере, первые на Марсе (19).
  Глава 2. Ключевые участники (22).
  Глава 3. Ключевые организации (44).
  Глава 4. Ракеты (55).
  Глава 5. Космические аппараты (76).
  II. ОБЪЕДИНЕНИЕ УСИЛИЙ: ПОЛЕТЫ НА ЛУНУ, ВЕНЕРУ И МАРС
  Глава 6. Освобождение от оков земного притяжения. Период: август 1958-сентябрь 1960 года (99).
  Глава 7. Запуски на Марс и Венеру. Период: октябрь 1960-февраль 1961 года (118).
  Глава 8. Новый космический аппарат, новые проблемы. Период: август 1961-ноябрь 1962 года (135).
  Глава 9. Три года разочарований. Период: январь 1963-декабрь 1965 года (153).
  Глава 10. Долгожданные успехи с Луной и Венерой. Период: январь 1966-ноябрь 1968 года (189).
  Глава 11. Достижения космических роботов на фоне «Аполлонов». Период: декабрь 1968-апрель 1970 года (236).
  Глава 12. Посадки на Луну, Венеру и Марс. Период: август 1970-февраль 1972 года (299).
  Глава 13. Новые успехи с Венерой и неудачи с Марсом. Закрытие программы Н-1. Период: март 1972-декабрь 1973 года (344).
  Глава 14. От Луны и Марса к Венере. Период: 1974-1976 годы (376).
  Глава 15. Новые успешные полеты на Венеру. Период: 1977-1978 годы (402).
  Глава 16. И снова на Венеру. Период: 1979-1981 годы (414).
  Глава 17. Радиолокационная съемка поверхности Венеры. Период: 1982-1983 годы (430).
  Глава 18. Исследования Венеры и кометы Галлея. Период: 1984-1985 годы (441).
  Глава 19. Полет к Марсу и его спутнику Фобосу. Период: 1986-1988 годы (472).
  Глава 20. Последнее усилие: «Марс-96». Период: 1989-1996 годы (499).
  Глава 21. Советское наследие лунно-планетных исследований (523).
  Приложение 1. Обозначения первых космических станций (533).
  Приложение 2. Серии советских лунных и планетных космических аппаратов (КА) (535).
  Приложение 3. Хронология автоматических лунных миссий (547).
  Приложение 4. Программы исследования Марса (552).
  Приложение 5. Программы исследований Венеры (555).
  Приложение 6. Эпохальные события в исследовании космоса в XX веке (558).
  Приложение 7. Программы планетных исследований в XX веке (562).
  Приложение 8. Координаты районов спуска и посадки советских лунных и планетных космических аппаратов и последние измеренные значения параметров атмосферы (592).
  Библиография (596).
  Предметный указатель (603).

Аннотация издательства: Программа космических исследований в СССР началась и осуществлялась в первые десятилетия космической эры в обстановке холодной войны и жесткой конкуренции с США за обладание ведущими позициями в мире. Этот период отмечен выдающимися научными и техническими свершениями, достигнутыми благодаря исключительному таланту советских ученых и инженеров, создавших замечательные космические аппараты-роботы и получивших пионерские результаты мирового значения.
Данная книга содержит хронологически полный и объективный анализ этих достижений вместе со сложностями и неудачами при осуществлении технических проектов на фоне советско-американского соперничества в этой области. В книге приведено наиболее полное техническое описание советских лунно-планетных космических аппаратов, дан уникальный анализ программ исследований, технических решений и сценариев полетов, рассмотрены вопросы планирования космических миссий, достигнутые результаты и причины неудач, отражена глубина и техническое совершенство космических проектов, что позволило СССР занять лидирующие позиции в исследованиях Луны и планет автоматическими аппаратами во второй половине XX века.
Для широкого круга читателей, интересующихся проблемами исследования космоса.

Родился в Москве, в 1958 окончил МВТУ. После окончания аспирантуры в Институте физики атмосферы АН СССР работает с 1962 в Институте прикладной математики АН СССР (с 1967 - заведующий отделом физики планет), профессор. Академик Российской академии наук (2008).

Основные труды в области экспериментальной планетной астрономии, изучения структуры, динамики, оптических характеристик и теплового режима планетных атмосфер. Один из инициаторов и научных руководителей многолетней программы исследования планеты Венера с помощью советских автоматических межпланетных станций серии «Венера». Принимал участие в осуществлении первых прямых измерений параметров атмосферы, определении значений температуры и давления у поверхности Венеры. Изучал термодинамическое состояние газа в атмосфере Венеры и выявил ряд важных динамических характеристик, связанных с проблемами теплообмена и планетарной циркуляции. Был участником комплексного эксперимента на спускаемом аппарате автоматической межпланетной станции «Марс-6», на котором проведены первые прямые измерения параметров атмосферы Марса. В области физики верхней атмосферы (аэрономии) выполнил обширный цикл исследований по изучению структуры и динамики земной термосферы, где выявлен ряд новых эффектов и получены их количественные оценки. Предложил оригинальные подходы к моделированию структуры и физико-химических процессов в верхних атмосферах планет с использованием методов многокомпонентной радиационной гидродинамики и химической кинетики, а также к изучению неравновесных элементарных процессов с использованием статистических методов в решении кинетических уравнений. Автор книги «Планеты Солнечной системы» (1981). Принимает активное участие в работах, проводимых в рамках программы «Интеркосмос».

Главный редактор журнала «Астрономический вестник», заместитель председателя Научного совета АН СССР по проблемам Луны и планет, председатель секции «Солнечная система» Астрономического Совета АН СССР (с 1985).

