Astronomi

Hvorfor synes Mælkevejen at være buet over himlen?

Hvorfor synes Mælkevejen at være buet over himlen?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mælkevejsgalaksen er skiveformet, og jorden er i sit plan: (kilde)

På det følgende billede ser det ud til, at mælkevejen buer over himlen: (kilde)

Dette ligner et udsigtsbillede uden for plan af mælkevejen ... Hvordan er det muligt? Hvorfor en bue og ikke en tyk lige linje?


Jorden er en sfære (eller er næsten en sfære). Så for at lave et kort over hele Jorden skal du projicere det på en plan overflade. Når du gør dette, skaber du forvridninger. For eksempel ser den lige linje mellem New York og Japan på mange kort ud som en lang kurve. Det er faktisk ikke en kurve, men når du strækker jordens overflade for at gøre den flad, bliver nogle lige linjer buede.

Himlen er også en kugle. Hvis du ignorerer afstanden og bare tænker på retningen af ​​hvert punkt på himlen, ville det være en enorm sfære, der omgiver dig. Når vi tager et billede af himlen, skal vi projicere den kugle på en plan overflade. Det forårsager forvrængninger, og det betyder, at hvad der er en lige linje på himmelens kugle er fordrejet af projektionen i en kurve.

Hvis du vælger en fremspring, hvor mælkevejen går lige over midten, kan du se, at mælkevejen går lige over himlen.

Udseendet af en "bue" er en forvrængning forårsaget af at strække billedet, så det passer på din fladskærm. Det er ikke rigtigt.


Udseendet af en "bue" er en forvrængning forårsaget af at strække billedet, så det passer på din fladskærm. Det er ikke rigtigt.

Jeg har set en række forklaringer på dette, der hævder, at det skyldes linseforvrængninger eller fremspring på billedets / skærmens flade plan. Jeg tror ikke, at den ene er korrekt. Hvis du nogensinde er på et mørkt nok sted til faktisk at se MW med dine egne øjne, ser det ud som en bue, når som helst båndet er lavere end 45 grader eller deromkring over horisonten. Hvis du tager et billede af MW på det tidspunkt med en strengt retlinjet linse, monteret med knudeglid for at kontrollere for paralaks, og derefter sy den sammen, ser den stadig ud som en bue. Ja, lysbuen kan overdrives ved linseforvrængning, men det er ikke den primære årsag til, at MW ligner en lysbue.

En række apps, der forudsiger MW's position, findes i dag, og de viser tydeligt MW'S COMPUTEREDE position på himlen som en bue (se for eksempel PhotoPills eller Stellarium). Udseendet af en bue skyldes projektion af MW på den buede himmel, ikke på "din fladskærm". Den solide vinkel, der er undertrykt af MW, er meget lille, og når du ser det fra et punkt på jordens overflade, der i det væsentlige er uden for projektionsplanet, ser det ud som en kurve. Som påpeget ovenfor, når MW-projektionsplanet krydser direkte en stor cirkel på jorden PUNKTET, HVOR DU STÅR, er båndet direkte over hovedet og det ligner et fladt plan.

Den nærmeste analogi, jeg kan komme med, er at tænke på en STOR bøjle. Placer hovedet i midten af ​​bøjlen og se det kant-på. Det ligner en lige linje. Drej nu rammen langsomt omkring en inplan akse, mens du holder dit hoved i midten. Det begynder at ligne en bue.


Spørg Ethan # 19: Hvorfor ser Mælkevejen buet ud?

”Det faktum, at vi lever i bunden af ​​en dyb tyngdekraftsbrønd på overfladen af ​​en gasdækket planet, der går rundt om en atomkraftkugle 90 millioner miles væk og synes, at dette er normalt, er naturligvis en indikation af, hvor skæv vores perspektiv har tendens til at være . ” -Douglas Adams

Selvom vores hovedblog er flyttet, er jeg så glad for, at spørgsmålene og forslagene stadig har strømmet ind, for det er tid til endnu en post i vores Ask Ethan-serie! Dagens spørgsmål kommer fra professionel fysiker Marty Olsson, der spørger:

Jeg har længe været generet af, hvorfor Mælkevejen ser buet ud, ligesom en regnbue. i stedet for lige som vores galakse skulle være.

Jeg antager, at jeg ikke forstår perspektivet. Er det fordi vi ikke er i det galaktiske plan?

Nu var Marty venlig nok til at give et eksempel på præcis, hvad han talte om, og hvis du har brugt internettet til at finde fremragende pladsbilleder, er chancerne for, at du selv er stødt på noget som dette.

Nu er jeg klar over, at ikke alle faktisk har det set selve Mælkevejen i det virkelige liv har jeg kun set det ved tre separate lejligheder, og ingen af ​​dem skete, før jeg allerede var godt i voksenalderen.

Men når Jeg har set det, det har altid set sådan ud.

Sagen er, galaksen virkelig er lige! Den foreslåede forklaring var faktisk rimelig, da spiralarmstrukturen i vores galakse er ret buet, hvis vi var væsentligt ude af det galaktiske plan, kan vi virkelig se noget som krumningen af ​​nogle spiralarme fra vores perspektiv.

Men vi smadrer faktisk stort set midt i vores galaktiske plan, og vores galakse er i høj grad en flad, symmetrisk disk fra vores perspektiv. Da vi lancerede COBE-satellitten - der stiger over jordens atmosfære - var vi i stand til at se hele 360 ​​graders galaktisk panorama i det infrarøde, og hvad vi så endeligt, viste, hvad der lå ud over det lysblokerende støv fra Mælkevejen.

Vores galakse har faktisk spiralarme, men det er vi også i det galaktiske plan, og det plan er flad. Så hvorfor gør det så komme til syne så buet i nogle billeder, når det bare laver en lige (men enorm) stribe over himlen, når vi ser det både med egne øjne og på nogle fotografier?

Problemet opstår, når vi prøver at se på et større område af himlen, end vi kan tage med et almindeligt fotografi og et uforvrænget linse. Se på denne smukke time-lapse-video fra 2009-stjernefesten, der blev taget med et fiskeøjeobjektiv, og bemærk, hvordan nogle dele af det, du ser, bliver mere eller mindre forvrængede, når tiden går.

Nu, det er en dejlig video og alt, men det ikke gør en ting for at forklare hvorfor Disse fotos af galaksen er så forvrængede som de er. Når alt kommer til alt er horisonten ikke forvrænget, og disse fotos blev heller ikke taget med en linse, der forvrænger rummet.

