Книга: Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Единицы измерения и термины

Единицы измерения и термины

Антивещество — вещество, состоящее из античастиц, имеющих те же массы, что обычные частицы, но противоположные заряды.

Астероид — небольшое каменное или ледяное тело, обращающееся вокруг Солнца, в большинстве случаев между орбитами Марса и Юпитера.

Астрономическая единица (а.е.) — расстояние от Солнца до Земли, равное 149 597 871 км.

Большая полуось — половинка длинной оси эллипса.

Большой взрыв — теория о том, что Вселенная родилась из сингулярности около 13,8 миллиарда лет назад.

Время Ляпунова — временной масштаб, на котором динамическая система хаотична. Время, за которое расстояние между ближайшими траекториями должно увеличиться в e раз (~2,718). Иногда e заменяют на 2 или на 10. Связано с горизонтом предсказуемости, за которым прогнозы становятся ненадежными.

Гамма-барстер — источник внезапных гамма-всплесков; считается, что гамма-барстеры могут быть двух типов: образование нейтронной звезды или черной дыры или слияние пары нейтронных звезд.

Гамма-лучи — тип электромагнитного излучения, состоящего из высокоэнергетических фотонов.

Горизонт событий — граница черной дыры, за пределы которой свет выйти не может.

Гравитационная постоянная G — коэффициент пропорциональности в законе всемирного тяготения Ньютона. Равна 6,674080 ? 10?^–11 м³ кг^–1 с^–2.

Градус (температура). В этой книге используются градусы Цельсия (°С) и кельвины (K). Шкала Цельсия построена от нуля (вода замерзает) до 100° (вода превращается в пар). Температура по Кельвину равна температуре по Цельсию плюс 273,15°, а ноль по Кельвину (–273,15 °C) представляет собой самую низкую возможную температуру, абсолютный ноль.

Градус (углы) — 360° составляют полный круг.

ГэВ (гигаэлектронвольт) — единица энергии, используемая в физике элементарных частиц. Один миллиард электронвольт. См. электронвольт.

Джоуль (Дж) — единица энергии, выделяемая при мощности один ватт на протяжении одной секунды. (Электрический обогреватель, как правило, имеет мощность 1000 Вт.)

Закон всемирного тяготения Ньютона — все тела притягивают друг друга с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Коэффициент пропорциональности называется гравитационной постоянной.

Закон Дермотта. Период обращения n-го спутника планеты пропорционален n-й степени Cⁿ постоянной C. Постоянные в разных системах спутников могут быть различны.

Закон Тициуса — Боде — расстояние от Солнца до n-й планеты равно 0,075 ? 2n + 0,4 а.е.

Законы движения Ньютона

1. Тело, на которое не действует сила, продолжает двигаться по прямой с постоянной скоростью (или покоиться).

2. Ускорение тела равняется действующей на него силе, деленной на массу тела.

3. Любое действие вызывает равное по величине и противоположное по направлению противодействие.

Законы планетарного движения Кеплера

1. Орбита планеты представляет собой эллипс с Солнцем в одном из его фокусов.

2. Линия, проведенная от Солнца к планете, заметает одинаковую площадь за одинаковые промежутки времени.

3. Квадрат периода обращения пропорционален кубу расстояния.

Занептунные объекты (TNO) — астероиды и другие малые тела, обращающиеся вокруг Солнца на средних расстояниях, больших, чем у Нептуна (30 а.е.).

Звездная величина — логарифмическая мера яркости. Видимая звездная величина — это яркость при наблюдении с Земли, абсолютная звездная величина — яркость при наблюдении с расстояния в 10 парсек (для звезд) или одну астрономическую единицу (для астероидов и планет). Чем ярче объект, тем меньше его звездная величина, она может быть в том числе и отрицательной. Видимая звездная величина Солнца равна –27, полной Луны –13, Венеры около –5, а ярчайшей видимой звезды Сириус –1,5. Изменение звездной величины на 5 единиц в отрицательную сторону соответствует 100-кратному увеличению яркости.

Излучение абсолютно черного тела — спектр электромагнитного излучения непрозрачного неотражающего тела с фиксированной температурой.

Изотоп — разновидность химического элемента, характеризующаяся тем, сколько нейтронов содержится в его атоме.

