От молекулата до вселената, игра. Размерът на нашата земя до мащаба на Вселената. Разстоянието между нашата Земя и Луната

Сравнение на размерите на обектите във Вселената (снимка)

1. Това е Земята! Ние живеем тук. На пръв поглед изглежда много голям. Но всъщност в сравнение с някои обекти във Вселената нашата планета е незначителна. Следващите снимки ще ви помогнат поне приблизително да си представите нещо, което просто не се вписва в главата ви.

2. Разположението на планетата Земя в Слънчевата система.

3. Мащабираното разстояние между Земята и Луната. Не изглежда твърде далеч, нали?

4. В рамките на това разстояние всички планети от нашата слънчева система могат да бъдат разположени, красиво и спретнато.

5. Това малко зелено петно ​​е континентът Северна Америка, на планетата Юпитер. Човек може да си представи колко по-голям е Юпитер от Земята.

6. И тази снимка дава представа за размера на планетата Земя (тоест шест от нашите планети) в сравнение със Сатурн.

7. Ето как биха изглеждали пръстените на Сатурн, ако бяха около Земята. Красотата!

8. Стотици комети летят между планетите на Слънчевата система. Ето как изглежда кометата Чурюмов-Герасименко, на която сондата Philae кацна през есента на 2014 г. в сравнение с Лос Анджелис.

9. Но всички обекти в Слънчевата система са незначително малки в сравнение с нашето слънце.

10. Ето как изглежда нашата планета от повърхността на Луната.

11. Ето как изглежда нашата планета от повърхността на Марс.

12. И това сме ние от Сатурн.

13. Ако летите до границата на Слънчевата система, ще видите нашата планета така.

14. Да се ​​върнем малко назад. Това е размерът на Земята в сравнение с размера на нашето Слънце. Впечатляващо, нали?

15. И това е нашето Слънце от повърхността на Марс.

16. Но нашето Слънце е само една от звездите във Вселената. Техният брой е повече от пясъчни зърна на всеки плаж на Земята.

17. Това означава, че има звезди много по-големи от нашето Слънце. Само вижте колко малко е Слънцето в сравнение с най-голямата известна досега звезда, VY, в съзвездието Голям куче.

18. Но нито една звезда не може да се сравни с размера на нашата галактика Млечен път. Ако намалим нашето Слънце до размера на бели кръвни клетки и намалим цялата Галактика със същия фактор, тогава Млечният път ще бъде с размерите на Русия.

19. Нашата галактика Млечен път е огромна. Ние живеем някъде тук.

20. За съжаление всички обекти, които можем да видим с просто око в небето през нощта, са поставени в този жълт кръг.

21. Но Млечният път е далеч от най-голямата галактика във Вселената. Това е Млечният път в сравнение с Галактика IC 1011, която е на 350 милиона светлинни години от Земята.

22. Но това не е всичко. Това изображение от телескопа Хъбъл улавя хиляди и хиляди галактики, всяка от които съдържа милиони звезди със собствени планети.

23. Например една от галактиките на снимката, UDF 423. Тази галактика се намира на десет милиарда светлинни години от Земята. Когато гледате тази снимка, вие гледате милиарди години в миналото.

24. Това тъмно парче от нощното небе изглежда напълно празно. Но когато се увеличи, се оказва, че съдържа хиляди галактики с милиарди звезди.

25. А това е размерът на черната дупка спрямо размера на орбитата на Земята и орбитата на планетата Нептун.

Една такава черна бездна може лесно да засмуче цялата слънчева система.

Днес ще говорим за факта, че Земята е малка и за размера на други огромни небесни тела във Вселената. Какви са размерите на Земята в сравнение с други планети и звезди на Вселената.

Всъщност нашата планета е много, много малка ... в сравнение с много други небесни тела и дори в сравнение със същото Слънце, Земята е грахово зърно (сто пъти по-малка по радиус и 333 хиляди пъти по маса) и има са звезди в пъти, стотици, хиляди (!!) пъти по-големи от Слънцето... Като цяло ние, хората, и всеки от нас особено, сме микроскопични следи от съществуване в тази Вселена, атоми, невидими за очите на същества, които биха могли живеят на огромни звезди (теоретично, но може би на практика).

