Каждый из нас не раз слышал о том, что космос - это что-то за пределами нашей планеты, это Вселенная. В целом космос - пространство, которое простирается бесконечно во все стороны, включая в себя галактики и звезды, и планеты, космическую пыль и другие объекты. Бытует мнение, что существуют и другие планеты или даже целые галактики, которые также заселены разумными людьми.
Немного из истории
Середина 20-го века запомнилась многим космической гонкой, победителем из которой вышел СССР. В 1957-м году впервые был создан и запущен искусственный спутник, а немного позже в космосе побывало и первое живое существо.
Спустя два года на орбиту вышел искусственный спутник Солнца, а станция под названием «Луна-2» смогла оказаться на поверхности Луны. Легендарные Белка и Стрелка побывали в космосе только в 1960-м году, а спустя еще год там побывал и человек.
1962-й год запомнился групповым полетом кораблей, а 1963-й - тем, что впервые женщина оказалась на орбите. Открытого космоса человеку удалось достигнуть спустя два года.
Каждый из последующих годов нашей истории был отмечен событиями, связанными с
Станция международного значения была организована в космосе только в 1998-м году. Это был и запуск спутников, и организация и многочисленные полеты людей из других стран.
Что он собой представляет
Научная точка зрения гласит, что космос - это определенные участки вселенной, которые окружают собой и их атмосферы. Однако полностью пустым назвать нельзя. Было доказано, что оно содержит некоторое количество водорода и имеет межзвездное вещество. Ученые также подтвердили существование электромагнитного излучения в его пределах.
Сейчас науке не известны данные о конечных пределах космоса. Астрофизики и радиоастрономы утверждают, что приборы не в состоянии «увидеть» весь космос. Это несмотря на то, что их рабочее пространство охватывает 15 миллиардов
Научные гипотезы не отрицают возможного существования вселенных подобно нашей, однако подтверждения этому также нет. В целом космос - это вселенная, это мир. Его характеризует упорядоченность и материализация.
Процесс изучения
Первые в космосе оказались животные. Люди боялись, но хотели исследовать неведомые просторы, поэтому в качестве первопроходцев использовали собак, свиней и обезьян. Некоторые из них возвращались, некоторые - нет.
Сейчас люди активно изучают космическое пространство. Было доказано, что невесомость отрицательно сказывается на человеческом здоровье. Она не позволяет жидкостям двигаться в правильных направлениях, что способствует потере кальция в организме. Также в космосе люди становятся несколько пухлыми, наблюдаются проблемы с кишечником и закупоривание носа.
В космическом пространстве практически каждый человек заболевает «космической болезнью». Ее основными симптомами являются тошнота, головокружение, головная боль. Последствием такого заболевания являются проблемы со слухом.
Космос - это то пространство, на орбитах которого можно наблюдать восход Солнца около 16 раз в сутки. Это, в свою очередь, негативно отражается на биоритмах, препятствует нормальному засыпанию.
Интересно, что освоение унитаза в космосе - целая наука. Прежде чем это действие начнет получаться в совершенстве, все космонавты тренируются на макете. Техника отрабатывается на протяжении определенного промежутка времени. Ученые пытались организовать мини-туалет непосредственно в самом скафандре, однако реализовать это не получилось. Вместо этого стали использовать обыкновенные памперсы.
Каждый космонавт после возвращения домой некоторое время недоумевает, почему предметы падают вниз.
Не многие знают, почему первые в космосе продукты питания были представлены в тюбиках или брикетах. На самом деле проглатывать пищу в космическом пространстве - довольно сложная задача. Поэтому продукты питания предварительно обезвоживали, чтобы сделать этот процесс доступнее.
Интересно, что люди, которые храпят, в космосе с этим процессом не сталкиваются. Точное объяснение данному факту пока сложно дать.
Смерть в космосе
Женщины, которые увеличили себе грудь искусственным путем, никогда не смогут познать космические просторы. Объяснение этому простое - имплантаты могут взорваться. Такая же участь, к сожалению, может постигнуть и легкие любого человека, если он окажется в космосе без скафандра. Произойдет это из-за декомпрессии. Слизистые рта, носа и глаза просто вскипят.
Космос в античной философии
Космос - это в философии некое структурное понятие, которые используют для того, чтобы обозначить мир в целом. В качестве «миростроя» определение применил Гераклит более 500 лет назад до нашей эры. Это поддержали и досократики - Парменид, Демокрит, Анаксагор и Эмпедокл.
Платон и Аристотель пытались показать космос в качестве предельно полного бытия, невинного существа, эстетического целого. Восприятие космического пространства строилось во многом на мифологии древних греков.
В своей работе «О небе» Аристотель пытается сравнить два эти понятия, выявить сходства и различия. В диалоге Платона «Тимей» прослеживается тонкая грань между самим космосом и его основателем. Философ утверждал, что космос возник последовательно из материи и идей, а создатель вложил в него душу, разделил на стихии.
Результатом стал космос в качестве живого существа, обладающего умом. Он един и прекрасен, включает в себя душу и тело мира.
Космос в философии 19-20-х веков
Промышленная революция нового времени полностью исказила предыдущие версии восприятия космического пространства. За основу была взята новая «мифология».
На рубеже веков возникло такое философское направление, как кубизм. Он во многом воплотил законы, формулы, логические конструкции и идеализации греко-православных представлений, которые, в свою очередь, заимствовали их у античных философов. Кубизм - хорошая попытка познать человеком себя, мир, свое место в мире, свое призвание, определиться с основными ценностями.
Не далеко ушел от античных представлений, однако изменил их корень. Теперь космос - это в философии нечто с конструкционными особенностями, которые были основаны на принципах православного персонализма. Нечто историческое и эволюционное. Космическое пространство может изменяться к лучшему. За основу были взяты библейские предания.
Космос в представлении философов 19-20 годов объединяет между собой искусство и религию, физику и метафизику, знания об окружающем мире и человеческой природе.
Выводы
Можно сделать логичный вывод, что космос - это то пространство, которое является единым целым. Философские и научные представления о нем имеют одинаковую природу, исключение составляют лишь античные времена. Тема "космос" всегда была востребована и пользовалась здоровым любопытством у людей.
Сейчас вселенная таит в себе еще множество загадок и тайн, которые нам с вами только предстоит разгадать. Каждый человек, который оказывается в космосе, открывает для себя и для всего человечества что-то новое и необычное, знакомит всех со своими ощущениями.
Космическое пространство - совокупность различных материй или объектов. Некоторые из них пристально изучаются учеными, а природа других является вообще непонятной.
Если баян, не взыщите - незнамши
Дальний космос. Альфа Пегаса, звезда Маркаб, Ноябрь, 2012 г.
Большая звездная ассоциация NGC 206
Она расположилась в пылевых рукавах соседней спиральной галактики Андромеды (M31), удаленной от нас на 2,3 млн. световых лет. Яркие голубые звезды свидетельствуют о ее молодости (они заметны около центра). Возраст самых молодых массивных звезд меньше 10 млн. лет. Размер NGC 206 – около 4 тысяч световых лет, она намного больше скоплений молодых звезд в диске нашего Млечного Пути, известных как рассеянные или галактические скопления. Примерно такой размер имеют гигантские звездные ясли NGC 604 в близкой спиральной галактике M33 и туманность Тарантул в Большом Магеллановом Облаке:
Большая звездная ассоциация NGC 206
Туманность Ирис
Туманность Ирис похожа на фантастически красивый космический цветок. Она расположена на расстоянии примерно 1400 световых лет от Земли, а диаметр этого цветка - 6 световых лет! Туманность была открыта в 1794 году Уильямом Гершелем. Ее относят к так называемым эмиссионным (или отражающим) туманностям, которые отражают свет расположенной рядом звезды, а не светятся самостоятельно. Ирис освещается звездой в 10 солнечных масс (HD200775). Интересно, что обычно эти туманности светятся синеватым свечением, Ирис же в некоторых областях отсвечивает красным, напоминая красивый цветок. По предположениям исследователей, такие необычные спектральные свойства отраженного излучения могут объясняться наличием здесь скоплений неизвестного вида углеводородов:
Туманность «Ирис». 2012 г.
