Звездный параллакс

Предположим, я иду по тропинке, а по бокам растут деревья. Или какие-либо растения. Это будет кора деревьев. Наверное, коричневая, как и должно быть. Вот растения вдоль дороги, их стволы и кора. А на заднем плане расположены горы. За несколько миль. Горы на заднем плане. Мы знаем, что если я иду здесь… Я нарисую себя. Мы знаем, что если я иду вот так… Вот так. Кажется, что деревья движутся намного быстрее, чем горы. Я прохожу мимо одного дерева за другим. Они проносятся мимо меня, может быть, я бегу. Но горы движутся медленней. Суть в том, что при изменении вашего положения кажется, что предметы, которые ближе к вам, движутся быстрее, чем предметы, расположенные вдали. Это свойство называется параллаксом. Параллакс. Мы рассмотрим его в этом видео. Когда вы едете в машине, близкие к вам предметы пролетают мимо вас. Это может быть поворот или что-то ещё, в то время как удаленные предметы смещаются не так быстро. Мы обсудим, как можно использовать параллакс для вычисления удаленности звёзд. Хочу отметить, что этот метод хорош только для относительно близких звёзд. У нас ещё нет достаточно чувствительных инструментов, чтобы использовать параллакс для измерения расстояния до очень удаленных звезд. Но как это делается, как использовать звёздный параллакс — я запишу «звёздный» вот здесь — как вычислить расстояние до звезд с помощью звездного параллакса? Представим нашу солнечную систему. Вот наше солнце в солнечной системе. А вот Земля в некоторый момент года. Скажем, это северный полюс, он как бы выходит здесь из экрана. Так что Земля вращается в этом направлении. Рассмотрим звезду, которая находится вне солнечной системы. Я действительно недооцениваю расстояние до этой звезды. Как мы увидим, или может, вы уже знаете, расстояние до ближайшей звезды от нашей солнечной системы в 250 000 раз больше расстояния между Землёй и солнцем. Так что если рисовать это в масштабе, во-первых, Земля стала бы вот такой незаметной точкой, и вот это расстояние, пришлось бы умножить на 250 000, чтобы получить расстояние до ближайшей звезды. Теперь давайте подумаем, как будет выглядеть звезда с поверхности Земли. Я выберу точку на поверхности. Допустим, Северная Америка здесь, в северном полушарии. Возьмём небольшой участок земли и выясним, каким будет положение звезды. Это участок земли. Пусть здесь будет мой дом, выдающийся с поверхности Земли. А вот здесь стою я. Я рисую всё со стороны, пытаясь соблюсти перспективу. Вот я смотрю вверх. Предположим, что в этот момент времени солнце как раз выходит из-за горизонта. То есть солнце восходит. Я стараюсь нарисовать солнце с моей точки зрения. Помните, что Земля вращается в этом направлении — так, как я её нарисовал, она вращается против часовой стрелки. Но с поверхности Земли будет казаться, что солнце поднимается здесь. Оно восходит на востоке. Как будет выглядеть звезда точно на рассвете в тот день, когда Земля находится здесь? Если посмотреть на эту версию Земли, звезда как бы немного отклонена — не прямо вверх, прямо вверх будет вот это направление, с точки зрения моего дома — сейчас она немного отклонена ближе к солнцу. Если посмотреть в увеличенном масштабе, «прямо вверх» будет выглядеть примерно так. Основываясь на моём измерении, будет казаться, что звезда вот здесь. Она немного отклонена ближе к направлению восхода солнца, к востоку относительно вертикальной оси. Теперь продвинемся на 6 месяцев вперёд, когда Земля находится с другой стороны своей околосолнечной орбиты. Переместимся на 6 месяцев вперёд. Мы вот здесь. Подождём момента дня, когда мы… По сути, этот маленький участок Земли ориентирован в том же направлении, по крайней мере, в нашей галактике. Ориентирован в том же направлении. Что касается этого участка Земли, Земля всё ещё вращается в этом направлении. Но теперь солнце на западе. Солнце будет точно вот здесь. Может быть, так будет понятней. Я изображу эту сторону солнца зеленоватым цветом. Очевидно, солнце не зелёное, но так будет понятно, что теперь солнце будет вот здесь. Солнце теперь будет вот здесь. Участок будет отворачиваться от солнца. Наблюдателю с Земли будет казаться, что солнце садится. Как будто солнце заходит за горизонт. Но как будет выглядеть звезда в этот момент времени? На этой большой диаграмме мы видим, что звезда относительно вертикальной оси находится немного ближе к западу, ближе к стороне этого садящегося солнца. Теперь будет казаться, что она здесь. При наличии довольно точных инструментов можно измерить угол между тем, где была звезда 6 месяцев назад и где она сейчас. Назовём этот угол 2Θ. Почему мы называем его 2Θ? Один угол Θ — угол между звездой и направлением вверх. Так что это будет Θ, и это будет Θ. Если нам известен Θ и расстояние от Земли до солнца, то с помощью основ тригонометрии можно вычислить расстояние до звезды. Вот этот угол Θ равен вот этому углу. Оно смотрит прямо вверх в ночное небо. Это будет угол Θ. Если вы знаете этот угол из основ геометрии, если вот этот угол прямой, это будет равно 90° минус Θ. Вспоминаем основы геометрии. Если вам известно вот это расстояние и вы пытаетесь вычислить это расстояние, расстояние до ближайшей звезды, то мы используем тригонометрическую функцию, связывающую угол, противолежащий известному углу. Мы знаем вот этот угол. И смежный угол мы уже знаем. Это будет расстояние от Земли до солнца, или просто d. Нужно вычислить x. Вспоминаем основы тригонометрии — это полезно, если вы забыли основные тригонометрические соотношения. Синус — это противолежащий катет к гипотенузе. Косинус — это прилежащий катет к гипотенузе. Тангенс — это противолежащий катет к прилежащему. Функция тангенс включает два катета нашего треугольника. То есть тангенс 90 минус Θ, вот этот угол (я запишу)… Итак, вот этот угол равен противолежащему катету — равен x поделить на прилежащий катет, на d. Либо, если нам известно расстояние до солнца, мы умножаем обе части на это расстояние. Получится d умножить на тангенс 90 минус Θ равно x. И можно найти расстояние от нашей солнечной системы до той звезды. Еще раз подчеркну, что речь идёт об огромных расстояниях. Я нарисовал это не в масштабе. На самом деле, расстояние до ближайшей звезды в 250 000 раз больше расстояния до солнца. Так что этот угол будет очень, очень маленьким. Нужны очень хорошие инструменты, чтобы измерить, чтобы наблюдать звёздный параллакс от ближайших звёзд. Инструменты постоянно модернизируются. Сейчас европейцы проводят операцию под названием Гайя, целью которой является высокоточное измерение расстояния до звёзд, удалённых на десятки тысяч световых лет от нас. Результатом станет очень точная карта довольно крупного участка нашей галактики диаметром около 100 000 световых лет. Subtitles by the Amara.org community