Hvad der kan hjælpe dig med at få styr på, hvad der sker, er en meget enklere opgave: hvis du sporer solens vej ud over en dag. Uanset hvor på jorden du befinder dig, bevæger den sig i det, der ser ud til at være en cirkel, hvoraf kun en del (normalt) er synlig for en observatør på et givet sted.

Alligevel vil jeg have dig til at tænke over, hvad dette billede ovenfor viser. På venstre side er det Solen, der stiger i øst. Oppe på billedet er det Solen, der passerer højt over hovedet (denne sammensætning blev oprettet i Italien) i den sydlige del af himlen, og derefter mod højre sætter den sig mod vest. Lad mig stille følgende spørgsmål til dig:

Hvordan er det muligt at få to punkter på himlen - 180 grader fra hinanden - i det samme billede?

Det er det ikke muligt, ikke medmindre du forvrængede noget undervejs! I dette tilfælde måtte vi fordreje det sammensatte, sammensyede billede for at vise hele stien med en flad horisont! Dette er en kompliceret opgave svarende til grunden til, at det er umuligt at lave et fladt kort over en kugle, der samtidig har alle de egenskaber, du ønsker!

Så hvad er historien om buede Mælkeveje-panoramaer, så?

Et smukt skud som dette - skabt af Mike Salway, medstifter af forummet Ice In Space - er ikke resultatet af et enkelt skud, foto med lang eksponering, men snarere resultatet af at sy sammen og derefter korrekt forvrængning en række billeder med lang eksponering af nattehimlen. Mike var venlig nok til at detaljerne om processen offentligt, og jeg ville lede dig gennem nogle af de involverede koncepter.

For det første er her tretten rå billeder, der bruges til at sy denne komposit sammen. Bemærk, hvordan den del af Mælkevejen, der vises i hver enkelt, er helt lige, som du ville se den med dine egne øjne.

Hvad du så skal gøre er sy disse billeder sammen, noget der nødvendigvis involverer skabelse af forvrængning, men ikke så meget. Hvad du ender med, er dog noget, der ikke ligefrem er behageligt for øjet at se på.

Ser du, vi ved godt at horisonten skal være lige, og så når vi ser noget som dette, fornærmer det vores følelser. Forvrængning vil trods alt altid være størst rundt om kanterne, vi projicerer en del af en "sfære" (hvilket er hvad vi kan se) på en plan overflade!

Så du går til en editor, som f.eks. Photoshop eller lightroom, og du anvender en alvorlig forvrængning af billedet for at flade den horisont. Dette fungerer, men det fungerer også stærkt fordrejer himlen!

Så til sidst ender du med et meget æstetisk billede, og du kan se to punkter 180 grader fra hinanden (eller mere) på én gang, men afvejningen? Din himmel er enormt forvrænget, selvom det er smukt, og du kan se langt mere af det, end du ellers kunne.

Og dette er ikke engang det værste: prøv at gå til et komplet 360-graders panorama!

Hvis du ønsker at fange zenitten - direkte over hovedet - har du intet andet valg end at håndtere de mest spektakulære forvrængninger, på samme måde forvrænges polerne i en sfære i en Mercator-projektion.

Men den fulde 360-graders visning er det værd, du skal bare huske dig selv på, at det, du ser på, er forvrænget på en meget bestemt måde. Det er ikke galaksen, der er buet, men snarere billedet, så vi kan se det hele på én gang på en plan overflade!

Og det er derfor, de smukkeste fotos af nattehimlen ser sådan ud! Tak, fordi du kom med mig til endnu en Ask Ethan, og glem ikke at tjekke alle de fantastiske indlæg på det nye Starts With A Bang, du vil ikke fortryde det!


25.1 Arkitekturen i galaksen

Ved slutningen af ​​dette afsnit vil du være i stand til at:

  • Forklar hvorfor William og Caroline Herschel konkluderede, at Mælkevejen har en flad struktur, der er centreret om solen og solsystemet
  • Beskriv udfordringerne ved at bestemme Galaxy's struktur fra vores udsigtspunkt indeni den
  • Identificer Galaxy hovedkomponenter

Mælkevejsgalaksen omgiver os, og du tror måske, det er let at studere, fordi det er så tæt. Men det faktum, at vi er indlejret i det, udgør en vanskelig udfordring. Antag, at du fik til opgave at kortlægge New York City. Du kunne gøre et meget bedre job fra en helikopter, der flyver over byen, end du kunne, hvis du stod på Times Square. På samme måde ville det være lettere at kortlægge vores galakse, hvis vi kun kunne komme lidt uden for den, men i stedet er vi fanget inde og ude i dens forstæder - langt fra den galaktiske ækvivalent til Times Square.

Herschel måler galaksen

I 1785 gjorde William Herschel (figur 1) den første vigtige opdagelse om mælkevejsarkitekturens arkitektur. Ved hjælp af et stort reflekterende teleskop, som han havde bygget, tællede William og hans søster Caroline stjerner i forskellige retninger af himlen. De fandt ud af, at de fleste af de stjerner, de kunne se, lå i en flad struktur, der omkranser himlen, og at antallet af stjerner var omtrent det samme i enhver retning omkring denne struktur. Herschel konkluderede derfor, at det stjernesystem, som Solen hører til, har form af en skive eller et hjul (han kunne have kaldt det en Frisbee undtagen Frisbees endnu ikke var opfundet), og at Solen skal være tæt på hjulets nav (Figur 2).

William Herschel (1738–1822) og Caroline Herschel (1750–1848).

figur 1. William Herschel var en tysk musiker, der emigrerede til England og tog astronomi i sin fritid. Han opdagede planeten Uranus, byggede flere store teleskoper og foretog målinger af solens sted i galaksen, solens bevægelse gennem rummet og stjernernes komparative lysstyrke. Dette maleri viser William og hans søster Caroline polere en teleskoplinse. (kredit: ændring af arbejde fra Wellcome Library)

For at forstå, hvorfor Herschel nåede denne konklusion, forestil dig, at du er medlem af et band, der står i formation i pausen ved et fodboldkamp. Hvis du tæller de bandmedlemmer, du ser i forskellige retninger, og får omtrent det samme antal hver gang, kan du konkludere, at bandet har arrangeret sig i et cirkulært mønster med dig i centrum. Da du ikke ser noget bandmedlemmer over dig eller under jorden, ved du, at bandets cirkel er meget fladere end den er bred.

Herschels Diagram over Mælkevejen.

Figur 2. Herschel konstruerede dette tværsnit af galaksen ved at tælle stjerner i forskellige retninger.

