Колко тежи Слънцето и дали учените са го претеглили?
Слънцето не е просто звезда, то съставлява 99,8% от масата на цялата Слънчева система. То е 330 000 пъти по-тежко от Земята и неговата гравитация управлява придвижването на планетите, кометите и даже на далечните метеорити. Но по какъв начин въобще може да се мери тежестта на една звезда, в случай че тя е някъде надалеч в космоса и не може да се сложи на кантара? Оказва се, че учените са намерили метод – и не са им били нужни великански галактически принадлежности, с цел да го създадат. Всичко е решено от законите на физиката, открити преди няколко века, и простата, само че гениална логичност.
Определянето масата на Слънцето е помогнало да се изчислят орбитите на спътниците и сондите, да се разбере еволюцията на звездите и да се изследват други планетни системи От везните към галактическите закони: по какъв начин се пресмята масата
Хората са теглили предметите още от древността – първо на елементарни лостови везни, след това на пружинни везни, а по-късно и на електронни везни. Но какво да вършим, когато обектът е цяла планета или звезда?
Първата стъпка към разгадаването на този проблем са законите на Кеплер, открити през XVII век. Немският астроном Йоханес Кеплер вижда, че планетите се движат по елипси, и извежда 3 математически закона за тяхното придвижване.
Най-важен за нас е третият закон: „ квадратите на интервалите на циркулиране на планетите към Слънцето се отнасят, както кубовете на огромните им полуоси до Слънцето “. Казано по-просто, колкото по-далеч от Слънцето се намира една планета, толкоз по-бавно се движи тя. Но Кеплер не е знаел за какво става това.
Схематично показване на Слънчевата сиситема Отговорът дава Исак Нютон – той свързва придвижването на планетите с гравитацията. Неговият закон за всеобщата гравитация и вторият закон за придвижването (F = ma) изясняват, че орбитата на всяко тяло зависи от масата на обекта, към който то се върти.
Това значи, че колкото по-масивен е обектът (например Слънцето), толкоз по-силно той притегля планетите. И колкото по-близо е една планета, толкоз по-бързо прелита.
Благодарение на тези закони учените са се научили да пресмятат масата на планетите, като следят техните спътници. Така да вземем за пример, знаейки дистанцията от Земята до Луната (384 400 км), нейната скорост и времето за цялостно завъртане към Земята (27,3 дни), е допустимо да се пресметна масата на нашата планета.
Точно това са създали първия път. Но е имало проблем: в уравненията масата постоянно е била съчетавана с гравитационната константа (G) – незнайна големина, която никой не е можел да мери.
Един талантлив опит: по какъв начин се мери една невидима мощ
Дълго време гравитационната константа остава незнайна големина. Без нея точните калкулации на масите на планетите са били невъзможни. Всичко това се трансформира през 1798 година, когато английският академик Хенри Кавендиш организира остроумен опит, наименуван „ претегляне на Земята “.
Той употребява торсионна везна – устройство с със закрепено на тънка нишка дървено махало и оловни топчета. Когато по-масивните топчета, които са по-скоро големи оловни тежести били сложени едно до друго, по-малките топчета били привлечени от тях и везната леко се завъртала. По ъгъла на завъртане Кавендиш за първи път в историята пресметнал гравитационната константа:
G = 6,674×10-¹¹¹ N-m²/kg² – една извънредно дребна стойност. Ето за какво не усещаме гравитационно привличане един към различен.
Ускорението при свободно рухване на планетите от Слънчевата система Сега учените към този момент разполагали с всички данни:
ускорението на свободното рухване (g), известно още от времето на Галилей, радиусът на Земята, изчислен от древногръцкия математик Ератостен, и новата константа G.Оставало единствено те да бъдат сменени във формулата M = g × R² / G и масата на Земята била избрана. Но числата са били конкретизирани в продължение на епохи, тъй че окончателната стойност е открита не толкоз от дълго време – едвам през 2007 г:
Масата на Земята = 5,97 × 10²⁴ kg (това са съвсем 6 секстилиона тона!).
Вероятно към този момент си задавате въпроса – а какво да кажем за Слънцето?
От Земята към Слънцето: по какъв начин се пресмята масата на една звезда
Знаейки масата на Земята, астрономите съумяха да схванат какъв брой тежи Слънцето. В края на краищата нашата планета се върти към него под въздействието на неговата гравитация. И колкото по-масивна е звездата, толкоз повече притегля планетите и толкоз по-бързо се движат те, с цел да не паднат върху звездата.
Според закона за гравитацията на Нютон масата на Слънцето е 332 946 пъти по-голяма от тази на Земята. Днес е известно, че:
Знаейки масата на Земята, астрономите съумяха да схванат какъв брой тежи Слънцето. В последна сметка нашата планета се върти към него под въздействието на неговата гравитация. А колкото по-масивна е звездата, толкоз повече притегля планетите и толкоз по-бързо се движат те, с цел да избегнат рухването върху звездата.
Според закона за гравитацията на Нютон масата на Слънцето е 332 946 пъти по-голяма от тази на Земята. Днес е известно, че:
Масата на Слънцето = 1,989 × 10³⁰ kg (това са съвсем 2 нонилиона тона!) То съставлява 99,866% от масата на цялата Слънчева система.
Телата от Слънчевата система, подредени в низходящ ред във връзка с масата А какво да кажем за останалите планети? От останалите 0,134% от масата на Слънчевата система съвсем всичко останало са газови колоси:
68% принадлежат на Юпитер (само той е по-тежък от всички останали планети, взети заедно), други 30% са на Сатурн, Уран и Нептун, и по-малко от 2% са всички останали планети, в това число Земята.Оказва се, че Меркурий, Венера, Земята, Марс и даже астероидният пояс са просто „ галактически прахуляк “ в съпоставяне със Слънцето.
