Ответьте на вопросы, страница 268 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Какое представление о расположении звезд было в античные времена?

2. Почему для правильной характеристики звезды необходимо знать расстояние до нее?

1. Какое представление о расположении звезд было в античные времена?

В античные времена господствовало представление о геоцентрической системе мира, в центре которой находится неподвижная Земля. Согласно этой модели, все звезды считались неподвижными светящимися точками, закрепленными на внутренней поверхности гигантской, вращающейся, твердой сферы — небесной сферы. Эта сфера равномерно вращалась вокруг Земли, вызывая суточное движение звезд по небу.

Таким образом, в античности полагали, что все звезды находятся на одинаковом, хотя и очень большом, расстоянии от Земли. Видимые узоры звезд, известные как созвездия, считались неизменными рисунками на этой небесной сфере. От «неподвижных» звезд отличали «блуждающие светила» — планеты, Солнце и Луну, которые, как считалось, движутся по собственным, более сложным траекториям на отдельных сферах, расположенных между Землей и сферой неподвижных звезд.

Ответ: В античные времена считалось, что звезды закреплены на единой небесной сфере, вращающейся вокруг Земли, и, следовательно, все они находятся на одинаковом расстоянии.

2. Почему для правильной характеристики звезды необходимо знать расстояние до нее?

Знание расстояния до звезды является абсолютно необходимым для перехода от ее видимых, наблюдаемых с Земли, характеристик к ее истинным, физическим свойствам. Видимая яркость звезды зависит не только от ее собственной мощности излучения, но и от того, как далеко она от нас находится. Без знания расстояния невозможно правильно охарактеризовать звезду.

Во-первых, зная расстояние, можно определить светимость (истинную яркость) звезды. Мы наблюдаем видимую звездную величину ($\text{m}$), которая является мерой яркости звезды на нашем небе. Однако, чтобы найти абсолютную звездную величину ($\text{M}$), которая характеризует реальную мощность излучения звезды (светимость $\text{L}$), нужно знать расстояние $\text{d}$. Связь между ними выражается формулой $M = m + 5 - 5\lg d$. Без знания $\text{d}$ невозможно определить $\text{M}$ и, соответственно, истинную светимость. Например, тусклая близкая звезда может выглядеть для нас ярче, чем очень мощная, но далекая.

Во-вторых, зная светимость, можно определить размер (радиус) звезды. Светимость ($\text{L}$) связана с радиусом звезды ($\text{R}$) и температурой ее поверхности ($\text{T}$) законом Стефана-Больцмана: $L = 4\pi R^2 \sigma T^4$. Температуру можно оценить по цвету или спектру звезды. Чтобы из этой формулы вычислить радиус $\text{R}$, необходимо сначала определить светимость $\text{L}$, что, как уже сказано, невозможно без знания расстояния.

В-третьих, расстояние помогает в определении массы и движения звезды. Массу звезд в двойных системах определяют, зная физический размер их орбит, который вычисляется из углового размера и расстояния до системы. Также, зная расстояние, можно преобразовать видимое угловое смещение звезды на небе (собственное движение) в ее тангенциальную скорость (скорость, перпендикулярную лучу зрения). Это, в свою очередь, позволяет строить трехмерную карту Галактики и изучать ее структуру.

Ответ: Знание расстояния до звезды необходимо для того, чтобы отличить ее видимую яркость от истинной (светимости), и на основе светимости рассчитать другие ключевые физические характеристики, такие как радиус и масса.