Туманность Медуза
Скрученные змеевидные волокна светящегося газа оправдывают популярное название этой туманности – Медуза, известной также как Эйбелл 21. Это старая планетарная туманность, расположенная в 1,5 тысяч световых лет от нас в созвездии Близнецов. Подобно мифической тезке, туманность связана с эффектными превращениями. Как известно, стадия планетарной туманности - конечная стадия эволюции маломассивных звезд типа Солнца. Ультрафиолетовое излучение сбросившей внешние слои горячей звезды заставляет светиться туманность.
Туманность Медуза
Звезды и пыль в Южной Короне
За пылевыми облаками Южной Короны, в центре можно увидеть несколько красивых туманностей голубого цвета. Облака пыли находятся на расстоянии около 500 световых лет от Земли. Великолепное шаровое звездное скопление NGC 6723 в правом верхнем углу, кажется, тоже входит в эту группу, но на самом деле, оно - в 30 000 световых лет от Земли:
«Южная корона»
Маленький спутник Сатурна Мефона
На этом спутнике, диаметром в три километра, не обнаружено кратеров. Считается, что причиной образования его ровной поверхности и яйцеобразной формы может быть способность его поверхности сдвигаться:
"Гладкая" Мефона
Туманность «Улитка»
«Улитка», одна из ярчайших из ближних к нам планетарных туманностей. Наглядное пособие будущей драмы Солнечной системы, «Улитка» образовалась в результате эволюции звезды солнечного типа. Находящийся в ее центре белый карлик, испускающий высокоэнергичное излучение и заставляет ее светиться. Этот карлик и есть остаток звезды, похожей на Солнце: когда ее водородное топливо закончилось, она начала перерабатывать гелий. В итоге запасы гелия также закончились, звезда сбросила внешние газовые оболочки, обратила остальную массу внутрь себя (гравитационный коллапс) и образовала раскаленное плотное ядро, называемое белым карликом. Ео размеры соизмеримы с размером Земли, а масса близка к массе звезды, из которой он образовался. Чайная ложка вещества белого карлика на Земле весила бы как несколько тонн. Туманность «Улитка» находится от нас на расстоянии 700 световых лет:
Туманность «Улитка».
Туманность PK 164 +31
Эта планетарная туманность - остаток атмосферы солнцеподобной звезды, сброшенной в момент, когда звезда исчерпала запас ядерного топлива в своих недрах. Возле центра туманности видно то, что осталось от звезды - горячий голубоватый белый карлик. Конкретно у этой планетарной туманности можно наблюдать несколько замысловатых оболочек, вероятно, сброшенных в различное время перед кончиной звезды. Их структура ещё до конца не изучена. Туманность PK 164 +31, находится примерно в 1 600 световых лет от нас в направлении созвездия Рыси:
Расширяющийся пузырь светящегося газа на этом фото - планетарная туманность PK 164 +31.1, также известная как Джонс-Эмберсон-1
В сердце Ориона
В самом сердце туманности Ориона, возраст которой около 3 млн. лет, видны четыре горячих массивных звезды, известных как Трапеция Ориона. Предполагается, что внутри туманности Ориона есть черная дыра. Расстояние до туманности составляет около 1 500 световых лет, поэтому если эта черная дыра существует, она является ближайшей к Земле из известных черных дыр:
«В сердце Ориона»
Остаток сверхновой
Этот красивый хитросплетенный узор - остатки сверхновой Симеиз 147, сформировавшийся от взрыва ядра звезды. Его возраст составляет 40 000 лет.
Блеск сверхновых увеличивается на десятки звездных величин в течение нескольких суток. В максимуме блеска сверхновая сравнима по яркости со всей галактикой:
Последствия взрыва сверхновой звезды
Галактика NGC 660
Галактика удалена от нас более чем на 20 млн. световых лет, находится в созвездии Рыб, а ее необычный вид свидетельствует о том,что это галактика с полярным кольцом. В галактиках, принадлежащих к этому редкому типу, значительная часть звезд, газа и пыли обращается вокруг ядра в кольцах, почти перпендикулярных плоскости галактического диска. Такая странная форма могла возникнуть в результате случайного захвата вещества другой галактики дисковой галактикой, после чего захваченное вещество растягивается во вращающееся кольцо:
Галактика NGC 660 на фотографии, смонтированной из изображений, полученных телескопом Джемини-север на Мауна Кеа с широкополосными и узкополосными фильтрами.
Северное сияние и Белый купол
Северное сияние, звезды и гейзер Белый купол в национальном парке Йеллоустоун. Гейзер активен уже около 100 лет:
Северное сияние, звезды и гейзер Белый купол в национальном парке Йеллоустоун
Планетарная туманность Красный Паук
Наглядный пример того, какую сложную структуру могут порождать газы, выбрасываемые звездой в период ее превращения в белого карлика. Официально обозначаемая NGC 6537, эта планетарная туманность состоит из двух симметричных взаимопроникающих структур и содержит один из самых горячих известных белых карликов, который входит, вероятно, в состав двойной звездной системы. Скорость внутренних ветров, истекающих от звезд в центре системы, согласно проведенным измерениям, превышает 1000 километров в секунду. Эти ветры заставляют туманность расширяться и приводят к столкновениям волн горячего газа и пыли:
Планетарная туманность Красный Паук
Галактики, звезды и пыль
Это настоящий космический пейзаж с привидениями в созвездии Пегаса:
Пейзаж с привидениями в созвездии Пегаса
Далекий-далекий космос
Как выглядели первые галактики во вселенной? Помочь ответить на этот вопрос может опубликованное 25 сентября прошлого года изображение, созданное с помощью телескопа Хаббл. Это самая далекая часть вселенной, когда-либо запечатленная в видимом свете, старейшие галактики, которые мы когда-либо видели на фотографиях:
Скопление галактик
Туманность VdB1 в созвездии Кассиопеи
Именно с этого прекрасного голубого космического облака начинается каталог Ван ден Берга (vdB) звезд, окруженных отражательными туманностями. Межзвездные пылевые облака, отражающие свет близких звезд, обычно выглядят голубыми, потому что рассеяние света пылинками более эффективно на коротких длинах волн, соответствующих голубому цвету. Благодаря тому же типу рассеяния на планете Земля небо днем голубое. Составленный в 1966 году Ван ден Бергом список включает 158 объектов, которые лучше наблюдать из северного полушария. Среди них – яркие звезды скопления Плеяды и другие популярные цели для астрофотографов:
Туманность VdB1 находится на расстоянии около 1600 световых лет от нас, в созвездии Кассиопеи, ее размер менее 5 световых лет
Межзвездные соседи
Альфа Центавра - звездная система в созвездии Центавра, ближайшая к Солнцу. Это наши межзвездные соседи, находящиеся от нас на расстоянии всего 4.3 световых года. Солнце на этом снимке находится в правом верхнем углу. В центре - Альфа Центавра B, внизу слева - Альфа Центавра А; полумесяц на темном круге - так художник представляет себе планету, вращающуюся вокруг Альфа Центавра В:
Возможный вид для наблюдателя в системе Альфы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Рисунок художника.