Лауреат Ленинской премии (1970), Государственной премии СССР (1980), премии им. А. Галабера Международной астронавтической федерации (1973).

Михаил Яковлевич Маров (род. 1933) - советский и российский астроном.

Биография

Родился в Москве, в 1958 окончил МВТУ . После окончания аспирантуры в работает с 1962 в АН СССР (с 1967 - заведующий отделом физики планет), профессор. Академик Российской академии наук (2008).

Основные труды в области экспериментальной планетной астрономии, изучения структуры, динамики, оптических характеристик и теплового режима планетных атмосфер . Один из инициаторов и научных руководителей многолетней программы исследования планеты Венера с помощью советских автоматических межпланетных станций серии «Венера». Принимал участие в осуществлении первых прямых измерений параметров атмосферы, определении значений температуры и давления у поверхности Венеры. Изучал термодинамическое состояние газа в атмосфере Венеры и выявил ряд важных динамических характеристик, связанных с проблемами теплообмена и планетарной циркуляции . Был участником комплексного эксперимента на спускаемом аппарате автоматической межпланетной станции «Марс-6 », на котором проведены первые прямые измерения параметров атмосферы Марса . В области физики верхней атмосферы (аэрономии) выполнил обширный цикл исследований по изучению структуры и динамики земной термосферы , где выявлен ряд новых эффектов и получены их количественные оценки. Предложил оригинальные подходы к моделированию структуры и физико-химических процессов в верхних атмосферах планет с использованием методов многокомпонентной радиационной гидродинамики и химической кинетики , а также к изучению неравновесных элементарных процессов с использованием статистических методов в решении кинетических уравнений. Автор книги «Планеты Солнечной системы» (1981). Принимает активное участие в работах, проводимых в рамках программы «Интеркосмос ».

Главный редактор журнала «Астрономический вестник», заместитель председателя Научного совета АН СССР по проблемам Луны и планет, председатель секции «Солнечная система» Астрономического Совета АН СССР (с 1985).

Примечания

Литература

• Колчинский И. Г., Корсунь А. А., Родригес М. Г. Астрономы. Биографический справочник. - Киев: Наукова думка, 1986.

Ссылки

• Профиль Михаила Яковлевича Марова на официальном сайте РАН

Категории:

• Персоналии по алфавиту
• Учёные по алфавиту
• Родившиеся 28 июля
• Родившиеся в 1933 году
• Родившиеся в Москве
• Доктора физико-математических наук
• Члены-корреспонденты АН СССР
• Действительные члены РАН
• Кавалеры ордена Почёта
• Лауреаты Ленинской премии
• Лауреаты Государственной премии СССР
• Астрономы по алфавиту
• Астрономы СССР
• Астрономы России
• Астрономы XX века
• Сотрудники Института прикладной математики РАН

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Мароантсера
• Марович, Светозар

Смотреть что такое "Маров, Михаил Яковлевич" в других словарях:

МАРОВ Михаил Яковлевич - (р. 1933) российский ученый, член корреспондент РАН (1991; член корреспондент АН СССР с 1990). Труды по газовым оболочкам небесных тел, изучению Солнечной системы космическими аппаратами. Ленинская премия (1970), Государственная премия СССР… … Большой Энциклопедический словарь

Маров Михаил Яковлевич - (р. 1933), учёный в области космических исследований, член корреспондент РАН (1990). Труды по газовым оболочкам небесных тел, изучению Солнечной системы космическими аппаратами. Ленинская премия (1970), Государственная премия СССР (1980). * * *… … Энциклопедический словарь

МАРОВ - Михаил Яковлевич (род. 1933), астроном, член корреспондент РАН (1990). Труды по планетарной астрономии, в частности по исследованию атмосфер Венеры и Марса с помощью межпланетных автоматических станций, а также верхних слоев атмосферы Земли.… … Русская история

Маров М. Я. - МÁРОВ Михаил Яковлевич (р. 1933), астроном, ч. к. РАН (1990). Тр. по планетарной астрономии, в частности по иссл. атмосфер Венеры и Марса с помощью межпланетных автоматич. станций, а также верх. слоёв атмосферы Земли. Лен. пр. (1970), Гос. пр.… … Биографический словарь

Лауреаты Ленинской премии - Медаль лауреата Ленинской Премии Лауреаты Ленинской премии Данный список является неполным. Ленинская премия ежегодно присуждалась 22 апреля, в день рождения … Википедия

Действительные члены РАН за всю историю существования - Полный список действительных членов Академии наук (Петербургской Академии наук, Императорской Академии наук, Императорской Санкт Петербургской Академии Наук, Академии наук СССР, Российской академии наук). # А Б В Г Д Е Ё Ж З … Википедия

Ленинская премия в области науки и техники

Ленинская премия СССР - Ленинские премии в СССР одна из высших форм поощрения граждан за наиболее крупные достижения в области науки, техники, литературы, искусства и архитектуры. Содержание 1 История премии 2 Лауреаты 2.1 Премия и … Википедия

Международная Ленинская премия - Ленинские премии в СССР одна из высших форм поощрения граждан за наиболее крупные достижения в области науки, техники, литературы, искусства и архитектуры. Содержание 1 История премии 2 Лауреаты 2.1 Премия и … Википедия

Премия имени В.И. Ленина - Ленинские премии в СССР одна из высших форм поощрения граждан за наиболее крупные достижения в области науки, техники, литературы, искусства и архитектуры. Содержание 1 История премии 2 Лауреаты 2.1 Премия и … Википедия