Vi ved nu, at Herschel havde ret om formen på vores system, men forkert om, hvor solen ligger inde i disken. Som vi så i Between the Stars: Gas and Dust in Space, lever vi i en støvet galakse. Fordi interstellært støv absorberer lyset fra stjerner, kunne Herschel kun se disse stjerner inden for omkring 6000 lysår fra Solen. I dag ved vi, at dette er en meget lille del af hele stjerneskiven med 100.000 lysårsdiameter, der udgør Galaxy.

HARDE SHAPLEY: MAPMAKER TIL STJERNET

Indtil begyndelsen af ​​1900'erne accepterede astronomer generelt Herschels konklusion, at solen er tæt på centrum af galaksen. Opdagelsen af ​​Galaxy's sande størrelse og vores faktiske placering skete stort set gennem Harlow Shapleys indsats. I 1917 studerede han RR Lyrae variable stjerner i kuglehobe. Ved at sammenligne den kendte indre lysstyrke af disse stjerner med, hvor lyse de optrådte, kunne Shapley beregne, hvor langt væk de er. (Husk, at det er afstand, der får stjernerne til at se svagere ud, end de ville være "tæt på", og at lysstyrken falmer, når afstanden kvadreres.) At kende afstanden til enhver stjerne i en klynge fortæller os derefter afstanden til selve klyngen. .Globulære klynger kan findes i regioner, der er fri for interstellært støv, og som derfor kan ses på meget store afstande. Da Shapley brugte afstande og retninger for 93 kuglehobe til at kortlægge deres positioner i rummet, fandt han ud af, at klyngerne er fordelt i et sfærisk volumen, som ikke har centrum ved Solen, men på et langt punkt langs Mælkevejen i retning af Skytten. Shapley fremsatte derefter den dristige antagelse, verificeret af mange andre observationer siden da, at det punkt, hvorpå systemet med kugleformede klynger er centreret, også er centrum for hele galaksen (figur 3).

Harlow Shapley og hans diagram over mælkevejen.

Figur 3. (a) Shapley udgør et formelt portræt. (b) Hans diagram viser placeringen af ​​kuglehobe, hvor Solens position også er markeret. Det sorte område viser Herschels gamle diagram, centreret på solen, omtrent til målestok.

Shapleys arbejde viste en gang for alle, at vores stjerne ikke har nogen særlig plads i Galaxy. Vi befinder os i et ubeskriveligt område af Mælkevejen, kun en af ​​200 til 400 milliarder stjerner, der omgiver det fjerne centrum af vores galakse. Født i 1885 på en gård i Missouri, faldt Harlow Shapley først ud af skolen med det samme som kun en femte klasse uddannelse. Han studerede derhjemme og i en alder af 16 fik han et job som avisreporter, der dækkede kriminelle historier. Frustreret over manglen på muligheder for en person, der ikke havde afsluttet gymnasiet, gik Shapley tilbage og afsluttede et seks-årigt gymnasium på kun to år, hvor han dimitterede som klassedictorian. I 1907, i en alder af 22, gik han til universitetet fra Missouri, der havde til hensigt at studere journalistik, men fandt ud af, at skolen for journalistik ikke ville åbne i et år. Gennemse kollegekataloget (eller så fortalte han historien senere) skyndte han sig at se "Astronomi" blandt emnerne, der begyndte med "A." Da han mindede om sin drengeagtighed i stjernerne, besluttede han sig for at studere astronomi det næste år (og resten, som man siger, er historie). Efter eksamen fik Shapley et stipendium til kandidatstudie ved Princeton og begyndte at arbejde med den strålende Henry Norris Russell (se Henry Norris Russell-funktionsfeltet). Til sin ph.d.-afhandling ydede Shapley store bidrag til metoderne til at analysere opførelsen af ​​formørkende binære stjerner. Han var også i stand til at vise, at cepheid-variable stjerner ikke er binære systemer, som nogle mennesker troede på det tidspunkt, men individuelle stjerner, der pulserede med slående regelmæssighed. George Ellery Hale, der var imponeret over Shapleys arbejde, tilbød ham en stilling ved Mount Wilson Observatory, hvor den unge mand benyttede sig af den klare bjergluft og 60-tommers reflektor til at udføre sin banebrydende undersøgelse af variable stjerner i kugleformede klynger. Shapley accepterede derefter direktionen for Harvard College Observatory, og i løbet af de næste 30 år accepterede han og hans samarbejdspartnere bidrog til mange områder af astronomi, herunder undersøgelse af nærliggende galakser, opdagelsen af ​​dværggalakser, en undersøgelse af fordelingen af ​​galakser i universet og meget mere. Han skrev en række ikke-tekniske bøger og artikler og blev kendt som en af ​​de mest effektive populariserere inden for astronomi. Shapley nød at holde foredrag rundt om i landet, herunder på mange mindre gymnasier, hvor studerende og fakulteter sjældent fik interageret med forskere af hans kaliber. Under Anden Verdenskrig hjalp Shapley med at redde mange forskere og deres familier fra Østeuropa senere, hjalp han med at grundlægge UNESCO, De Forenede Nationers Organisation for Uddannelse, Videnskab og Kultur. Han skrev en pjece, der hedder Videnskab fra skib for mænd og kvinder i de væbnede tjenester, der måtte tilbringe mange uger om bord på transportskibe til Europa. Og i den vanskelige periode i 1950'erne, da kongreskomiteerne begyndte deres "heksejagt" efter kommunistiske sympatisører (herunder liberale ledere som Shapley), talte han kraftigt og frygtløst til forsvar for tanke- og ytringsfriheden. En mand med mange interesser, han blev fascineret af myrenes opførsel og skrev videnskabelige artikler om dem såvel som om galakser. Da han døde i 1972, blev Shapley anerkendt som en af ​​de centrale figurer i moderne astronomi, en " det 20. århundrede Copernicus ”, der kortlagde Mælkevejen og viste os vores plads i galaksen.

Skiver og haloer

Med moderne instrumenter kan astronomer nu trænge igennem "smog" af Mælkevejen ved at studere radio- og infrarødemissioner fra fjerne dele af galaksen. Målinger på disse bølgelængder (såvel som observationer af andre galakser som vores) har givet os en god idé om, hvordan Mælkevejen ville se ud, hvis vi kunne observer det på afstand.

