Так как простирающиеся вдоль луча зрения массы нейтрального водорода находятся в различных местах Галактики и имеют различную лучевую скорость, их из­лучения, вследствие эффекта Доплера различным обра­зом смещены относительно длины волны 21 см. Эмисси­онная линия расширяется и для каждого направления принимает особую форму, отражающую все лучевые дви­жения нейтрального водорода, которые происходят в этом направлении.

В настоящее время разработан метод определения за­кона вращения всей массы нейтрального водорода Галак­тики по совокупности профилей его эмиссионной линии 21 см для различных направлений. Этот метод в настоящее время дает наиболее надежные данные о законе вращения нашей звездной системы, т. е. данные о том, как изменяется угловая скорость вращения системы по мере удаления от центра Галактики к ее окраинным областям.

Результаты такого определения, выполненного И. В. Петровской, Б. И. Фесенко и автором этой книги по профилям линий, полученным голландскими и авст­ралийскими астрономами, приведены на рис. 9. Для Центральных областей Галактики угловую скорость вра­щения пока определить не удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере удале­ния от ее центра сначала быстро, затем медленнее. На Расстоянии 8 кпс от центра угловая скорость равна О’ ,0061 в год. Это соответствует периоду обращения 212 млн. лет. В районе Солнца {10 кцс от центра. Галактики) угловая скорость равна 0’\0047 в год. период обра­щения 275 млн. лет. Обычно именно эту величину — пе­риод обращения Солнца вместе с окрестными звездами около центра нашей звездной системы — считают перио­дом вращения Галактики и называют галактическим го­дом. Но нужно понимать, что общего периода вращения для Галактики, нет, она вращается не как твердое тело.

Закон изменения линейной Скорости вращения, рав­ной произведению угловой скорости  на  расстояние от центра, становится яс­ным из рис. 10. В райо­не Солнца скорость рав­на 220 км/с. Это значит, что в своем движении вокруг центра Галакти­ки Солнце и окрестные звезды пролетают в се­кунду 220 км.

Явление вращения Галактики было обнару­жено и до применения радиометодов. Первые, исследования, посвященные этому вопросу, принадлежали астроному Казанской обсерватории М.А.Ковальскому, который в 1860г. дал математическое обоснование метода и получил необходимые рабочие фор­мулы. Однако ввиду отсутствия в то время необходимых наблюдательных данных Ковальский не использовал, выве­денные им формулы.

В 1927 г. голландский астроном Оорт вывел аналогичные формулы и, используя накопившийся к тому времени наблюдательный материал, получил уверенные данные о вращении Галактики. Более общий метод исследования в ращения нашей звездной системы разработал в 1932 г. советский астроном К. Ф. Ого­родников.

Основная идея метода состоит в том, что звездная си­стема должна вращаться не так, как твердое тело: не подобно патефонной пластинке, все точки которой описывают круг в один и тот же промежуток времени, а подобно вращающейся жидкости в тазу — угловая ско­рость вращения уменьшается с удалением от центра.

Примером такого вращения является вращение Солнечной системы. Все тела этой системы — большие и малые планеты, большинство комет и метеорные тела —
обращаются вокруг Солнца в одном направлении. Поэтому можно говорить о вращении всей Солнечной системы в целом, но при этом периоды обращений отдельных тел различны. Согласно третьему закону Кеплера они пропорциональны   большим полуосям орбит, возведенным в степень 5/2. Это значит, что угловая скорость вращения Солнечной системы быстро падает  с   удалением   от Солнца.