Сливающаяся галактика NGC 2623
Галактика в созвездии Рак, находящаяся на расстоянии 300 млн. световых лет от земли. В октябре 2009 г. было выявлено, что NGC 2623 - две столкнувшиеся галактики с практически слившимися ядрами и с большим количеством протозвезд. «Хвосты» столкнувшихся галактик, длиной более 50 000 световых лет, состоят из пыли, газа и голубых скоплений звезд:
Грандиозное столкновение галактик.
Красивая эмиссионная туманность NGC 6164
Туманность создана редкой горячей и яркой звездой спектрального класса О, которая в 40 раз массивнее Солнца. Звезде, которую можно разглядеть в центре этого космического облака, всего 3-4 млн. лет от роду. А через ещё столько же лет звезда закончит свою жизнь, взорвавшись как сверхновая. Туманность, протяженностью 4 световых года, имеет биполярную симметрию. Это делает её похожей на знакомые нам планетарные туманности, состоящие из газовых оболочек, сброшенных умирающими звёздами:
Туманность NGC 6164 имеет широкое слабо светящееся гало, хорошо видное на глубоких телескопических снимках
Охотничья Луна над Альпами
У полной Луны есть много имен. Во второе полнолуние в конце октября, после осеннего равноденствия, в северном полушарии Луну традиционно называют «Охотничьей Луной»:
«Охотничья луна над Альпами»
Обреченная марсианская луна
Марсианские спутники, Фобос и Деймос, могут быть захваченными астероидами из Главного пояса астероидов, что между Марсом и Юпитером, или из ещё более далёких уголков Солнечной системы. Но орбита Фобоса расположена так близко к Марсу (около 5 800 км в сравнении с 400 000 км от Луны до Земли), что гравитационные приливные силы заставляют спутник падать. Через 100 миллионов лет безжалостные приливные силы разорвут Фобос на куски, и его осколки сформируют вокруг Марса кольцо:
Больший спутник - Фобос выглядит, как покрытый кратерами астероид, на этой фотографии, полученной Марсианским орбитальным разведчиком.
Диона
Естественный спутник Сатурна, Диона была открыта Джованни Кассини в 1684 году. Заметно, что на одной половине Дионы больше кратеров, чем на другой. Многие из наиболее кратерированных областей находятся на заднем полушарии спутника, тогда как, согласно расчетам, наибольшей метеоритной бомбардировке должно подвергаться ведущее полушарие. Возможно, когда-то Диона была развернута в результате удара крупного небесного тела:
Диона, естественный спутник Сатурна.
Туманность Голова Ведьмы и звезда Ригель
Эта отражательная туманность весьма своеобразной формы имеет официальное название IC 2118. Она светится, отражая излучение звезды Ригель из созвездия Ориона:
Ригель, туманность Голова Ведьмы, окружающие их пыль и газ удалены от нас примерно на 800 световых лет
Галактика Арп 188 - галактика Головастик
Этот «головастик» находится на расстоянии 420 миллионов световых лет от нас в направлении северного созвездия Дракона. Длина «хвоста» - около 280 тысяч световых лет:
Галактика Арп 188, «Головастик»
Бриллиантовое кольцо
Когда полная фаза солнечного затмения подходила к концу, солнечный свет, появившийся из-за Луны, создал на небе мимолетное сверкающее бриллиантовое кольцо:
«Бриллиантовое кольцо», полное солнечное затмение.
Спиральная галактика с перемычкой в созвездии Печь
Величественная островная галактика размером около 200 000 световых лет. В ядре спиральной галактики NGC 1365 находится сверхмассивная черная дыра. Расположена на расстоянии 60 миллионов световых лет от Земли:
Далекая, далекая галактика.
Туманность Трубка
Это типичный пример так называемых темных туманностей - областей космического пространства, столь плотно заполненной межзвездным газом, что он полностью блокирует поступающий от звезд свет. Удалена от нас примерно на 450 световых лет:
Темная туманность «Трубка»
Звезды на пыльном небе
В правом верхнем углу видна звезда Маркаб (в переводе с арабского «седло» или «повозка»), альфа Пегаса - третья по яркости звезда в этом созвездии. Маркаб уже находится в конце звездной эволюции и скоро войдет в стадию сжигания гелия, поскольку практически весь водород израсходован, и превратится в красный гигант:
Звезда Маркаб
Рассеянное скопление Писмис 24
По рассчетам, масса одной из звезд в рассеянном скоплении Писмис 24 превысила более чем в 200 раз массу Солнца – это наибольшая известная для звезд масса. Однако внимательное изучение изображений, полученных космическим телескопом Хаббл, показало, что исключительно высокая яркость объекта Писмис 24-1 обусловлена тем, что он состоит не из одной, а по крайней мере, из трех звезд:
Звезда Писмис 24-1 - самый яркий объект, находящийся над газовым фронтом
Общие сведения о космосе
В наше время всякому образованному человеку необходимо знать, что такое космос, и иметь представление о происходящих в космосе процессах.
Прежде чем перейти к изложению современных представлений о космосе, выясним значение самого слова "космос" .
"Космос" по-гречески - это порядок, устройство, стройность (вообще, нечто упорядоченное).
Философы Древней Греции понимали под словом "космос" Мироздание, рассматривая его как упорядоченную гармоничную систему. Космосу противопоставлялся беспорядок, хаос. Для древних греков понятия порядка и красоты в явлениях природы были тесно связаны. Эта точка зрения держалась в философии и науке долго; недаром даже Коперник считал, что орбиты планет должны быть окружностями лишь потому, что окружность красивее эллипса.
В понятие "космос" сначала включали не только мир небесных светил, но и все, с чем мы сталкиваемся на поверхности Земли. Знаменитый естествоиспытатель XIX в. Александр Гумбольдт создал фундаментальный труд "Космос" (5 томов, 1845-62), суммировавший все, что тогда было известно о природе.
Иногда под космосом понимали только планетную систему, окружающую Солнце. В современном словоупотреблении в связи с этим остался термин "космогония", которым обычно обозначают науку о происхождении Солнечной системы, а не всей Вселенной в целом.
Чаще под космосом понимают Вселенную, рассматриваемую как нечто единое, подчиняющееся общим законам. Отсюда происходит название космологии - науки, пытающейся найти законы строения и развития Вселенной как целого. Таким образом, в названиях "космогония" и "космология" космос понимается в разном смысле.
С начала космической эры (с 1957 г., когда в СССР был запущен первый спутник) слово "космос" приобрело еще одно значение, связанное с осуществлением давнишней мечты человечества о космических полетах. В таких терминах, как "космический полет" или "космонавтика", космос противопоставляется Земле.
В современном понимании космос есть все находящееся за пределами Земли и ее атмосферы. Иногда говорят "космическое пространство"; в странах, пользующихся английским языком - "внешнее пространство" (outer space) или даже просто "пространство" (space).
Ближайшая и наиболее доступная исследованию область космического пространства - околоземное пространство . Именно с этой области началось освоение космоса людьми, в ней побывали первые ракеты и пролегли первые трассы искусственных спутников Земли. Полеты космических кораблей с экипажами на борту и выход космонавтов непосредственно в космическое пространство значительно расширили возможности исследования "ближнего космоса". Космические исследования включают также изучение "дальнего космоса" и ряда новых явлений, связанных с влиянием невесомости и других космических факторов на физико-химические и биологические процессы.
Какова же физическая природа околоземного пространства?
Газы, образующие верхние слои земной атмосферы, ионизованы ультрафиолетовым излучением Солнца, то есть находятся в состоянии плазмы. Плазма взаимодействует с магнитным полем Земли так, что магнитное поле оказывает на плазму давление. С удалением от Земли давление самой плазмы падает быстрее, чем давление, оказываемое на нее земным магнитным полем.