Figur 4 skitserer, hvad vi ville se, hvis vi kunne se Galaxy udad og kant-på. Den lyseste del af galaksen består af en tynd, cirkulær, roterende skive med stjerner fordelt over en region med en diameter på omkring 100.000 lysår i diameter og omkring 2000 lysår tyk. (I betragtning af hvor tynd disken er, er en cd måske en mere passende analogi end et hjul.) De meget yngste stjerner og støvet og gassen, hvorfra stjerner dannes, findes typisk inden for 100 lysår fra Milky's plan. Vej Galaxy. Massen af ​​det interstellære stof er ca. 15% af massen af ​​stjernerne i denne disk.

Skematisk gengivelse af galaksen.

Figur 4. Det venstre billede viser ansigtet på spiraldisken, det højre billede viser det, der ser kant ud langs disken. De største spiralarme er mærket. Solen er placeret på den indvendige kant af den korte Orion-spor.

Som diagrammet i figur 4 viser, spredes ikke stjerner, gas og støv jævnt over disken, men koncentreres i en central bjælke og en række spiralarme. Nylige infrarøde observationer har bekræftet, at den centrale bjælke for det meste består af gamle gulrøde stjerner. De to vigtigste spiralarme ser ud til at forbinde med enderne af stangen. De fremhæves af det blå lys fra unge varme stjerner. Vi kender mange andre spiralgalakser, der også har søjleformede koncentrationer af stjerner i deres centrale regioner af den grund, de kaldes spærrede spiraler. Figur 5 viser to andre galakser - en uden bjælke og en med en stærk bjælke - for at give dig et grundlag for sammenligning med vores egne. Vi vil kort beskrive vores spiralstruktur mere detaljeret. Solen er placeret halvvejs mellem centrum af galaksen og kanten af ​​disken og kun omkring 70 lysår over dens midterplan.

Uspærrede og spærrede spiralgalakser.

Figur 5. (a) Dette billede viser den uhindrede spiralgalakse M74. Den indeholder en lille central bule af for det meste gamle gulrøde stjerner sammen med spiralarme, der er fremhævet med det blå lys fra unge varme stjerner. (b) Dette billede viser den stærkt spærrede spiralgalakse NGC 1365. Bukningen og den svagere bjælke fremstår begge gullig, fordi de lyseste stjerner i dem for det meste er gamle gule og røde giganter. To hovedspiralarme rager ud fra enderne af stangen. Som i M74 er disse spiralarme befolket med blå stjerner og røde pletter af glødende gas - kendetegn for den nylige stjernedannelse. Mælkevejs galaksen menes at have en spærret spiralstruktur, der er mellemliggende mellem disse to eksempler. (kredit a: ændring af arbejde foretaget af ESO / PESSTO / S. Smartt-kredit b: ændring af arbejde foretaget af ESO)

Vores tynde disk af unge stjerner, gas og støv er indlejret i en tykkere, men mere diffus disk af ældre stjerner, denne tykkere disk strækker sig omkring 3000 lysår over og under midterplanen på den tynde disk og indeholder kun ca. 5% så meget masse som den tynde disk.

Tæt på det galaktiske centrum (inden for ca. 10.000 lysår) er stjernerne ikke længere begrænset til disken, men danner en central udbuling (eller nuklear udbuling). Når vi observerer med synligt lys, kan vi kun se stjernerne i udbulingen i de sjældne retninger, hvor der tilfældigvis er relativt lidt interstellært støv. Det første billede, der faktisk lykkedes at vise buen som helhed, blev taget ved infrarøde bølgelængder (figur 6).

Indre del af Mælkevejsgalaksen.

Figur 6. Dette smukke infrarøde kort, der viser en halv milliard stjerner, blev opnået som en del af Two Micron All Sky Survey (2MASS). Fordi interstellært støv ikke absorberer infrarødt så stærkt som synligt lys, afslører denne opfattelse den tidligere skjulte bule af gamle stjerner, der omgiver centrum af vores galakse sammen med galaksenes tynde disk-komponent. (kredit: modifikation af arbejde af 2MASS / J. Carpenter, T. H. Jarrett og R. Hurt)

Det faktum, at meget af buen er tilsløret af støv, gør dens form vanskelig at bestemme. I lang tid antog astronomer, at det var sfærisk. Imidlertid indikerer infrarøde billeder og andre data, at buen er cirka to gange længere, end den er bred og formet snarere som en jordnød. Forholdet mellem denne aflange indre udbuling og den større bjælke med stjerner forbliver usikker. I centrum af den nukleare bule er der en enorm koncentration af stof, som vi vil diskutere senere i dette kapitel.

I vores galakse er de tynde og tykke skiver og den nukleare bule indlejret i en sfærisk glorie af meget gamle, svage stjerner, der strækker sig til en afstand på mindst 150.000 lysår fra det galaktiske centrum. De fleste af de kugleformede klynger findes også i denne glorie.

Massen i Mælkevejen strækker sig endnu længere ud, langt ud over de lysende stjerners grænser til en afstand på mindst 200.000 lysår fra centrum af Galaxy. Denne usynlige masse er blevet givet navnet mørkt stof fordi det ikke udsender noget lys og ikke kan ses med noget teleskop. Dens sammensætning er ukendt, og den kan kun detekteres på grund af dens tyngdevirkninger på bevægelserne af lysstof, som vi kan se. Vi ved, at denne omfattende halo af mørkt stof eksisterer på grund af dens indvirkning på banerne hos fjerne stjerneklynger og andre dværggalakser, der er forbundet med Galaxy. Denne mystiske glorie vil være et emne i afsnittet om galaksen, og egenskaberne ved mørkt stof vil blive diskuteret mere i kapitlet om Big Bang.

Nogle vigtige statistikker over de tynde og tykke diske og stjernernes glorie er anført i tabel med en illustration i figur 7. Bemærk især, hvordan stjernernes aldre korrelerer med, hvor de findes. Som vi skal se, indeholder disse oplysninger vigtige spor til, hvordan Mælkevejsgalaksen blev dannet.

Karakteristika for Mælkevejsgalaksen
Ejendom Tynd disk Tykk disk Stellar Halo (ekskluderer mørkt stof)
Stjernemasse 4 × 10 10 MSol Et par procent af den tynde diskmasse 10 10 MSol
Lysstyrke 3 × 10 10 LSol Et par procent af lysstyrken på den tynde disk 8 × 10 8 LSol
Typisk alder af stjerner 1 million til 10 milliarder år 11 milliarder år 13 milliarder år
Tyngre element overflod Høj Mellemliggende Meget lav
Rotation Høj Mellemliggende Meget lav

Større dele af Mælkevejsgalaksen.

Figur 7. Dette skema viser hovedkomponenterne i vores Galaxy.

