Номер 3, страница 396 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 16. Строение вселенной. Параграф 106. Млечный путь - наша галактика. Обсудить в классе - номер 3, страница 396.

Условие.

Млечный Путь похож на галактику Сомбреро (см. рис. XII на вклейке). Диаметр этой галактики равен 30 кпк. Оцените толщину газопылевого слоя и диаметр центральной наиболее яркой области, окружающей ядро.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Диаметр галактики Сомбреро $D = 30$ кпк.

В системе СИ:

1 парсек (пк) $\approx 3.086 \times 10^{16}$ м

$D = 30 \text{ кпк} = 30 \times 10^3 \text{ пк} \approx 30 \times 10^3 \times 3.086 \times 10^{16} \text{ м} \approx 9.258 \times 10^{20} \text{ м}$

Найти:

Толщину газопылевого слоя $h$.

Диаметр центральной наиболее яркой области, окружающей ядро $D_{я}$.

Решение:

Для решения задачи необходимо оценить размеры структурных элементов галактики Сомбреро относительно ее общего диаметра. В условии указано, что нужно использовать рисунок XII, который не предоставлен. Поэтому для оценки мы воспользуемся типичными фотографиями галактики Сомбреро (M104). Эта галактика видна нам почти точно с ребра, что очень удобно для оценки соотношения ее диаметра и толщины диска, а также диаметра центрального вздутия (балджа).

Метод решения заключается в установлении пропорций между видимыми на фото размерами и реальными размерами.

Оценка толщины газопылевого слоя

На фотографиях галактики Сомбреро хорошо видна темная полоса — газопылевой слой, расположенный в плоскости диска. При визуальном сравнении полного диаметра галактики ($d_{изм}$) с толщиной этой полосы ($h_{изм}$) видно, что диаметр значительно больше. Их отношение $\frac{d_{изм}}{h_{изм}}$ составляет примерно 40–50. Для оценки возьмем это отношение равным 45.

Так как отношение реальных размеров равно отношению видимых размеров, можем записать:

$\frac{h}{D} = \frac{h_{изм}}{d_{изм}} \approx \frac{1}{45}$

Отсюда находим искомую толщину $h$:

$h \approx \frac{D}{45} = \frac{30 \text{ кпк}}{45} \approx 0.67 \text{ кпк}$

Округлим результат до десятых.

Ответ: Толщина газопылевого слоя составляет примерно $0.7$ кпк.

Оценка диаметра центральной наиболее яркой области, окружающей ядро

Центральная наиболее яркая область — это балдж галактики. Проведем аналогичную процедуру для оценки его диаметра $D_{я}$. На фотографиях видно, что диаметр балджа ($D_{я, изм}$) является существенной частью общего диаметра галактики. Отношение диаметра балджа к общему диаметру галактики $\frac{D_{я, изм}}{d_{изм}}$ составляет примерно 0.4 (или $\frac{2}{5}$).

Следовательно, для реальных размеров соотношение будет таким же:

$\frac{D_{я}}{D} \approx 0.4$

Отсюда находим диаметр центральной яркой области $D_{я}$:

$D_{я} \approx 0.4 \times D = 0.4 \times 30 \text{ кпк} = 12 \text{ кпк}$

Ответ: Диаметр центральной наиболее яркой области составляет примерно $12$ кпк.