Вследствие этого плазменную оболочку Земли можно разбить на две части.
Нижняя часть, где давление плазмы превышает давление магнитного поля, носит название ионосферы . Здесь плазма ведет себя в основном, как обычный газ, отличаясь только своей электропроводностью.
Выше лежит магнитосфера - область, где давление магнитного поля больше, чем газовое давление плазмы. Поведение плазмы в магнитосфере определяется и регулируется прежде всего магнитным полем и коренным образом отличается от поведения обычного газа. Поэтому, в отличие от ионосферы, которую относят к верхней атмосфере Земли, магнитосферу принято относить уже к космическому пространству. По физической природе околоземное пространство, или ближний космос - это и есть магнитосфера.
В магнитосфере становятся возможными явления захвата заряженных частиц магнитным полем Земли, которое действует как естественная магнитная ловушка. Так образуются радиационные пояса Земли.
Отнесение магнитосферы к космическому пространству обусловливается тем, что она тесно взаимодействует с более далекими космическими объектами, и прежде всего с Солнцем. Внешняя оболочка Солнца - корона - испускает непрерывный поток плазмы - солнечный ветер. У Земли он взаимодействует с земным магнитным полем (для плазмы достаточно сильное магнитное поле - то же, что твердое тело), обтекая его, как сверхзвуковой газовый поток обтекает препятствие. При этом возникает стационарная отходящая ударная волна, фронт которой расположен на расстоянии около 14 радиусов Земли (~100 000 км) от ее центра с дневной стороны. Ближе к Земле плазма, прошедшая через фронт волны, находится в беспорядочном турбулентном движении. Переходная турбулентная область кончается там, где давление регулярного магнитного поля Земли превосходит давление турбулентной плазмы солнечного ветра. Это - внешняя граница магнитосферы, или магнитопауза, расположенная на расстоянии около 10 земных радиусов (~60000 км) от центра Земли с дневной стороны. С ночной стороны солнечный ветер образует плазменный хвост Земли (иногда его неточно называют газовым). Проявления солнечной активности - вспышки на Солнце - приводят к выбросу солнечного вещества в виде отдельных плазменных сгустков. Сгустки, летящие в направлении Земли, ударяясь о магнитосферу, вызывают ее кратковременное сжатие с последующим расширением. Так возникают магнитные бури, а некоторые частицы сгустка, проникающие через магнитосферу, вызывают полярные сияния, нарушения радио- и даже телеграфной связи. Наиболее энергичные частицы сгустков регистрируются как солнечные космические лучи (они составляют лишь малую часть общего потока космических лучей).
Перейдем теперь к Солнечной системе. Здесь находятся ближайшие цели космических полетов - Луна и планеты . Пространство между планетами заполнено плазмой очень малой плотности, которую несет солнечный ветер. Характер взаимодействия плазмы солнечного ветра с планетами зависит от того, имеют или нет планеты магнитное поле. Магнитные поля Юпитера и Сатурна значительно сильнее земного поля, поэтому магнитосферы этих планет-гигантов значительно протяженнее земной магнитосферы. Наоборот, магнитное поле Марса настолько слабо (в сотни раз слабее земного), что с трудом сдерживает налетающий поток солнечного ветра на самых ближних подступах к поверхности планеты. Примером немагнитной планеты является Венера, полностью лишенная магнитосферы. Однако взаимодействие сверхзвукового потока плазмы солнечного ветра с верхней атмосферой Венеры и в этом случае приводит к образованию ударной волны.
Большим разнообразием отличается семейство естественных спутников планет-гигантов. Один из спутников Юпитера, Ио, является самым активным в вулканическом отношении телом Солнечной системы. Титан, самый крупный из спутников Сатурна, обладает достаточно плотной атмосферой, едва ли не сравнимой с земной. Весьма необычным является и взаимодействие таких спутников с окружающей их плазмой магнитосфер материнских планет. Кольца Сатурна, состоящие из каменных и ледяных глыб разных размеров, вплоть до мельчайших пылинок, можно рассматривать как гигантский конгломерат миниатюрных естественных спутников.
По очень вытянутым орбитам вокруг Солнца движутся кометы . Ядра комет состоят из отдельных камней и пылевых частиц, вмороженных в глыбу льда. Лед этот не совсем обычный, в нем кроме воды содержатся аммиак и метан. Химический состав кометного льда напоминает состав самой большой планеты - Юпитера. Когда комета приближается к Солнцу, лед частично испаряется, образуя гигантский газовый хвост кометы. Кометные хвосты обращены в сторону от Солнца, т. к. постоянно испытывают воздействие давления излучения и солнечного ветра.
Наше Солнце - лишь одна из множества звезд, образующих гигантскую звездную систему - Галактику . А эта система в свою очередь - лишь одна из множества других галактик. Астрономы привыкли относить слово "Галактика" как имя собственное к нашей звездной системе, а то же слово как нарицательное - ко всем таким системам вообще. Наша Галактика содержит 150- 200 млрд. звезд. Они располагаются так, что Галактика имеет вид плоского диска, в середину которого как бы вставлен шар диаметром меньшим, чем у диска. Солнце расположено на периферии диска, практически в его плоскости симметрии. Поэтому, когда мы смотрим на небо в плоскости диска, то видим на ночном небосводе светящуюся полосу - Млечный Путь, состоящий из звезд, принадлежащих диску. Само название "Галактика" происходит от греческого слова galaktikos - млечный, молочный и означает систему Млечного Пути.
Астрономы установили, что звезды галактического диска , как правило, отличаются по физическим и химическим свойствам от звезд шара. Эти два типа "населения" нашей звездной системы называются плоской и сферической составляющими. В диске кроме звезд есть межзвездный газ и пыль. Из данных радиоастрономии следует, что диск нашей Галактики имеет спиральную структуру, подобную той, какую можно видеть на фотографиях других галактик (например, знаменитой туманности Андромеды).
Изучение спектров звезд, их движений и других свойств в сопоставлении с теоретическими расчетами позволило создать теорию строения и эволюции звезд . По этой теории основным источником энергии звезд являются ядерные реакции, протекающие глубоко в недрах звезды, где температура в тысячи раз больше, чем на поверхности. Ядерные реакции в космосе и происхождение химических элементов изучает ядерная астрофизика. На определенных стадиях эволюции звезды выбрасывают часть своего вещества, которое присоединяется к межзвездному газу. Особенно мощные выбросы происходят при звездных взрывах, наблюдаемых как вспышки сверхновых звезд. Остатки таких взрывов часто становятся пульсарами - нейтронными звездами радиусом около 10 км со сверхсильными магнитными полями, создающими условия для возникновения компактных, но чрезвычайно мощных магнитосфер. Предполагается, что магнитное поле пульсара в центре Крабовидной туманности, являющейся классическим примером продукта вспышки сверхновой, в 1012 раз больше земного по напряженности. В двойных звездных системах нейтронные звезды могут проявлять себя как рентгеновские пульсары. С нейтронными звездами связывают и так называемые барстеры - галактические объекты, характеризующиеся спорадическими кратковременными всплесками рентгеновского и мягкого гамма-излучения.
В других случаях при звездных взрывах могут образоваться черные дыры - объекты, вещество которых падает к центру со скоростью, близкой к скорости света, и в силу эффектов общей теории относительности (теории тяготения) как бы застывшее в этом падении. Из недр черных дыр излучение вырваться не может. В то же время окружающее черную дыру вещество образует так называемый аккреционный диск и при определенных условиях испускает рентгеновское излучение за счет гравитационной энергии притяжения к черной дыре.