At etablere dette overordnede billede af galaksen fra vores støvhulede synspunkt inde i den tynde disk har været en af ​​de store bedrifter inden for moderne astronomi (og en, der tog årtier med indsats fra astronomer, der arbejder med en lang række teleskoper). En ting, der hjalp enormt, var opdagelsen af, at vores Galaxy ikke er unik i sine egenskaber. Der er mange andre flade, spiralformede øer med stjerner, gas og støv i universet. F.eks. Ligner Mælkevejen Andromedagalaksen, som i en afstand af omkring 2,3 millioner lysår er vores nærmeste gigantiske spiralgalakse. Ligesom du kan få et meget bedre billede af dig selv, hvis en anden tager billedet langt væk, har billeder og andre diagnostiske observationer af nærliggende galakser, der ligner vores, været vigtige for vores forståelse af mælkevejens egenskaber.

DEN MÆLKEDE MÅDEGALAXY I MYTE OG FORKLARING

De gamle grækere så på Mælkevejen som en mælkespray, der spildte fra gudinden Hera's bryst. I denne legende havde Zeus i hemmelighed placeret sin spædbarn, Herakles, ved Heras bryst, mens hun sov for at give sin halvmenneskelige søn udødelige kræfter. Da Hera vågnede og fandt Herakles diende, skubbede hun ham væk og fik mælken til at sprøjte ud i kosmos (figur 8).

Den dynastiske kineser betragtede Mælkevejen som en "sølvflod", der var skabt til at adskille to stjernekorsede elskere. Øst for Mælkevejen blev den vævende jomfru Zhi Nu identificeret med den lyse stjerne Vega i stjernebilledet Harpen Lyra. Vest for Mælkevejen var hendes elsker Niu Lang, kohyrden, forbundet med stjernen Altair i stjernebilledet Aquila the Eagle. De var blevet forvist på modsatte sider af Mælkevejen af ​​Zhi Nus mor, himmelens dronning, efter at hun hørte om deres hemmelige ægteskab og fødslen af ​​deres to børn. En gang om året har de dog lov til at genforene sig. På den syvende dag i den syvende månemåned (som typisk finder sted i vores august måned) mødtes de på en bro over Mælkevejen, som tusinder af magpies havde lavet (figur 8). Denne romantiske tid fejres fortsat i dag som Qi Xi, der betyder "Dobbelt syvende", med par, der genoptager den kosmiske genforening af Zhi Nu og Niu Lang.

Mælkevejen i myte.

Figur 8. (en) Mælkevejens oprindelse af Jacopo Tintoretto (ca. 1575) illustrerer den græske myte, der forklarer dannelsen af ​​Mælkevejen. (b) Mælkevejens måne af den japanske maler Tsukioka Yoshitoshi skildrer den kinesiske legende om Zhi Nu og Niu Lang.

For Quechua-indianerne i Andes-Peru blev Mælkevejen betragtet som den himmelske bolig for alle mulige kosmiske skabninger. Arrangeret langs Mælkevejen findes utallige mørke pletter, som de identificerede med patridges, lamaer, en padde, en slange, en ræv og andre dyr. Quechuas orientering mod de mørke regioner snarere end det glødende stjernelys ser ud til at være unik blandt alle myteproducenterne. Sandsynligvis havde deres adgang til den rigt strukturerede sydlige Mælkevej noget at gøre med det. Blandt finnere, estere og beslægtede nordeuropæiske kulturer betragtes Mælkevejen som "fuglevej" hen over nattehimlen. Efter at have bemærket, at fugle sæsonmæssigt vandrer langs en nord-syd-rute, identificerede de dette ad vej med Mælkevejen. Nylige videnskabelige undersøgelser har vist, at denne myte er forankret i virkeligheden: fuglene i denne region bruger Mælkevejen som en guide til deres årlige vandring. I dag betragter vi Mælkevejen som vores galaktiske bopæl, hvor stjernenes fødsel og stjerne kendes. døden spiller ud på en storslået scene, og hvor forskellige planeter har vist sig at kredser om alle mulige stjerner. Selvom vores perspektiv på Mælkevejen er baseret på videnskabelige undersøgelser, deler vi vores forfædre en affinitet til at fortælle historier om oprindelse og transformation. I disse henseender fortsætter Mælkevejen med at fascinere og inspirere os.

Nøglebegreber og resumé

Mælkevejsgalaksen består af en tynd disk, der indeholder støv, gas og unge og gamle stjerner, en sfærisk glorie, der indeholder populationer af meget gamle stjerner, herunder RR Lyrae-variable stjerner og kugleformede stjerneklynger, en tyk, mere diffus disk med stjerner, der har egenskaber mellemliggende mellem dem på den tynde skive og glorie en jordnøddeformet nuklear bulge med for det meste gamle stjerner rundt om midten og et supermassivt sort hul i centrum. Solen ligger omtrent halvvejs ud af Mælkevejen, cirka 26.000 lysår fra centrum.

mørk stof halo massen i Mælkevejen, der strækker sig langt ud over grænserne for lysstjerner til en afstand på mindst 200.000 lysår fra centrum af Galaxy, selvom vi udleder dens eksistens fra dens tyngdekraft, forbliver sammensætningen af ​​dette stof et mysterium halo den yderste del af vores galakse (eller en anden galakse), der indeholder en sparsom fordeling af stjerner og kuglehobe i en mere eller mindre sfærisk fordeling Mælkevejen Galaxy lysbåndet, der omkranser himlen, hvilket skyldes de mange stjerner og diffuse tåger, der ligger i nærheden af ​​mælkevejs galakens centrale udbuling (eller nukleare udbuling) den centrale (runde) del af mælkevejen eller en lignende galakse