Мисли от филма по темата: струва ни се, че Земята е голяма, така е - за нас, тъй като самите ние сме малки и масата на тялото ни е незначителна в сравнение с мащаба на Вселената, някои никога не са дори са били в чужбина и не напускат през по-голямата част от живота си границите на къща, стая и не знаят почти нищо за Вселената. И мравките си мислят, че мравунякът им е огромен, но ние ще стъпим на мравката и дори няма да я забележим. Ако имахме силата да намалим Слънцето до размера на левкоцит и пропорционално да намалим Млечния път, тогава това би било равно на мащаба на Русия. И има хиляди или дори милиони и милиарди галактики освен Млечния път... Това не може да се побере в съзнанието на хората.

Всяка година астрономите откриват хиляди (и повече) нови звезди, планети и небесни тела. Космосът е неизследвана област и колко още галактики, звездни, планетни системи ще бъдат открити и е напълно възможно да има много подобни слънчеви системи с теоретично съществуващ живот. За размера на всички небесни тела можем да съдим само приблизително, а броят на галактиките, системите, небесните тела във Вселената е неизвестен. Въпреки това, въз основа на известните данни, Земята не е най-малкият обект, но далеч от най-големия, има звезди и планети стотици, хиляди пъти по-големи !!

Най-големият обект, тоест небесно тяло, във Вселената не е дефиниран, тъй като човешките възможности са ограничени, с помощта на спътници, телескопи можем да видим само малка част от Вселената и какво има там, в неизвестно разстояние и отвъд хоризонтите, ние не знаем ... може би дори по-големи небесни тела от тези, открити от хората.

И така, в рамките на Слънчевата система, най-големият обект е слънцето! Радиусът му е 1 392 000 км, следван от Юпитер - 139 822 км, Сатурн - 116 464 км, Уран - 50 724 км, Нептун - 49 244 км, Земята - 12 742,0 км, Венера - 12,6,6,0 км и т.н.

Няколко десетки големи обекта - планети, спътници, звезди и няколкостотин малки, това са само от открито, а отворени няма.

Слънцето е по-голямо от Земята по радиус - повече от 100 пъти, по маса - 333 хиляди пъти. Това са везните.

Земята е 6-ият по големина обект в Слънчевата система, много близо до мащаба на Земята Венера, а Марс е наполовина по-малък.

Земята обикновено е грахово зърно в сравнение със Слънцето. И всички други планети, по-малки, са практически прах за Слънцето ...

Слънцето обаче ни затопля независимо от размера му и нашата планета. Знаехте ли, въобразявайки си, ходейки с краката си по тленната почва, че нашата планета е почти точка в сравнение със Слънцето? И съответно - ние сме върху него - микроскопични микроорганизми ...

Хората обаче имат много належащи проблеми и понякога нямат време да погледнат отвъд земята под краката си.

Юпитер е повече от 10 пъти по-голям от Земята,това е петата планета на разстояние от Слънцето (класифицирана като газов гигант заедно със Сатурн, Уран, Нептун).

Земята след газовите гиганти е първият най-голям обект след Слънцето в Слънчевата система,след това има останалите земни планети, Меркурий след луната на Сатурн и Юпитер.

Земни планети - Меркурий, Земята, Венера, Марс - планети, разположени във вътрешния регион на Слънчевата система.

Плутон е около един и половина пъти по-малък от Луната, днес е класиран сред планетите джуджета, това е десетото небесно тяло в Слънчевата система след 8 планети и Ерида (планета джудже, приблизително подобна по размер на Плутон), се състои от лед и камъни, тъй като в района като Южна Америка, малка планета, обаче, и тя е по-голяма по мащаб в сравнение със Земята със Слънцето, Земята все още е два пъти по-малка в пропорции.

Например Ганимед - спътникът на Юпитер, Титан - спътникът на Сатурн - е само с 1,5 хиляди километра по-малко от Марс и повече от Плутон и големите планети джуджета. Има много планети и спътници джуджета, открити наскоро, и дори звезди - дори повече, повече от няколко милиона или дори милиарди.

В Слънчевата система има няколко десетки обекта, които са малко по-малки от Земята и наполовина по-малки от Земята, и има няколкостотин такива, които са малко по-малки. Можете ли да си представите колко мухи около нашата планета? Въпреки това, да се каже "лети около нашата планета" е неправилно, защото като правило всяка планета има някакво относително фиксирано място в Слънчевата система.

