9.4 Два в одном
При внимательном изучении рассеянного скопления оказалось, что оно содержит две группы звезд. Обе группы имеют одинаковую среднюю лучевую скорость и одинаковое среднее собственное движение, но апекс первой группы находится в 40∘ от скопления, а апекс второй группы — в 60∘ . Во сколько раз отличаются расстояния от наблюдателя до этих групп звезд и их пространственные скорости? Обязательно отметьте какая из групп звезд дальше и какая быстрее.
Ответ
Показать ответ
Ответ:
-
Пространственные скорости отличаются в 1.53 раза: вторая группа быстрее.
-
Расстояния отличаются в 2.06 раза: вторая группа дальше.
Решение
Показать решение
Решение. Апексом называется точка, в которой сходятся направления движения всех звезд скопления. Таким образом, само наличие разных апексов у двух групп звезд говорит о том, что мы наблюдаем в одном направлении два разных скопления.
Обозначим на рисунке A — апекс скопления, S — Солнце, C — скопление. Угол ∠ = — угловое расстояние между скоплением и его апексом. Полная скорость скопления должна быть направлена параллельно оси SA. По мере удаления скопления от Солнца угол будет уменьшаться, а прямая SC все больше приближаться к SA. Поскольку вектор лучевой (радиальной) скорости r лежит на прямой SC, угол между r и также равен . Тогда лучевую и тангенциальную t компоненты скорости можно выразить в виде:
Обозначим индексом 1 все величины, относящиеся к скоплению с апексом 40∘ , индексом 2 к скоплению с апексом 60∘ . По условию r1 = r2. Тогда
Тангенциальная скорость может быть выражена через собственное движение и расстояние как
В этой формуле при подстановке в угловых секундах в год, а в парсеках ответ получается в километрах в секунду. Выразим из этого уравнения :
Так как r и одинаковы для обеих групп:
Критерии
Показать критерии
| Критерии оценивания. | 16 | |
|---|---|---|
| После каждого критерия указывается подробная детализация для оценивания в слу | ||
| чае неправильного ответа на вопрос. Неявное выполнение подпунктов засчитыва | ||
| ется, если в итоге ответ на финальный вопрос правильный. | ||
| К1. | Правильно понимается понятие апекса | 1 |
| Оценка выставляется при явном указании в решении или если из дальнейшего решения | ||
| это недвусмысленно следует. | ||
| К2. | Угол между скоплением и апексом3 | |
| Верно определено, как правильно откладывать угол между скоплением и апексом. Оцен | ||
| ка выставляется при явном указании в решении или если из дальнейшего решения это | ||
| недвусмысленно следует. | ||
| К3. | Разложение полной скорости на радиальную и тангенциальную компоненты | 2 |
| 𝛼 По 1 баллу за формулу, в которой присутствует угол при правильном предыдущем | ||
| пункте. | ||
| К4. | 𝑉t 𝜇, 𝐷 Формула связи , | 2 |
| Допустимо использовать стандартную формулу для связи угловой и линейной скоростей. | ||
| К5. | Правильное значение отношения полных скоростей | 4 |
| Формула 2 | ||
| Значение 1 | ||
| Какая группа быстрее 1 | ||
| К6. | Правильное значение отношения расстояний | 4 |
| Формула 2 | ||
| Значение 1 | ||
| Какая группа дальше1 | ||