For yderligere udforskning

Samarbejdsgruppeaktiviteter

  1. Du bliver fanget af rumvæsener, der fører dig ind i en kompleks sky af interstellær gas, støv og et par nydannede stjerner. For at flygte skal du lave et kort over skyen. Heldigvis har udlændinge et komplet astronomisk observatorium med udstyr til måling af alle bånd i det elektromagnetiske spektrum. Brug det, du har lært i dette kapitel, og lad din gruppe diskutere, hvilke slags kort du ville lave af skyen for at tegne din mest effektive flugtvej.
  2. Diagrammet, som Herschel lavede af Mælkevejen, har en meget uregelmæssig ydre grænse (se [link]). Kan din gruppe tænke på en grund til dette? Hvordan konstruerede Herschel sit kort?
  3. Antag, at til din afsluttende eksamen i dette kursus tildeles din gruppe teleskoptid til at observere en stjerne, der er valgt til dig af din professor. Professoren fortæller dig stjernens position på himlen (dens højre opstigning og deklination), men intet andet. Du kan foretage de observationer, du ønsker. Hvordan ville du gå ud på at afgøre, om stjernen er medlem af befolkning I eller befolkning II?
  4. Eksistensen af ​​mørkt stof kommer som en stor overraskelse, og dets natur forbliver et mysterium i dag. En dag vil astronomer vide meget mere om det (du kan lære mere om aktuelle fund i Evolution and Distribution of Galaxies). Kan din gruppe lave en liste over tidligere astronomiske observationer, der begyndte som en overraskelse og et mysterium, men afviklede (med flere observationer) som velkendte dele af indledende lærebøger?
  5. Physicist Gregory Benford has written a series of science fiction novels that take place near the center of the Milky Way Galaxy in the far future. Suppose your group were writing such a story. Make a list of ways that the environment near the galactic center differs from the environment in the “galactic suburbs,” where the Sun is located. Would life as we know it have an easier or harder time surviving on planets that orbit stars near the center (and why)?
  6. These days, in most urban areas, city lights completely swamp the faint light of the Milky Way in our skies. Have each member of your group survey 5 to 10 friends or relatives (you could spread out on campus to investigate or use social media or the phone), explaining what the Milky Way is and then asking if they have seen it. Also ask their age. Report back to your group and discuss your reactions to the survey. Is there any relationship between a person’s age and whether they have seen the Milky Way? How important is it that many kids growing up on Earth today never (or rarely) get to see our home Galaxy in the sky?

Why does the Milky Way appear arch-shaped when photographed from Earth?

Actually it does not. It should be a line across the sky. But it might seem like an arch: The if you draw a straight line across a half sphere, this is indeed an arch, but you are always looking from inside the plane. If this is photographed with a wide angle lens, the distortions might make it look like an arch (see Barrel Distortion).

Also, when full sky images are shown, and the equator is supposed to be earth equator, the milky way forms a kind of wave. This has to do with the angle between the rotation axis of the earth (or the equator, that only depends on how you view it) and the rotation angle of the milkyway. You see that almost same shape when looking at the flight path of for example the ISS over a map of the earth.

But when you look at a normal picture of the milkyway, that should be like a line. If you have another picture, show it, and I will try to explain that one.

Edit: just did a quick google imgsearch for milkyway, most of the distortions there are from stitching several images together for a panorama. If you centered every image on the plane of the milkyway, it would be straight and the horizon would appear curved (Again, see barrel distortion).


Estimates of the size of the Milky Way galaxy vary due to a degree of uncertainty in the observations used to make these determinations. Estimates for the diameter of the Milky Way galaxy range from 100,000 light years up to 120,000 light years.

As to the size of the galactic bulge that makes up the core of the galaxy, it's diameter is estimated at around 30,000 light years in the north-south direction. The diameter in the equatorial plane is estimated to be 40,000 light years.

Out in the disk of the galaxy, which is where our solar system is located, the thickness of the disk is estimated to be 1,000 light years.


Secrets of the Milky Way

Contributing editor Jim Richardson is a photojournalist recognized for his explorations of small-town life. His photos appear frequently in National Geographic magazine.

It was a grand sight to see, the Milky Way stretching across the sky behind Owachomo Bridge. It was a natural subject for the opening spread of "Our Vanishing Night" in the November 2008 National Geographic.

First, let’s get this out of the way. This is a straight shot.

That’s right. No layers in Photoshop. No multi-image, bracketed-exposure HDR computer magic. No telescope-mounted clock-driven hours-long exposure. At National Geographic we really can’t use all those wonder weapons of the digital era. Readers expect reality, and we try to deliver.

This picture involved just a camera on a tripod in front of the right scene. Well, almost. Photographing the Milky Way and not ending up with a big blur requires several elements, one of which has only been available in the past couple of years. Here’s what you need to know. The Milky Way is out there every night. But you need a really, truly dark sky like what they have at Natural Bridges National Monument in southern Utah. You probably can’t do this picture east of the Mississippi. I scouted this location during the day, looking for the right bridge, one that faced the right direction, one that I could get to in the middle of the night. Oh, and if you want a dark sky you can’t have any moon. That’s part of the next step.

You also need to know when and where the Milky Way is going to be “up.” It rises and sets just like the sun and the moon. To find out when it will be visible, where it will rise, and whether or not the moon will be up (not what I wanted) I used a very nice astronomy program called SkyGazer 4 from Carina Software. This allowed me to set my location (southern Utah) and then spin the clock to see where the Milky Way would be at any given time. The answer, in this case, was that the southern Milky Way wouldn’t rise until about 2:15 a.m.

I needed the southern arm of the galaxy because that is the one that looks toward the center of the galaxy and therefore is much bigger and brighter.

Now here is the real trick. In order for the Milky Way to be sharp in the picture, the exposure can’t be any longer than about 90 seconds. (And that’s with a very wide 14mm lens.) Any longer and the stars will start to move so much during the exposure that they will be streaks instead of points of light. In fact, 90 seconds is stretching it. Sixty seconds would be better. So the trick was having a Nikon D3 that would let me shoot at ISO 3200 to ISO 6400 with minimal digital noise. We’ve only had cameras that could begin to do this for the past few years. Right now the D3 (along with the now-available D700) is the high ISO champion. And I needed an f/2.8 lens that would produce sharp images wide open. Fortunately I had the Nikkor 14-24mm f/2.8 lens that is just phenomenal. It has very even illumination, and it makes sharp star images right out to the corners. (This is a very, very tough thing for a super-wide-angle lens to do.) Currently, this is about the only lens available that will do this.

Fortunately, the Milky Way is always the same exposure: 90 seconds, f/2.8, ISO 3200 will always get you a nice, bright Milky Way. Or, 60 seconds, f/2.8, ISO 5000 will work. Or 30 seconds, f/1.4, ISO 1600 works well, too. But note that there are no 14mm f/1.4 lenses. There is one 24mm f/1.4 lens and it can produce some fine star images, though with somewhat limited performance in the corners. The problem to be solved with that lens is getting it in focus, which is fiendishly difficult at f/1.4 in total darkness. It must be absolutely in focus. (Hint: Autofocus won’t even come close.)

So by 2 a.m. I’m standing behind my tripod and, just like clockwork, the Milky Way is beginning to rise behind the Owachomo Bridge. It’s just stunning. This spot has been named the International Dark-Sky Association’s first dark sky park and I can see why. My picture is all framed up and my first picture tells me I’ve got the angle and exposure right. (I’ve practiced this stuff before.)