При звездных взрывах и в окрестностях пульсаров отдельные частицы плазмы ускоряются и приобретают колоссальные энергии. Эти частицы дают вклад в высокоэнергетическую составляющую межзвездного газа - космические лучи . По количеству вещества они составляют весьма малую, но по энергии - весьма существенную часть межзвездного газа. Космические лучи удерживаются в Галактике магнитными полями. Их давление играет важную роль в поддержании формы галактического диска. В земной атмосфере космические лучи взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя множество новых ядерных частиц. Изучение космических лучей у поверхности Земли следует отнести к ядерной физике. Приборы, вынесенные за пределы атмосферы, дают сведения о первичных космических лучах, важные уже для исследования космоса. Таковы структура и физические процессы, характерные для нашей Галактики.
Другие галактики показывают большое разнообразие форм и числа входящих в них звезд, интенсивности электромагнитного излучения в различных диапазонах длин волн. Происхождение галактик и причины, по которым разные галактики имеют те или иные формы, размеры и другие физические свойства - одна из самых трудных проблем современной астрономии и космологии.
Переходя к еще более грандиозным масштабам, мы вступаем в область, о которой пока мало известно. Проблемой строения и развития Вселенной в целом занимается космология
. Для нее особо важное значение имеют новейшие достижения радиоастрономии. Обнаружены источники радиоволн и света громадной мощности - квазары. В их спектрах линии сильно смещены к красному концу спектра. Это значит, что они очень далеки от нас - свет идет от них миллиарды лет. Наблюдая квазары, астрономы имеют возможность изучать Вселенную (метагалактику) на ранних стадиях ее развития. Откуда берется чудовищная энергия, излучаемая квазарами - одна из самых волнующих загадок науки. Другое важное открытие - обнаружение "фона" радиочастотного излучения, пронизывающего равномерно по всем направлениям космическое пространство. Это реликтовое радиоизлучение - остаток древнейших эпох, позволяющий судить о состоянии Вселенной многие миллиарды лет назад.
Для современного этапа развития наук о космосе характерно колоссальное нарастание потока поступающей информации. Если раньше астрономические приборы воспринимали только видимый свет, то теперь данные о космосе получают из анализа всего электромагнитного спектра. Значит, информацию о физических процессах в межзвездной среде дает изучение первичных космических лучей. Удалось обнаружить всепроникающие частицы нейтрино, приходящие от Солнца. В перспективе возможно обнаружение и изучение нейтрино из глубин космоса. Расширение каналов поступления информации связано как с выходом средств наблюдения в космос (внеатмосферная и баллонная астрономия, непосредственные исследования Луны и планет приборами, доставленными на их поверхность), так и с усовершенствованием наземной аппаратуры.
Важность выноса в космос исследовательской аппаратуры объясняется тем, что природа поместила нас на дно воздушного океана, чем сузила возможности изучения космоса, но в то же время защитила от многих видов космического излучения. Атмосфера пропускает электромагнитное излучение к поверхности Земли лишь в двух узких интервалах частот, или, как говорят, "окнах": одно - в области видимого света, другое - в радиодиапазоне. Только с помощью приборов, вынесенных за пределы атмосферы, удалось зарегистрировать рентгеновское и гамма-излучение, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, идущие из космоса. То же относится и к первичным космическим лучам.
Для повышения эффективности наземных наблюдений особое значение имеет применение мощных радиотелескопов , позволивших получить такие важные результаты, как открытие квазаров и пульсаров. Однако и в классической оптической области (в области длин волн видимого света) мощность и чувствительность приборов непрерывно возрастают не только за счет увеличения диаметра главного зеркала телескопов, но и благодаря введению принципиально новых методов регистрации и усиления света, таких, например, как электронно-оптические преобразователи, матричные приемники.
– бесконечное пространство, возникшее из Большого Взрыва: определение, как устроена, происхождение, эволюция, объекты космоса, исследование Вселенной.
Вселенная – это огромнейшее и неисследованное место. Важно понимать, что на изучение конкретной темы или даже вопроса могут уходить десятки, а то и сотни лет. Существует миллион различных направлений, включающих сотни ответвлений. Чтобы вас не ошарашил такой информационный массив, мы предлагаем список тем, которые раскрывают информацию о Вселенной.
Некоторые думают, что Вселенная закончится взрывом. Она будет сокращаться, пока не вернется в исходную точку. За этим последует новый Большой Взрыв и образуется следующая Вселенная. Это основа циклической версии.
Большая часть научного сообщества соглашается с тем, что Вселенная плоская. Это основание базируется на показаниях прибора WMAP (изучение реликтового излучения). Но есть и те, кто не согласен. Не будем забывать, что не так давно все свято верили в плоскость Земли, так что в таких вопросах всегда остаются сомнения.
Конечно, вышеописанные сведения – всего лишь кратчайшее изложение, а вот детали вы узнаете по ссылкам. Каждая статья раскрывает интересующий вопрос и излагает все на понятном языке. Поэтому вам не придется тратить всю жизнь на изучение Вселенной, ведь ученые предоставили вам готовые сведения. Вы сможете больше узнать о Солнечной системе с описанием, характеристикой и качественными фото планет, а также изучить звезды, галактики, экзопланеты, туманности, звездные скопления, пульсары, квазары, черные дыры, созвездия, темную энергию и темную материю. Нужно лишь перейти по заинтересовавшей ссылке.
Строение Вселенной
Так что же такое Вселенная?
Некоторые даже не понимают, насколько сложным и масштабным выглядит вопрос: «Что такое Вселенная?». Можно потратить десятилетия на исследования и рассекретить лишь верхушку айсберга. Возможно, мы говорим не просто об огромном мире, но бесконечном. Поэтому нужно быть энтузиастом своего дела, чтобы погрузиться во все эти загадки, на расшифровку которых может уйти вся жизнь.
Что же такое Вселенная? Если емко, то это сумма всего существующего. Это все время, пространство, материя и энергия, образовавшиеся и расширяющиеся вот уже 13.8 миллиардов лет. Никто не может точно сказать, насколько обширны просторы нашего мира и пока нет точных предсказаний финала. Но исследования выдвигают множество теорий и пазл за пазлом собирают картинку.
Определение Вселенной
Само слово «Вселенная» происходит от латинского «universum». Впервые его использовал Цицерон, а уже после него оно стало общепринятым у римских авторов. Понятие обозначало мир и космос. На тот момент люди в этих словах видели все известные живые существа, планеты ( , и ) и .
Иногда вместо «Вселенная» используют «космос», которое с греческого переводится как «мир». Кроме того, среди терминов фигурировали «природа» и «все». В современном понятии вмешают все, что существует во Вселенной – наша система, и прочие структуры. Также сюда входят все виды энергии, пространство-время и физические законы.
Иерархическое формирование галактик во Вселенной
Астрофизик Ольга Сильченко о свойствах темной материи, веществе в ранней Вселенной и реликтовом фоне:
Материя и антиматерия во Вселенной
изик Валерий Рубаков о ранней Вселенной, стабильности вещества и барионном заряде:
Происхождение Вселенной
Как появился космос и все, что мы знаем? Вселенная берет свое начало 13.8 лет назад с Большого Взрыва. Это не единственное предположение (теория колеблющейся Вселенной или устойчивого состояния), но только ему удается объяснить появление всей материи, физических законов и прочих формирований. Теория также способна рассказать, почему происходит расширение, что такое реликтовое излучение и прочие известные явления.
