Արեգակի զանգված

Արեգակի զանգված (անգլ.՝ solar mass) ( $M$ _☉), աստղագիտության մեջ ընդունված զանգվածի միավոր, որը մոտավորապես հավասար է 7030200000000000000♠2×10³⁰ կգ։ Հաճախ օգտագործվում է այլ աստղերի, ինչպես նաև աստղակույտերի, միգամածությունների, գալակտիկաների ու սև խոռոչների զանգվածներն արտահայտելու համար։ Մոտավորապես հավասար է արեգակի զանգվածին, որը կազմում է երկու նոնիլիոն (կարճ սանդղակով) կամ երկու կվինտիլիոն (երկար սանդղակով) կիլոգրամ։

M ☉ = 7030198847000000000♠ (1.988 47 \pm 0.000 07) \times 1030 կգ

Արեգակի զանգվածը կազմում է Երկրի զանգվածի մոտավորապես 7005333000000000000♠333000 անգամ բազմապատիկը կամ 7003104700000000000♠1047 անգամ Յուպիտերի զանգվածի բազմապատիկը։

Չափման պատմություն խմբագրել

Գրավիտացիոն հաստատունի արժեքն առաջին անգամ դուրս է բերվել 1798 թվականին Հենրի Կավենդիշի կատարած հաշվարկներից՝ պտտման հավասարակշռությամբ^[1]։ Նրա ստացած արժեքն այժմյան արժեքից տարբերվում է միայն 1% -ով, բայց այդքան էլ ճշգրիտ չէր^[2]։ Արեգակի ցերեկային պարալաքսը ճշգրիտ հաշվարկվել էր 1761 և 1769 թվականներին Վեներայի տարանցումների ժամանակ^[3]՝ կազմելով 6995436332312998583♠9″ (9 արքվայրկյան, համեմատած մերօրյա 6995426352326410207♠8.794148″ արժեքի հետ)։ Ցերեկային պարալաքսի արժեքից ելնելով կարելի է որոշել արեգակի հեռավորությունը Երկրից^[4]^[5]։

Արեգակի զանգվածի առաջին հայտնի հաշվարկը կատարել է Իսահակ Նյուտոնը^[6]։ Իր «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական սկզբունքները» (1687) աշխատության մեջ նա ներկայացրել էր, որ Երկրի զանգվածի հարաբերությունն արեգակին հավասար է մոտավորապես ¹⁄₂₈₇₀₀։ Հետագայում նա պարզել է, որ իր ստացած արժեքը հիմնված է արեգակի պարալաքսի սխալ արժեքի վրա, որն ինքն օգտագործել էր արեգակի հեռավորությունը չափելու համար։ «Սկզբունքներ»-ի երրորդ հրատարակության մեջ նա ուղղել է իր հաշվարկած հարաբերությունը՝ դարձնելով այն ¹⁄₁₆₉₂₈₂։ Արեգակնային պարալաքսի ներկայիս արժեքն ավելի փոքր է, և հանգեցնում է գնահատված զանգվածի ¹⁄₃₃₂₉₄₆ հարաբերակցության^[7]։

Որպես չափման միավոր արեգակի զանգվածը կիրառվել է նախքան աստղագիտական միավորի ու գրավիտացիոն հաստատունի ճշգրիտ հաշվարկումը։ Դա տեղի է ունեցել այն պատճառով, որ արեգակնային համակարգի մեկ այլ մոլորակի հարաբերական զանգվածը կամ երկու կրկնակի աստղերի համակցված զանգվածը կարելի է հաշվել արեգակի զանգվածի միավորներով՝ ելնելով հենց ուղեծրային շառավղից և մոլորակի կամ աստղերի սիդերիկ պարբերությունից, օգտագործելով Կեպլերի երրորդ օրենքը։

Հաշվարկ խմբագրել

Արեգակի զանգվածն ուղղակիորեն հնարավոր չէ չափել, դրա փոխարեն այն հաշվարկվում է այլ չափելի գործոններից՝ օգտագործելով կենտրոնական զանգվածի շուրջ պտտվող փոքր մարմնի սիդերիկ պարբերության հավասարումը^[8]։ Տարվա երկարությունից կախված՝ Երկրից մինչև արեգակ հեռավորությունը (աստղագիտական միավոր կամ ԱՄ), գրավիտացիոն հաստատունը ( $G$ ), արեգակի զանգվածը հաշվարկվում է՝ լուծելով Կեպլերի երրորդ օրենքը^[9]^[10]