Now I just need two more things. First the Milky Way has to rise high enough in the sky to be dramatic before dawn floods the sky with light. So I figure I’ve got about two and a half hours.

And second, I want to light up the bridge. That’s why I brought along four different flashlights. And that’s why my young friend, a summer ranger at the park, has agreed to my crazy idea of coming out here in the middle of the night. While I run the camera and check exposures, he’s under the arch, hiding behind some trees, painting the bridge with a flashlight during my 90-second exposure. I tell him when the shutter opens and he starts flashing the light, slowly and evenly, along the length of the arch. Too long in one spot and we would get a hot spot. Not long enough and it was too dark.

So for the next two hours we shot frame after frame, getting better and better at making nicely painted scenes of the arch as the Milky Way slowly moved into a great sweeping angle. It was exciting, being out there in the dead silence of the desert night, seeing our images getting better and better until finally I saw the first signs of blue creeping in from the east. But by then we had it. All in one exposure straight out of the camera. Wow!

One last technical tip that you’ll need: The exposures took the requisite 90 seconds. (And I experimented with other exposures and ISO combinations along the way.) But then I had to turn on high ISO noise reduction. It’s buried down in your camera’s menus somewhere. This is essential. The sensor heats up during long exposures, building up unacceptable levels of noise. So the camera does a “null” exposure with the shutter closed, to see where the noise is building up, then digitally reverses that exposure and subtracts it from the real exposure. Voilà—the noise has been nullified, so to speak. Doing this will slow you down, but do not bypass this critical step. All this means you’ll be lucky to do one exposure every five minutes. Use your dark sky time wisely.


A Galaxy Rises out of the Ocean

I do love a good Milky Way picture, especially when the composition, the foreground, is something striking or unexpected. Photographer Michael Shainblum (whom you may remember from the time-lapse animations “Existence” and “Into the Atmosphere,” as well as a previous Milky Way photo I featured here) has done just such a thing, taking a lovely shot of our galaxy apparently rising out of the ocean:

Photo by Michael Shainblum, used by permission

He was in Gaviota, Calif., when he took this shot in April 2013. He used a fish-eye lens, which is why the normally straight glow of the Milky Way appears curved. The 30 second exposure blurred and softened the incoming waves from the Pacific Ocean, somewhat appropriately giving a milky feel to them. My eye was drawn to the rocks there the long sheets of sedimentary layers tilted at an angle, presumably laid down flat millions of years ago and then later canted by the rock uplifted to the left (north).

The huge scale of this picture (it spans a third of the way across the sky) makes it hard to pin down some of the stars, but the bright one on the right is Antares in Scorpius, the bright pink patch of fuzz near the Milky Way’s center is the famous Lagoon Nebula, and to the upper left is the bright blue spark of Vega

Illustration by Robert Hurt, IPAC Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

I’m commonly asked what it means to see the Milky Way in the sky. Our galaxy is a flat disk, and we are inside that disk, about halfway from the center to the edge. When we look toward the galactic center, it’s like being in the suburbs and looking toward the downtown region there are more lights in that direction, and it’s brighter there. Since the galaxy is flat, we see it as a thick stream of light across the sky, like milk spilled by the gods across the heavens. That’s why it’s called the Milky Way we mean both the way it appears in the sky as well as the galaxy itself (you can usually tell which one astronomers mean by the context). The word “galaxy” is derived from the Latin for milk!

The thickening at the middle is called the hub or bulge, and we see it in other disk galaxies, which is another strong bit of evidence we live in such a galaxy. We also know about our galaxy’s spiral arms by looking out into it using radio telescopes and measuring the velocities and positions of giant clouds of gas they trace the structure of the Milky Way’s magnificent spiral.

Pictures like Shainblum’s are certainly beautiful, but they also hint at the depth and nature of the Universe. It’s like a code, or a puzzle, with the pieces gathered and just waiting to be assembled. That’s one of the many reasons I love science! It helps us see the bigger picture.


When I look up and see the Milky Way galaxy, am I looking towards the center of the galaxy or towards outer space?

That is a great question! In fact, you are generally looking into the DISC of the Milky Way galaxy. I’m sure you’ve seen some images, which are really just artists’ concepts, of what our galaxy looks like. From a face-on view it looks a little something like this:

And from an edge-on view it looks a little something like this:

Again, these are not actual images of the Milky Way, just what it might look like. Given our location inside of the Milky way, it is impossible for us to take on image of our own galaxy!

So the Milky Way is a big frisbee-shaped disc that has these spiral-arm structures winding their way from the center to the outskirts. The Earth sits within this disc, and so when we look up at the night sky, the Milky Way appears as a long “milky” strip running across it. The center of the galaxy occupies only a small portion of the entire strip and can generally only be seen if you are in the southern hemisphere. Here’s an image where the lines are pointing to the center:

As far as outer space goes, it depends on what you consider “outer.” Some would call just a few dozen miles above the Earth’s surface outer space (check out the definition of the Karman Line). But certainly, if you want to look as far as humanly possibly, don’t look into the milky strip of the galaxy where all sorts of dust, gas, and debris will cloud your vision, but rather into the seemingly dark and empty regions surrounding it. Here, if the viewing conditions are especially good, you can see things like the Small and Large Magellanic clouds and, if you’re very lucky and have very good eyes, Andromeda Galaxy. These are the only three objects visible to the naked eye which are not a part of our own galaxy. The Magellanic clouds are dwarf galaxies orbiting the Milky Way, and Andromeda is our nearest galactic neighbor, 2.54 million light years away, the most distant object visible to the naked eye!

Anyways, sorry if you expected a brief answer, but if you ask an astronomer about astronomy, you’re bound to get a long and passionate response!

Astronomy Joke:
How do you organize a space party? ……. You Planet!

Zach Vanderbosch
UT Austin


Kommentarer

I am very much enjoying this series of articles/blogs.

Concerning the 500 rule, it is for full frame sensors. Lens focal lengths are generally given based on standard full frame sensor. The smaller APS-C sensors require an even shorter time due to the sensor crop/zoom factor. I agree that the best way is to examine each shot and find the point at which trailing becomes unacceptable. Too many people seem to think that following a few overly simplistic formulas will net them great images. Milky Way, and other astrophotography, not a point and shoot affair.

While it is possible to shoot Milky Way, constellation and nightscapes without an intervalometer, using one makes it much easier to take multiple frames for stacking. On my EOS 60D, the mirror will only stay locked up for 30sec, if the second press does not happen within this time the mirror will drop. With the correct programming of the intervalometer and the correct mode on the camera it is possible to gather multiple exposures with minimal touching of the camera required.