Теория Большого Взрыва: сингулярность – стартовая точка, с последующим расширением
Ученые начали рассматривать Вселенную с настоящего момента и постепенно возвращались к стартовой точке. Отсюда выплыло предположение, что все началось с бесконечной плотности и исчисляемого времени, запустивших процесс расширения. После первого этапа температурные показатели упали, что помогло сформироваться субатомным частицам, а после них – простые атомы. Позже гигантские облака этих формирований соединились с гравитационными силами, порождая звезды и галактики.
Официальный возраст Вселенной – 13.8 миллиардов лет. Проводя тесты с ускорителями частиц, теоретическими принципами, а также исследуя небесные объекты, ученым удалось воссоздать этапы событий, чтобы вернуть нас с современности в мгновение начала всего.
Но наиболее отдаленный период Вселенной (от 10 43 до 10 11 секунд) все еще вызывает споры. Стоит учитывать, что современные физические законы к тому времени еще не применимы, поэтому никто не может понять, как повела себя Вселенная. Но все же есть сторонники некоторых теорий, которые помогли выделить главные временные промежутки вселенской эволюции: сингулярность, инфляция и охлаждение.
Сингулярность (эпоха Планка) – самый ранний период Вселенной. На этом этапе материя была собрана в одной точке бесконечной плоскости, где царствовали экстремальные температурные режимы. В физическом плане доминирует исключительно сила гравитации.
Это время длилось от 0 до 10 43 секунд. Свое второе название эпоха получила в честь Планка, потому что лишь эта обсерватория способна проникнуть в такой промежуток. Вселенная была лишенной устойчивости, потому что вещество было не просто невероятно накаленным, но и сверхплотным. По мере расширения и снижения накаленности, возникли физические законы. С 10 43 до 10 36 секунды запустился температурный переход.
Начали выделяться фундаментальные силы, отвечающие за вселенские механизмы. Первой была гравитация, затем электромагнетизм и первая ядерная сила. С 10 32 и до сегодня длится инфляция. Моделирование демонстрирует, что Вселенная была наполнена однородной энергией с высокой плотностью. Расширение заставило ее терять температуру.
Это началось с 10 37 секунд, когда выделение сил привело к экспоненциальному росту. В этот промежуток стартует барионегез – гипотетическое событие, характеризующееся настолько высокими температурными показателями, что случайные движения частиц осуществлялись на релятивистских скоростях. При столкновениях они создавались и уничтожались. Полагают, что именно из-за этого материя преобладает над антиматерией.
Когда инфляция подошла к концу, пространство представляло собою кварк-глюонную плазменную структуру и прочие элементарные частички. С остыванием материя сливалась и формировала новые структуры. Период охлаждения наступил с уменьшением температуры и плотности. В этом процессе элементарные частички и фундаментальные силы приобрели современный вид.
Есть мнение, что через 10 11 секунд энергия стремительно снизилась. Еще спустя 10 6 секунд кварки и глюоны объединились в барионы, что привело к их переизбытку. Температура больше не достигала необходимой отметки, поэтому у протонов-антипротонов исчезла возможность формировать новые пары. Произошла массовая аннигиляция, оставившая лишь 10 10 изначального их количества. То же самое случилось и для электронов и протонов спустя секунду.
Оставшиеся протоны, электроны и нейтроны оставались статичными, поэтому вселенская плотность обеспечивалась только фотонами и нейтрино. Прошло еще несколько минут, и начался нуклеосинтез.
Температура остановилась на отметке в миллиард кельвинов, а плотность уменьшилась. Поэтому протоны и нейтроны начали сливаться, формируя изотоп водорода (дейтерий) и атомы гелия. Но большая часть протонов все же оставалась «одиночной».
Проходит 379000 лет и электроны, объединенные с ядрами водорода, создали атомы, а отделенное излучение продолжило расширяться. Сейчас мы знаем его как реликтовое (древнейший вселенский свет). По мере расширения, его плотность и энергия терялись. Современная температура – 2.7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C) и плотность энергии 0,25 эВ/см 3 . Вы можете посмотреть в любую сторону и повсюду натолкнетесь на остатки этого излучения.
Вселенная до горячей стадии
Физик Валерий Рубаков о реликтовом излучении, зарождении неоднородностей и гравитационных волнах:
Эволюция Вселенной
Как происходил процесс развития и эволюции Вселенной? В течение следующих миллиардов лет гравитация заставила более плотные области притягиваться. В этом процессе формировались газовые облака, звезды, галактические структуры и прочие небесные объекты. Этот период именуют Структурной Эпохой, так как именно в этот временной отрезок зарождалась современная Вселенная. Видимое вещество распределялось на различные формирования (звезды в галактики, а те в скопления и сверхскопления).
Ранняя Вселенная
Физик Валерий Рубаков о расширении Вселенной, Большом взрыве и инфляционной модели:
Инфляционная стадия ранней Вселенной
Физик Алексей Старобинский о самой ранней стадии развития Вселенной, пространстве де Ситтера и метрике пространства-времени:
Если говорить о деталях процесса, то они зависят количества и разновидности материи. Можно выделить 4 типа темной: холодная, теплая, горячая и барионная. Из них стандартной считается Лямбда-CDM (холодная темная материя). В ней частички перемещаются со скоростью, уступающей скорости света.
Она составляет 23% вселенской материи, а барионная достигает лишь 4.6%. Лямбда дает отсылку к космологической константе, созданной Альбертом Эйнштейном. Она доказывала, что равновесие массы-энергии остается в статике.
Конечно, черные дыры стали бы притягиваться, порождая настоящих гигантских монстров. Средняя температура пространства достигла бы абсолютного нуля, и черные дыры испарились. Энтропия вырастет до такой степени, что запустит сценарий тепловой смерти, когда уже просто невозможно извлечь никакой организованной формы энергии.
Есть также теория фантомных энергий. Она полагает, что галактические скопления, планеты, звезды, ядра и даже материя разорвутся из-за расширения. Такой исход называют Большим разрывом.
История изучения Вселенной
Если говорить в общем, то природу вещей изучают еще с начала времен. Наиболее ранние известия о Вселенной представлены в мифах и передавались устно. По большей части все начинается с момента творения, за которое ответственен Бог или боги.
Астрономия появилась в Древнем Вавилоне. Созвездия и календари фигурируют у них еще 2000 лет до н.э. Более того, им даже удалось создать предсказания на последующую тысячу лет. Греческие и индийские ученые подходили к вопросам Вселенной с философской стороны, сосредотачиваясь не на божественном вмешательстве, а на причине и следствии. Можно вспомнить Фалеса и Анаксимандра, утверждавших, что все появилось из первозданной материи.
Эмпедокл (5-й век до н.э.) стал первым в западном мире, кто предположил, что Вселенная представлена землей, воздухом, водой и огнем. Эта система стала очень популярной среди философов, так как сильно походила на китайскую: металл, дерево, вода, огонь и земля.
Только с Демокритом приходит теория о неразделимых частицах (атомов), из которых и состоит пространство. Ее продолжил философ из Индии по имени Канада, считавший, что свет и тепло являются одним веществом, просто представленным в разных формах. Буддийский философ Дигнана еще более продвинулся, заявив, что вся материя – энергия.
Идея о конечности времени вошла в христианство, иудаизм и ислам. Они верили, что у Вселенной есть начало и конец. Космология продолжала развиваться, и греки выдвигают геоцентрическую модель, которая гласит, что в центре всего стоит Земля, вокруг которой вращаются небесные тела. Детальнее всего это описано в «Альмагесте» Птолемеем. Это станет каноном и продлится до Средневековья.
Еще до периода научной революции (16-18 века) появлялись ученые, считавшие, что в основе всего должна стоять гелиоцентрическая модель, где в центре нашей системы расположено Солнце. Среди них фигурируют Аристарх Самосский (310-230 гг. до н.э.) и Селевк (190-150 гг. до н.э.).