M_{\odot }={\frac {4\pi ^{2}\times (1\,\mathrm {AU} )^{3}}{G\times (1\,\mathrm {yr} )^{2}}}

Գրավիտացիոն հատատունի արժեքը դժվար է հաշվել և այն հայտնի է միայն սահմանափակ ճշգրտությամբ (տե՛ս Կավենդիշի փորձը)։ Հաստատունի արժեքը բազմապատկած օբյեկտի զանգվածով (որը կոչվում է ստանդարտ գրավիտացիոն պարամետր) արեգակի և մի քանի այլ մոլորակների համար հայտնի է ավելի մեծ ճշգրտությամբ, քան միայն գրավիտացիոն հաստատունն ինքը^[11]։ Արդյունքում՝ արեգակի զանգվածը միավորների աստղագիտական համակարգում օգտագործվում է որպես ստանդարտ զանգված։

Փոփոխություն խմբագրել

Իր միջուկում տեղի ունեցող ջերմամիջուկային ռեակցիաների (որոնք հանգեցնում են ճառագայթման էներգիայի արձակման), ինչպես նաև արեգակնային քամու հետ նյութի արտանետման պատճառով արեգակը կորցնում է իր զանգվածը։ Տարեկան այն զրկվում է մոտավորապես (2–3)×10⁻¹⁴ արեգակնային զանգվածից^[12]։ Զանգվածի կորստի չափն աճելու է, երբ արեգակը մուտք գործի կարմիր հսկա փուլ, հասնելով (7–9)×10⁻¹⁴ M_☉ y^−1, երբ կբարձրանա կարմիր հսկա ճյուղի գագաթ։ Սա բերելու է հսկաների ասիմպտոտիկ ճյուղի 10⁻⁶ M_☉ y⁻¹ կորստին, նախքան այն կհասնի 10⁻⁵ to 10⁻⁴ $M$ _☉ y⁻¹ ծայրակետին ու կառաջացնի մոլորակային միգամածություն։ Մինչև սպիտակ թզուկ դառնալն արեգակը կորցրած կլինի իր նախնական զանգվածի 46% -ը^[13]։

Արեգակը զանգված է կորցրել իր ձևավորման ժամանակից ի վեր։ Դա տեղի է ունենում գրեթե հավասար քանակությամբ երկու գործընթացների միջոցով։ Նախ, արեգակի միջուկում ջերմամիջուկային ռեակցիայի միջոցով ջրածինը վերածվում է հելիումի, մասնավորապես՝ պրոտոն-պրոտոնային ցիկլով, և այս ռեակցիան էներգիայի է վերածում որոշակի զանգված՝ գամմա ճառագայթային ֆոտոնների տեսքով։ Այս էներգիայի մեծ մասը փայլելու միջոցով հեռանում է արեգակից։ Երկրորդ, արեգակի մթնոլորտի գերէներգետիկ պրոտոններն ու էլեկտրոնները ուղղակիորեն դուրս են մղվում արտաքին տիեզերք արեգակնային քամու ու արևապսակի արտանետումների տեսքով^[փա՞ստ]։

Գլխավոր հաջորդականություն մտնելու պահին արեգակի սկզբնական զանգվածը հայտնի չէ^[14]։ Ներկայի հետ համեմատած՝ արեգակը նախկինում զանգվածի ավելի մեծ կորուստներ է ունեցել և գլխավոր հաջորդականության մեջ գտնվելու ժամանակահատվածում հնարավոր է կորցրած լինի իր սկզբնական զանգվածի 1–7%-ը^[15]։ Աստղակերպերի ու գիսաստղերի ազդեցության արդյունքում այն զանգվածի չնչին ավելացումներ է ունենում։ Այնուամենայնիվ արեգակին է պատկանում արեգակնային համակարգության ընդհանուր զանգվածի 99.86% -ը, և այս ազդեցությունները չեն կարող փոխհատուցել ճառագայթման և արտանետման արդյունքում կորցրած զանգվածը ^[փա՞ստ]։