Du skal være logget ind for at kunne skrive en kommentar.

December 18, 2020 at 1:30 am

APS-C sensors do not require shorter exposures than full-frame sensors assuming both sensors have the same size pixels.

Du skal være logget ind for at kunne skrive en kommentar.

Richard S. Wright Jr. Post Author

December 18, 2020 at 8:16 am

This is a very common misconception. Zoom/Crop factor has nothing to do with it. It's all about the pixel size and the "actual" focal length of the lens. The reason so many people are misled by this is that most APS-C sensors have much smaller pixels than their full frame counterparts. Times are changing though, and full frame sensors are coming out with extremely small pixels in the race for "more mega pixels". This is going to re-equalize everyone's rules of thumb I think. I'll stick to my method, which is take an extra 60 or 90 seconds and just test how long I can go.

Du skal være logget ind for at kunne skrive en kommentar.

You say, higher ISOs restrict the available brightness range.

I just did a series of overexposed images from ISO 100 to ISO 12800.

The goal was to find out the maximum value stored in the RAW of my Canon 6D Mark II with RawDigger software.

I was surprised to see, that @ ISO 100, 125, 200 and 250 the maximum value for R, G, B and G2 is 15.871, but for ISO 160 it is an average of 13.118.

The next group of ISO is 400, 500, 800, 1.600, 2.000, 3.200 and 4.000 with a maximum of 14.335 wheras ISO 1.250 has a minimum of avg. 11.897,5.

Du skal være logget ind for at kunne skrive en kommentar.

Richard S. Wright Jr. Post Author

I think it's great that you are doing experiments with your DSLR to see how it's changing the data at the different ISO's. Be sure and see some of my other blogs on the topic of ISO as well.

"Your milage may vary" is an appropriate term for how each DSLR may store the data numerically. However, you cannot count on the numbers meaning the same thing in terms of the actual brightness captured. A long exposure at a low ISO and a short exposure at a high ISO may give you similar numbers, but the actual brightness received by the camera is not the same, nor is the actual range of brightness from dimmest to brightest features. This blog in particular tries to explain a bit about how this works:


Why the Milky Way appears to be arching across the sky? - Astronomi

    What astronomical objects do we see in the sky? Where are they in the general context of the overview of the Universe?
      All of the stars we see are in the Milky Way galaxy, most of them relatively close to the Sun.

    • The positions of the stars can be described with a sort of astronomical longitude and latitude, called right ascension and declination .

      For stars, almost all apparent motion comes from reflex motion, because they are so far away that their intrinsic motion appears very small.

    • Example: view from the North Pole
    • Example: view from the equator
    • Example: view from northern hemisphere, e.g. Las Cruces

    • It takes about 24 hours for the stars to return back to the same position in the sky. Consequently, one can measure time by the fractional distance a star has gone in its full circle around the sky. This is best done for stars which never set, i.e., stars near the north celestial pole. It is made easier because there happens to be a star located almost at the location of the pole, called the North Star. This movie shows the idea.

      Consequently, the Sun appears to move with respect to the stars. Each day the motion of the Sun is like the motion of a star, but not always the same star throughout the year.

      Because of this tilt, the latitude (or declination) of the Sun changes throughout the year. As a result, the path of the Sun through the sky changes throughout the year. During our summer, the Sun is further north than it is during our winter.

      Group exercise: why do we have seasons?

      The same argument about the angle with which the Sun's rays hit the Earth also explains why it is colder at higher latitudes, and also why it is hottest in the middle of the day.

      The plane of the Moon's orbit is close, but not identical, to the plane of the Earth's orbit around the Sun. Because of this, its motion in the sky over the course of a day (from the reflex motion of the Earth's rotation) is similar to that of the Sun. However, the motion of the Moon on any given day will not in general be the same as the Sun on that day .

    From day to day, the position of the Moon will change due to its intrinsic motion in its orbit, causing the Moon to appear to move through the background stars. The daily motion is more substantial than that of the Sun, because it only takes 28 days to complete an orbit, as opposed to the 365 days it takes for the Earth to go around the Sun.

    • The time of day we can see the Moon depends on where the Moon is in its orbit relative to where the Sun is
    • Since the apparent phase of the moon is also related to the Moon's location, it is directly related to the time at which the Moon rises and sets.

      A lunar eclipse can occur at full moon when the Moon moves through the shadow of the Earth, if all three objects (Sun, Earth, Moon) are in the same plane.

    • What path do they appear to travel in over the course of a day?
    • What time of day can we see the object? Alternatively, if we look at the same time of day, day after day, how does the object move across the sky?
    • Do they have phases? How do the phases change?
    • For example, consider the Sun and the Moon

      The qualitative motions of the planets can be understood if one recognizes that:
        All of the planets move around the Sun in roughly the same plane

        The inner planets (Mercury and Venus) show retrograde motion because they are moving around the Sun, and we are viewing this motion from outside of their orbits. For half of their years, they appear to move in one direction as seen from Earth for the other half, they appear to move in the other direction.

        The current picture we have of motions in the Solar System was figured out by making careful observations of motions of objects in the sky.

      • Sun appears to go around in the sky
      • Stars appear to go around in the sky, but a slightly different rate
      • Moon appears to go around in the sky, at a different rate
      • Planets are objects with irregular motion in the sky. Some are visible only at certain times of day (in particular, Venus).

        The Sun is at the center of the Universe.

        With his simple telescope, he was the first to observe that Venus has phases. This proved that Venus must revolve around the Sun & thus supports the heliocentric solar system.

        Planets orbit the Sun in elliptical orbits with the Sun located at one of the focii of the ellipse. An ellipse is characterized by a size and an eccentricity (or "squashedness"). A circle is an ellipse with zero eccentricity. The size of an ellipse is usually described by the length of its semimajor axis , i.e. half the length of the long axis of the ellipse. Planets orbit in elliptical orbits, although these orbits are of very low eccentricity and hence are almost circular. In fact, Kepler's laws apply to all objects orbiting in the Solar System for example, comets travel on very eccentric elliptical orbits.

      The astronomical unit is a unit which measures distance, and one astronomical unit is, by definition, the size of the semimajor axis of the Earth's orbit. For example, if a planet had an orbital period of 8 yrs, then P 2 = 64 = A 3 so A = 4 AU. So, by measuring the orbital period of a planet through careful observations of the planet with respect to the stars, one can determine its distance from the Sun.