Предположим, что Галактика вращается и угловая скорость, с которой вращаются звезды, уменьшается с увеличением расстояния от центра Галак­тики, хотя и не обязательно по закону Кеплера. Рис 11 показывает, что в этом случае вращение Галактики должно определенным образом отразиться на лучевых скоростях окрестных звезд, лежащих в плоскости Галактики. На этом рисунке буквой £ обозначено Солнце, а цифрами— во­семь соседних звезд. Согласно нашему предположению звезды 7, 8, будучи ближе расположены к центру Га­лактики, должны двигаться быстрее, чем звезды 1% 5 и Солнце, а последние в свою очередь быстрее звезд 2, 3, 4, Звезда 1 движется, с такой же скоростью, что и Солнце, поэтому эффект галактического вращения не должен ска­заться на ее лучевой скорости. Иное дело звезда 2. Она движется медленнее Солнца, Солнце ее нагоняет, рас­стояние между ними уменьшается, поэтому вследствие вращения Галактики звезда будет иметь лучевую ско­рость, направленную к нам, т. е. отрицательную луче­вую скорость. Звезду 3 Солнце тоже обгоняет, но их вза­имное положение таково, что при этом расстояние меж­ду ними не изменяется. Это значит, что на лучевой ско­рости звезды галактическое вращение не скажется. От звезды 4 Солнце уходит, расстояние между ними возрас­тает, значит, галактическое вращение придает звезде 4 лучевую скорость, направленную от нас, т. е. положи­тельную лучевую скорость. Продолжая рассуждения, мы придем к выводу, что на лучевые скорости звезд 5 и 7 галактическое вращение не повлияет, у звезды 6 оно вызовет отрицательную, а у звезды 8 положительную лу­чевые скорости. Все направления лучевых скоростей, вы­зываемых тем, что Галактика вращается не как твердое тело.

Наблюдения показывают, что именно такой ход луче­вых скоростей, как на рис. 11, в действительности на­блюдается у звезд. Величины лучевых скоростей и сте­пень их изменяемости в разных направлениях позволили узнать основные данные о вращении Галактики в окрест­ностях Солнца. Получается, что период вращения Галак­тики в районе Солнца равен приблизительно 275 млн. лет, а области, расположенные от центра Галактики дальше Солнца, совершают оборот медленнее: период вращения растет на 1 млн. лет при увеличении расстояния от цент­ра Галактики приблизительно на 30 не. Аналогичные результаты дает исследование собственных движений со­седних с Солнцем звезд. Эти данные хорошо согласуются с результатами, полученными при помощи радиометодов.

Такая взаимопроверка различных методов чрезвычай­но важна. Она полностью подтверждает правильность разработанных методов и верность наших представле­ний. Ведь в трех методах используется совершенно раз­ный материал. Лучевые скорости звезд получены по сдвигам линий в их спектрах. Собственные движения получены по смещению их изображений на двух плас­тинках, снятых с промежутком времени в несколько де­сятков лет. Наконец, профили линий нейтрального водо­рода определены при помощи радиотелескопов, настроен­ных на длину волны 21 см.

Поскольку всеми тремя методами, получаются прак­тически одинаковые характеристики вращения Галакти­ки в районе Солнца, то это означает не только подтверж­дение реальности этого вращения, но также и доказа­тельство справедливости наших предположений о том, что сдвиг линий в спектрах звезд вызывается лучевой скоростью звезд, а видимое смещение звезд на небе — скоростью, перпендикулярной к лучу зрения, что слож­ный профиль линии нейтрального водорода вызван различным периодом вращения вокруг центра Галактики масс водорода, находящихся на пути зрения. Но лучевые скорости и собственные движения звезд позволяют по­лучить характеристики вращения Галактики только для окрестностей Солнца. Угловые скорости обращения дру­гих областей нашей звездной системы, более близких к центру, или более далеких, чем Солнце, по лучевым скорос­тям или собственным движениям определяются очень не уверенно. Это связано с тем, что свет далеких звезд, ле­жащих в плоскости Галактики, сильно поглощается тем­ной пылевой материей.

Сравним скорости всех изученных космических дви­жений, в которых участвует человек:

скорость вращения Земли вокруг оси — на экваторе около 0,5 км/с, на других широтах меньше 0,5 км/с;

скорость движения Земли вокруг совместного с Лу­ной центра инерции — около 0,013 км/с;

скорость движения Земли вокруг Солнца — около 30 км/с;

скорость движения Солнечной системы по отношению к окрестным звездам — около 20 км/с;

скорость движения Солнечной системы и окрестных звезд вокруг центра Галактики — около 220 км/с.

Как видно, скорость обращения около центра Галактики значительно превосходит скорости остальных кос­мических движений. Она, конечно, намного больше и скоростей всех остальных движений, какие может совер­шать человек. Поэтому можно сказать, что основное наше движение — это участие во вращении около центра Га­лактики со скоростью 220 км/с.