В астрономии иногда встречаются упоминания о скорости чего-либо как о «сверхзвуковой». Мне сложно согласовать этот термин со скоростями, обычно наблюдаемыми у астрономических объектов. Разве термин «релятивистская» не был бы ближе к истине? Любое явление, близкое к звуковой скорости в атмосфере Земли, не смогло бы преодолеть большое расстояние в открытом космосе. Питер Ианчиу, Тусон, Аризона
Можно было бы предположить, что на обширных небесных просторах большинство объектов будут двигаться с экстремальными скоростями. Релятивистские скорости обычно определяются как любые скорости, превышающие 10–20 процентов скорости света (которая обозначается буквой c ). Поскольку скорость света равна ровно 299 792,458 километрам в секунду, или примерно 186 282 милям в секунду, 0,1 c приблизительно равно 18 628 милям (29 979 км) в секунду.
Однако макроскопические объекты, такие как звезды и планеты, движутся со скоростями, значительно меньшими, чем релятивистские. Наше собственное Солнце движется со скоростью 250 км/с относительно ядра галактики — всего 0,083% от скорости света. На такой скорости оно преодолевает небольшое расстояние; именно поэтому ему потребуется около 225 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси.
Самая быстрая из известных звезд, гиперскоростная звезда J0927–6335, движется со скоростью 1389 миль (2235 км) в секунду. Хотя сверхбыстрая J0927–6335 оставила бы сравнительно вялое Солнце покрытым пылью и опозоренным, ее впечатляющая скорость все еще равна лишь 0,74 процента от скорости света, или 0,0074 c . Таким образом, даже самая быстрая из известных звезд не движется со скоростью, равной 1 проценту от скорости света. И поскольку ни одна из обнаруженных экзопланет не достигла орбитальной скорости, близкой к этому значению, мы также можем исключить возможность того, что скорость какой-либо планеты когда-либо может быть описана как релятивистская.
Однако частицы, составляющие астрофизические струи, выбрасываются из таких объектов, как черные дыры, квазары и нейтронные звезды, с релятивистскими скоростями. Например, пульсар IGR J11014–6103 (связанный с туманностью Маяк в созвездии Киля) выбрасывает струю длиной приблизительно 37 световых лет, которая испускает частицы со скоростью, почти равной 80 процентам скорости света. Эта скорость, несомненно, релятивистская. Следует помнить, что в данном случае эти скорости достигаются частицами — то есть атомами, — а не массивными объектами.
Термин «сверхзвуковой» относится к скоростям, превышающим скорость звука, но есть один нюанс: звуку необходима среда для распространения. А скорость звука различна в разных средах. Скорость звука различна в воде и воздухе, и даже в этом случае зависит от таких факторов, как температура и давление. При давлении на уровне моря и температуре 20 градусов Цельсия (68 градусов по Фаренгейту) скорость звука составляет около 1186 км/ч (767 миль/ч). Но скорость звука в атмосфере Марса или внутри туманности или молекулярного облака в глубоком космосе совершенно иная. В горячем межзвездном газе скорость звука может достигать сотен тысяч миль в час.
Таким образом, в большинстве случаев, когда астрономы называют объект сверхзвуковым, их точкой отсчета является скорость звука в его локальном окружении. Звезда, движущаяся сквозь туманность, может быть описана как сверхзвуковая, если она движется быстрее, чем звуковые волны распространяются в окружающем её межзвездном газе. (Иногда мы можем легко увидеть это по наличию светящейся ударной волны, подобной ударной волне, образующейся перед истребителем при преодолении звукового барьера.) И хотя средняя орбитальная скорость Земли, составляющая около 19 миль в секунду (30 км/с), невелика по сравнению с типичными скоростями звука и волн в межпланетной среде, сам солнечный ветер движется мимо Земли со скоростью около 250 миль в секунду (400 км/с). Этот поток является сверхзвуковым по отношению к окружающей плазме (и солнечный ветер образует ударную волну, направленную против Земли и её магнитного поля).
Однако эти движения отнюдь не являются релятивистскими.
Эдвард Херрик-Глисон, преподаватель астрономии, Сент-Джонс, Ньюфаундленд и Лабрадор.
Статья «Что означает термин „сверхзвуковой“ в астрономии?» впервые появилась в журнале Astronomy Magazine.