Хотя в индийские, персидские и арабские философы развивали идеи Птолемея, находились и революционеры. Например, Ас-Сиджизи или Ариабхата. В 16-м веке появляется Николай Коперник. Его заслуга в том, что он выдвинул концепцию гелиоцентрической модели и обосновал доказательства ее верности. Они основывались на 7 принципах:
- Небесные тела не совершают вращение вокруг одной точки.
- Луна вращается вокруг Земли, а все сферы совершают оборот вокруг Солнца, расположенного возле вселенского центра.
- Дистанция Земля-Солнце – это лишь незначительная часть расстояния от Солнца к другим звездам, поэтому мы не видим параллакс.
- Звезды пребывают в неподвижном состоянии – кажущееся движение вызвано земным осевым вращением.
- Земля двигается по орбитальному пути, поэтому кажется, что Солнце мигрирует.
- У Земли наблюдается больше одного движения.
- Орбитальный земной проход создает впечатление, что другие планеты движутся в обратном направлении.
Более расширенная версия его идей появилась в 1532 году, когда дописал «О вращении небесных сфер». В рукописи фигурировали те же аргументы, но уже подкрепленные научными доводами и примерами. Но автор переживал, что его начнут преследовать со стороны церкви и работа увидела свет лишь в 1542 году после его смерти.
За его идеи взялись ученые 16-17-х веков. Особой заслуги достоин Галилео Галилей. При помощи своего нового изобретение (телескоп) он впервые взглянул на Луну, Солнце и Юпитер, которые не вписывались в геоцентрическую модель, зато соответствовали гелиоцентрической.
В начале 17-го века его записи опубликовали. Интересными были наблюдения кратерной поверхности Луны, а также детализация крупнейших спутников Юпитера и выявление солнечных пятен. Не обошел он стороною и Млечный Путь, который до этого считался туманностью. Галилей увидел, что перед ним множество плотно расположенных звезд.
В 1632 году он выступил за гелиоцентрическую модель в трактате «Диалог о двух системах мира». Его аргументы разбили верования Птолемея и Аристотеля. Дальнейшему укреплению способствовала теория Иоганна Кеплера об эллиптических орбитах планет. Дальше появляется Исаак Ньютон, создавший теорию всемирного тяготения. В трактате 1687 года он описал три закона движения:
- При наблюдении в инерциальной системе, объект пребывает в покое или двигается с постоянной скоростью, пока на него не повлияет внешняя сила.
- Векторная сумма внешних сил (F) равняется массе (m) объекта, умноженной на вектор ускорения (a): F = ma.
- Когда первое тело прикладывает силу ко второму, то второе одновременно прикладывает силу, равную по величине и противоположную по направлению к первому.
Все вместе эти принципы описывали связь между объектом, воздействующими силами и движением. Это стало основой для классической механики. С их помощью Ньютон определил массы планет, выравнивание Земли на полюсах и выпуклость на экваторе, а также то, что сила тяжести между Солнцем и Луной создает приливы на Земле.
Следующий прорыв произошел в 1755 году. Иммануил Кант выдвигает идею, что Млечный Путь – огромная звездная коллекция, скрепленная общей гравитацией. Звезды вращаются, формируя сплющенный диск, а Солнечная система расположена внутри него.
В 1785 году Уильям Гершель хотел вычислить форму галактики, но он не догадался, что большая ее часть скрыта за пылью и газом. Пришлось ждать 20-го века и появления Эйнштейна с его Специальной и Общей теориями относительности. Началось с того, что он просто хотел решить законы ньютоновской механики законами электромагнетизма. В 1905 году появилась Специальная теория относительности.
Она утверждала, что скорость света одинакова для всех инерциальных систем координат. Но это вступало в противоречие с предыдущим мнением (свет, проходящий сквозь движущуюся среду, будет следовать вдоль среды, то есть, скорость света равняется сумме скорости прохода сквозь среду и скорость самой среды).
Получается, что эта теория сделала так, что среда вообще оказалась лишней. В 1907-1911х гг. Эйнштейн думал, как применить теорию к гравитационным полям. В итоге, он создал Общую теорию относительности (время относится к наблюдателю и зависит от его расположения в гравитационном поле).
Здесь же появляется принцип эквивалентности – гравитационная масса равняется инерционной массе. Он также предсказал замедление гравитационного времени, существование черных дыр и расширение Вселенной.
В 1915 году появляется радиус Шварцшильда – точка, в которой масса сферы будет так сильно сжата, что скорость ухода с поверхности приравнивается к скорости света (является результатом решения уравнение поля Эйнштейна). В 1931 году Субраманьян Чандрасекар использовал наработки Эйнштейна, чтобы понять, что если масса не вращающегося тела вырожденного электрона выше определенной отметки, то оно само рухнет.
Космос прекрасен, но, вообще, весьма странный. Планеты вращаются вокруг звезд, которые умирают и снова гаснут, а все в галактике вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, медленно засасывающей все, что подойдет слишком близко. Но иногда космос подбрасывает настолько странные вещи, что вы скрутите свой разум в крендель, пытаясь понять это.
Столпы Творения
Как однажды написал Дуглас Адамс, «космос большой. На самом деле большой. Вы даже представить не можете, насколько умопомрачительно он большой». Мы все знаем, что единицей измерения, которой измеряют расстояния в космосе, является световой год, но мало кто задумывается о том, что это означает. Световой год - это настолько большое расстояние, что свет - нечто, что движется быстрее всего во Вселенной - проходит это расстояние только за год.
Это означает, что когда мы смотрим на объекты в космосе, которые действительно далеки, вроде Столпов Творения (образования в туманности Орла), мы смотрим назад во времени. Как так получается? Свет из туманности Орла достигает Земли за 7000 лет и мы видим ее такой, какой она была 7000 лет назад, поскольку то, что мы видим - это отраженный свет.
Последствия этого заглядывания в прошлое весьма странные. К примеру, астрономы считают, что Столпы Творения были уничтожены сверхновой около 6000 лет назад. То есть этих Столпов уже просто не существует. Но мы их видим.
Туманность Красный Квадрат
Объекты в космосе по большей части весьма округлые. Планеты, звезды, галактики и форма орбит - все напоминает круг. Но туманность Красный Квадрат, облако газа интересной формы, хм, квадратная. Разумеется, астрономы весьма и весьма удивились, поскольку объекты в космосе не должны быть квадратными.
На самом деле, это не совсем квадрат. Если вы внимательно посмотрите на изображение, вы заметите, что в поперечнике форма образована двумя конусами в точке соприкосновения. Но опять же, в ночном небе не так много конусов. Туманность в форме песочных часов светится весьма ярко, поскольку в самом ее центре находится яркая звезда - там, где соприкасаются конусы. Вполне возможно, что эта звезда взорвалась и стала сверхновой, в результате чего кольца у основания конусов стали светиться интенсивнее.
Столкновения галактик
В космосе все постоянно движется - по орбите, вокруг своей оси или просто мчится через пространство. По этой причине - и благодаря невероятной силе притяжения - галактики сталкиваются постоянно. Возможно, вас это не удивит - достаточно посмотреть на Луну и понять, что космос любит удерживать мелкие вещи возле крупных. Когда две галактики, содержащие миллиарды звезд, сталкиваются, наступает локальная катастрофа, да?
На самом деле, в столкновениях галактик вероятность того, что две звезды столкнутся, практически равна нулю. Дело в том, что помимо того, что космос сам по себе велик (и галактики тоже), он также сам по себе довольно пустой. Поэтому его и называют «космическим пространством». Хотя наши галактики и смотрятся твердыми на расстоянии, не забывайте, что ближайшая к нам звезда находится на расстоянии 4,2 световых лет от нас. Это очень далеко.