Հարակից միավորներ խմբագրել

Մեկ արեգակնային զանգվածը $M$ _☉ կարելի է փոխակերպել հարակից միավորների^[16]

$7007270685100000000♠ 27068510 M L$ (լուսնի զանգված)
332946 Երկրի զանգված
1047․35 Յուպիտերի զանգված
1988․55 Յոտտա-Տոննա

Հաճախ օգտագործվում է նաև Հարաբերականության ընդհանուր տեսության մեջ երկարության կամ ժամանակի միավորներում զանգված արտահայտելու համար։

$M ☉ G / c 2 \approx 1.48 km$ (արեգակի՝ Շվարցշիլդի շառավղի կեսը)
$M ☉ G / c 3 \approx 4.93 μs$

Արեգակնային զանգվածի պարամետրը (G· $M$ _☉), ինչպես նշված է միջազգային աստղագիտական միության I աշխատանքային խմբում, ունի հետևյալ հաշվարկները^[17]

7020132712442099000♠1.32712442099×10²⁰ m³s⁻² (Երկրակենտրոն կոորդինատային ժամանակ-համատեղելի)
7020132712440041000♠1.32712440041×10²⁰ m³s⁻² (Բարիկենտրոն դինամիկ ժամանակ-համատեղելի)

Տես նաև խմբագրել

Ծանոթագրություններ խմբագրել

↑ Clarion, Geoffrey R. «Universal Gravitational Constant» (PDF). University of Tennessee Physics. PASCO. էջ 13. Վերցված է 2019 թ․ ապրիլի 11-ին.
↑ Holton, Gerald James; Brush, Stephen G. (2001). Physics, the human adventure: from Copernicus to Einstein and beyond (3rd ed.). Rutgers University Press. էջ 137. ISBN 978-0-8135-2908-0.
↑ Pecker, Jean Claude; Kaufman, Susan (2001). Understanding the heavens: thirty centuries of astronomical ideas from ancient thinking to modern cosmology. Springer. էջեր 291. Bibcode:2001uhtc.book.....P. ISBN 978-3-540-63198-9.
↑ Barbieri, Cesare (2007). Fundamentals of astronomy. CRC Press. էջեր 132–140. ISBN 978-0-7503-0886-1.
↑ «How do scientists measure or calculate the weight of a planet?». Scientific American (անգլերեն). Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.
↑ Cohen, I. Bernard (1998 թ․ մայիս). «Newton's Determination of the Masses and Densities of the Sun, Jupiter, Saturn, and the Earth». Archive for History of Exact Sciences. 53 (1): 83–95. Bibcode:1998AHES...53...83C. doi:10.1007/s004070050022. JSTOR 41134054. S2CID 122869257.
↑ Leverington, David (2003). Babylon to Voyager and beyond: a history of planetary astronomy. Cambridge University Press. էջ 126. ISBN 978-0-521-80840-8.
↑ «Finding the Mass of the Sun». imagine.gsfc.nasa.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.
↑ December 2018, Marcus Woo 06. «What Is Solar Mass?». Space.com (անգլերեն). Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.{{cite web}}: CS1 սպաս․ թվային անուններ: authors list (link)
↑ «Kepler's Third Law | Imaging the Universe». astro.physics.uiowa.edu. Արխիվացված է օրիգինալից 2020 թ․ հուլիսի 31-ին. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.
↑ «CODATA Value: Newtonian constant of gravitation». physics.nist.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.
↑ Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (1995), An Introduction to Modern Astrophysics (revised 2nd ed.), Benjamin Cummings, էջ 409, ISBN 0201547309.
↑ Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert (2008), «Distant future of the Sun and Earth revisited», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386 (1): 155–163, arXiv:0801.4031, Bibcode:2008MNRAS.386..155S, doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID 10073988
↑ «Lecture 40: The Once and Future Sun». www.astronomy.ohio-state.edu. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.
↑ Sackmann, I.-Juliana; Boothroyd, Arnold I. (2003 թ․ փետրվար), «Our Sun. V. A Bright Young Sun Consistent with Helioseismology and Warm Temperatures on Ancient Earth and Mars», The Astrophysical Journal, 583 (2): 1024–1039, arXiv:astro-ph/0210128, Bibcode:2003ApJ...583.1024S, doi:10.1086/345408, S2CID 118904050
↑ «Planetary Fact Sheet». nssdc.gsfc.nasa.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.
↑ «Astronomical Constants : Current Best Estimates (CBEs)». Numerical Standards for Fundamental Astronomy. IAU Division I Working Group. 2012. Արխիվացված է օրիգինալից 2016 թ․ օգոստոսի 26-ին. Վերցված է 2018 թ․ հունիսի 28-ին.