Кельвин (K) — см. градус.

Кентавр — тело, орбита которого пересекает эклиптику между орбитами Юпитера и Нептуна.

Комета — небольшое ледяное тело, которое при подлете к Солнцу нагревается, демонстрируя видимую атмосферу (кому) и иногда хвост, образованный газом, который увлекается солнечным ветром.

Космическое микроволновое фоновое излучение, реликтовое излучение — почти изотропное излучение с температурой около 3 K, которое считается реликтом Большого взрыва.

Кривая блеска — изменение излучения звезды во времени.

Кривизна — внутренняя мера того, насколько поверхность или многообразие отличается от плоского евклидова пространства.

Малая полуось — половинка короткой оси эллипса.

Минута угловая — 60 минут равны одному градусу.

Параллакс — половина угла между направлениями на звезду с противоположных точек орбиты Земли, если положить, что диаметр орбиты перпендикулярен направлению от Солнца на звезду.

Парсек — расстояние до звезды, параллакс которой равен одной угловой секунде. Составляет 3,26 светового года.

Перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты.

Период — время, через которое периодические события повторяются. Примеры — период обращения планеты вокруг ее центрального тела (приблизительно 365 суток для Земли) или период вращения (24 часа для Земли).

Планетезимали — малые тела, которые могут объединяться и образовывать планеты; считается, что в ранний период существования Солнечной системы их в ней было много.

Покрытие — событие, когда один небесный объект проходит позади другого, который его закрывает от нас.

Постоянная Планка ? — фундаментальная константа в квантовой механике, определяющая минимальное количество энергии электромагнитной волны (равное ?, умноженной на частоту). Очень мала, равна 1,054571 ? 10?^–34 Дж*с.

Постоянная тонкой структуры ? — фундаментальная константа, характеризующая силу взаимодействия между заряженными частицами и равная 7,297352 ? 10?^–3. (Это безразмерная величина, она не зависит от единиц измерения.)

Прецессия — медленное вращение оси эллиптической орбиты.

Пространство-время — четырехмерное многообразие с тремя пространственными и одной временной координатами.

Резонанс — совпадение временны?х параметров, в результате которого отношение периодов двух повторяющихся явлений представляет собой небольшую простую дробь. См. примечание 20.

Светимость — суммарная энергия, излучаемая звездой за единицу времени. Измеряется в джоулях за секунду (ваттах). Светимость Солнца составляет 3,846 ? 10?²⁶ ватт.

Световой год — расстояние, которое свет проходит за год, составляющее 9,460528 ? 10?¹⁵ метров, или 9,46 триллионов километров.

Световой конус — область пространства-времени, достижимая, начиная от заданного события по времениподобной кривой или мировой линии.

Секунда (угловая) — 60 секунд составляют одну минуту.

Спектр — описание того, как энергия излучения, исходящего от тела (обычно звезды), изменяется с частотой. Важнейшими характеристиками спектра являются пики (эмиссионные линии) и впадины (линии поглощения).

Спин-орбитальный резонанс — рациональное отношение периода вращения тела вокруг своей оси к периоду обращения вокруг центрального тела.

Спутник (естественный) — меньшее тело на орбите вокруг планеты, «луна».

Спутник (искусственный) — изготовленный человеком аппарат на орбите вокруг Земли или другого тела Солнечной системы.

Тор — математическая поверхность в форме пончика (с дыркой).

Центральное тело — родительское тело, вокруг которого обращается данное тело. Для Земли центральным телом является Солнце, для Луны — Земля.

Черная дыра — область пространства, которую не может покинуть свет, во многих случаях образуется массивной звездой, схлопнувшейся под собственной тяжестью.

Экзолуна — естественный спутник планеты, обращающейся вокруг звезды, отличной от Солнца.

Экзопланета — планета, обращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца.

Эксцентриситет — мера того, насколько сплюснутым является эллипс. См. примечание 9.

Электронвольт (эВ) — единица энергии, используемая в физике элементарных частиц и равная 1,6?10?^–19 Дж. См. Джоуль.

Эллипс — замкнутая овальная кривая, образованная растягиванием окружности равномерно в одном направлении.