Проблема горизонта
Космос - сплошная загадка, куда ни глянь. Например, если мы посмотрим в точку на востоке нашего неба и измерим радиационный фон, а затем проделаем то же самое в точке на западе, которая будет отделена от первой 28 миллиардами световых лет, мы увидим, что фоновое излучение в обеих точках одинаковой температуры.
Это кажется невозможным, потому что ничто не может двигаться быстрее света, и даже свету понадобилось бы слишком много времени, чтобы пролететь от одной точки к другой. Как мог микроволновой фон стабилизироваться почти однородно по всей вселенной?
Это может объяснить теория инфляции, которая предполагает, что вселенная растянулась на большие расстояния сразу после Большого Взрыва. Согласно этой теории, не Вселенная образовалась путем растягивания своих краев, а само пространство-время растянулось, как жвачка, в доли секунды. В это бесконечное короткое время в этом космосе нанометр покрывал несколько световых лет. Это не противоречит закону о том, что ничто не может двигаться быстрее скорости света, потому что ничто и не двигалось. Оно просто расширялось.
Представьте себе первоначальную вселенную как один пиксель в программе для редактирования изображений. Теперь масштабируйте изображение с коэффициентом в 10 миллиардов. Поскольку вся точка состоит из того же материала, ее свойства - и температура в том числе - однородны.
Как черная дыра вас убьет
Черные дыры настолько массивны, что материал начинает вести себя странно в непосредственной близости к ним. Можно представить, что быть втянутым в черную дыру - значит провести остаток вечности (или истратить оставшийся воздух), безнадежно крича в туннеле пустоты. Но не переживайте, чудовищная гравитация лишит вас этой безнадежности.
Сила гравитации тем сильнее, чем ближе вы к ее источнику, а когда источник представляет собой такое мощное тело, величины могут серьезно меняться даже на коротких дистанциях - скажем, высота человека. Если вы упадете в черную дыру ногами вперед, сила гравитации, воздействующая на ваши ноги, будет настолько сильной, что вы увидите, как ваше тело вытягивается в спагетти из линий атомов, которые затягиваются в самый центр дыры. Мало ли, вдруг эта информация будет для вас полезной, когда вы захотите нырнуть в чрево черной дыры.
Клетки мозга и Вселенная
Недавно физики создали имитацию начала вселенной, которая началась с Большого Взрыва и последовательности событий, которые привели к тому, что мы видим сегодня. Ярко-желтый кластер плотно упакованных галактик в центре и «сеть» менее плотных галактик, звезд, темной материи и прочего-прочего.
В то же время студент из Университета Брандиса исследовал взаимосвязь нейронов в мозге, разглядывая тонкие пластинки мозга мыши под микроскопом. Изображение, которое он получил, содержит желтые нейроны, связанные красной «сетью» соединений. Ничего не напоминает?
Два изображения, хотя и сильно отличаются своими масштабами (нанометры и световые года), поразительно похожи. Что это, обычный случай фрактальной рекурсии в природе, или вселенная действительно представляет собой клетку мозга внутри другой огромной вселенной?
Недостающие барионы
Согласно теории Большого Взрыва, количество материи во вселенной в конечном итоге создаст достаточное гравитационное притяжение, чтобы замедлить расширение вселенной до полной остановки. Однако барионная материя (то, что мы видим - звезды, планеты, галактики и туманности) составляет лишь от 1 до 10 процентов от всей материи, которая должна быть. Теоретики сбалансировали уравнение гипотетической темной материей (которую мы не можем наблюдать), чтобы спасти ситуацию.
Каждая теория, которая пытается объяснить странное отсутствие барионов, остается ни с чем. Самая распространенная теория гласит, что пропавшая материя состоит из межгалактической среды (дисперсный газ и атомы, плавающие в пустотах между галактиками), но даже с учетом этого у нас остается масса пропавших барионов. Пока у нас нет ни малейшего представления о том, где находится большая часть материи, которая должна быть на самом деле.
Холодные звезды
В том, что звезды горячие, никто не сомневается. Это так же логично, как и то, что снег белый, а дважды два - четыре. При посещении звезды мы бы больше переживали о том, как не сгореть, а не о том, как бы не замерзнуть - в большинстве случаев. Коричневые карлики - это звезды, которые весьма холодны по стандартам звезд. Не так давно астрономы обнаружили тип звезд под названием Y-карлики, которые представляют собой самый холодный подвид звезд в семействе коричневых карликов. Y-карлики холоднее, чем человеческое тело. При температуре в 27 градусов по Цельсию, можно спокойно пощупать такого коричневого карлика, прикоснуться к нему, если только его невероятная гравитация не превратит вас в кашу.
Эти звезды чертовски трудно обнаружить, поскольку они не выделяют практически никакого видимого света, поэтому искать их можно только в инфракрасном спектре. Ходят даже слухи, что коричневые и Y-карлики - это и есть та самая «темная материя», которая исчезла из нашей Вселенной.
Проблема солнечной короны
Чем дальше объект от источника тепла, тем он холоднее. Вот почему странно то, что температура поверхности Солнца составляет около 2760 градусов по Цельсию, а его корона (что-то типа его атмосферы) в 200 раз жарче.
Даже если могут быть какие-нибудь процессы, которые объясняют разницу температур, ни один из них не может объяснить настолько большую разницу. Ученые полагают, что это как-то связано с небольшими вкраплениями магнитного поля, которые появляются, исчезают и передвигаются по поверхности Солнца. Поскольку магнитные линии не могут пересекаться друг с другом, вкрапления перестраиваются каждый раз, когда подходят слишком близко, и этот процесс нагревает корону.
Хотя это объяснение может показаться аккуратным, оно далеко не изящно. Эксперты не могут сойтись во мнении о том, как долго живут эти вкрапления, не говоря уж о процессах, посредством которых они могли бы нагревать корону. Даже если ответ на вопрос кроется в этом, никто не знает, что заставляет эти случайные вкрапления магнетизма вообще появляться.
Черная дыра Эридана
Hubble Deep Space Field - это снимок, полученный телескопом Хаббла, на котором запечатлены тысячи удаленных галактик. Однако, когда мы смотрим в «пустой» космос в области созвездия Эридан, мы ничего не видим. Вообще. Просто черную пустоту, растянувшуюся на миллиарды световых лет. Почти любые «пустоты» в ночном небе возвращают снимки галактик, хоть и размытых, но существующих. У нас есть несколько методов, которые помогают определить то, что может быть темной материей, но и они оставляют нас с пустыми руками, когда мы смотрим в пустоту Эридана.
Одна спорная теория говорит о том, что пустота содержит сверхмассивную черную дыру, вокруг которой вращаются все ближайшие галактические скопления, и это высокоскоростное вращение совмещается с «иллюзией» расширяющейся вселенной. Другая теория говорит о том, что вся материя когда-нибудь склеится вместе, образовав галактические скопления, а между скоплениями со временем образуются дрейфующие пустоты.
Но это не объясняет вторую пустоту, обнаруженную астрономами в южном ночном небе, которая на этот раз примерно 3,5 миллиарда световых лет в ширину. Она настолько широка, что ее с трудом может объяснить даже теория Большого Взрыва, поскольку Вселенная не существовала настолько долго, чтобы такая огромная пустота успела сформироваться путем обычного галактического дрейфа. Может, когда-нибудь все эти загадки мироздания станут просто семечками в стакане, но не сегодня и не завтра.
Оставить свой комментарий