[1] Clarion, Geoffrey R. «Universal Gravitational Constant» (PDF). University of Tennessee Physics. PASCO. էջ 13. Վերցված է 2019 թ․ ապրիլի 11-ին.

[2] Holton, Gerald James; Brush, Stephen G. (2001). Physics, the human adventure: from Copernicus to Einstein and beyond (3rd ed.). Rutgers University Press. էջ 137. ISBN 978-0-8135-2908-0.

[3] Pecker, Jean Claude; Kaufman, Susan (2001). Understanding the heavens: thirty centuries of astronomical ideas from ancient thinking to modern cosmology. Springer. էջեր 291. Bibcode:2001uhtc.book.....P. ISBN 978-3-540-63198-9.

[4] Barbieri, Cesare (2007). Fundamentals of astronomy. CRC Press. էջեր 132–140. ISBN 978-0-7503-0886-1.

[5] «How do scientists measure or calculate the weight of a planet?». Scientific American (անգլերեն). Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.

[6] Cohen, I. Bernard (1998 թ․ մայիս). «Newton's Determination of the Masses and Densities of the Sun, Jupiter, Saturn, and the Earth». Archive for History of Exact Sciences. 53 (1): 83–95. Bibcode:1998AHES...53...83C. doi:10.1007/s004070050022. JSTOR 41134054. S2CID 122869257.

[7] Leverington, David (2003). Babylon to Voyager and beyond: a history of planetary astronomy. Cambridge University Press. էջ 126. ISBN 978-0-521-80840-8.

[8] «Finding the Mass of the Sun». imagine.gsfc.nasa.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.

[9] December 2018, Marcus Woo 06. «What Is Solar Mass?». Space.com (անգլերեն). Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.{{cite web}}: CS1 սպաս․ թվային անուններ: authors list (link)

[10] «Kepler's Third Law | Imaging the Universe». astro.physics.uiowa.edu. Արխիվացված է օրիգինալից 2020 թ․ հուլիսի 31-ին. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.

[11] «CODATA Value: Newtonian constant of gravitation». physics.nist.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 6-ին.

[carroll_ostlie1995-12] Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (1995), An Introduction to Modern Astrophysics (revised 2nd ed.), Benjamin Cummings, էջ 409, ISBN 0201547309.

[mnras361-13] Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert (2008), «Distant future of the Sun and Earth revisited», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386 (1): 155–163, arXiv:0801.4031, Bibcode:2008MNRAS.386..155S, doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID 10073988

[14] «Lecture 40: The Once and Future Sun». www.astronomy.ohio-state.edu. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.

[15] Sackmann, I.-Juliana; Boothroyd, Arnold I. (2003 թ․ փետրվար), «Our Sun. V. A Bright Young Sun Consistent with Helioseismology and Warm Temperatures on Ancient Earth and Mars», The Astrophysical Journal, 583 (2): 1024–1039, arXiv:astro-ph/0210128, Bibcode:2003ApJ...583.1024S, doi:10.1086/345408, S2CID 118904050

[16] «Planetary Fact Sheet». nssdc.gsfc.nasa.gov. Վերցված է 2020 թ․ սեպտեմբերի 1-ին.

[17] «Astronomical Constants : Current Best Estimates (CBEs)». Numerical Standards for Fundamental Astronomy. IAU Division I Working Group. 2012. Արխիվացված է օրիգինալից 2016 թ․ օգոստոսի 26-ին. Վերցված է 2018 թ․ հունիսի 28-ին.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]