И ако някакъв астероид лети към Земята, тогава дори е възможно да се изчисли неговата приблизителна траектория, скорост на полета, време на приближаване до Земята и с помощта на определени технологии, устройства (като поражението на астероид с помощта на на свръхмощни атомни оръжия с цел унищожаване на част от метеорита и как последващата промяна в скоростта и траекторията на полета) променя посоката на полета, ако планетата е в опасност.

Това обаче е теория, на практика подобни мерки все още не са прилагани, но са регистрирани случаи на неочаквано падане на небесни тела на Земята - например в случая на същия метеорит в Челябинск.

В съзнанието ни Слънцето е ярка топка в небето, в абстракцията е някаква субстанция, за която знаем от сателитни изображения, наблюдения и експерименти на учени. Въпреки това, всичко, което виждаме със собствените си очи, е ярка топка в небето, която изчезва през нощта. Ако сравним размерите на слънцето и земята, тогава това е като кола-играчка и огромен джип, джипът ще смаже колата, без дори да забележи. По същия начин Слънцето, ако имаше поне малко по-агресивни характеристики и нереална способност да се движи, щеше да погълне всичко по пътя си, включително Земята. Между другото, една от теориите за смъртта на планетата в бъдеще казва, че Слънцето ще погълне Земята.

Ние сме свикнали, живеейки в ограничен свят, да вярваме само на това, което виждаме и да приемаме за даденост само това, което е под краката ни и да възприемаме Слънцето точно като топка в небето, която живее за нас, за да освети пътя на простосмъртните , стоплят ни, дават енергия за нас, като цяло използваме слънцето пълноценно и мисълта, че тази ярка звезда носи потенциална опасност, изглежда смешна. И само малцина ще си помислят сериозно, че има други галактики, в които има повече небесни обекти от тези в Слънчевата система стотици, а понякога и хиляди пъти.

Хората просто не разбират в ума си каква е скоростта на светлината, как се движат небесните тела във Вселената, това не са форматите на човешкото съзнание ...

Говорихме за размера на небесните тела в Слънчевата система, за размера на големите планети, казахме, че Земята е 6-ият по големина обект в Слънчевата система и че Земята е сто пъти по-малка от Слънцето (в диаметър), и 333 хиляди пъти по маса, обаче, във Вселената има небесни тела, МНОГО по-големи от Слънцето. И ако сравнението на Слънцето и Земята не се вписваше в съзнанието на обикновените простосмъртни, тогава фактът, че има звезди, в сравнение с които Слънцето е топка - още повече не се вписва в нас.

Въпреки това, както се вижда от изследванията на учените, това е така. И това е факт, базиран на данните, получени от астрономите. Има и други звездни системи, където животът на планетите съществува като нашата, Слънчевата. Под "живот на планетите" се разбира не земен живот с хора или други същества, а съществуването на планети в тази система. И така, на въпроса за живота в Космоса – всяка година, всеки ден учените стигат до извода, че животът на други планети е все по-възможен, но това остава само предположения. В Слънчевата система Марс е единствената планета, близка до земните по условия, но планетите от други звездни системи не са напълно проучени.

Например:

„Смята се, че земните планети са най-благоприятни за възникването на живот, така че тяхното търсене привлича вниманието на обществеността. Така през декември 2005 г. учени от Института за космически науки (Пасадена, Калифорния) съобщават за откриването на подобна на слънцето звезда, около която се предполага, че се образуват скалисти планети.

По-късно бяха открити планети, които са само няколко пъти по-масивни от Земята и вероятно трябва да имат твърда повърхност.

Суперземите са пример за земни екзопланети. Към юни 2012 г. са открити повече от 50 суперземи."

Тези суперземи са потенциалните носители на живот във Вселената. Въпреки че това е въпрос, тъй като основният критерий за класа на такива планети е повече от 1 пъти масата на Земята, обаче, всички открити планети се въртят около звезди с по-малко топлинно излъчване в сравнение със Слънцето, обикновено бели, червени и оранжеви джуджета.

Първата суперземя, открита в обитаемата зона през 2007 г., е планетата Gliese 581 c близо до звездата Gliese 581, планетата има маса от около 5 земни маси, „отстранени от звездата си с 0,073 AU. Тоест, той се намира в района на „зоната на живот“ на звездата Gliese 581“. По-късно в близост до тази звезда са открити редица планети и днес те се наричат ​​​​планетна система, самата звезда има ниска осветеност, няколко десетки пъти по-малка от Слънцето. Това беше едно от най-сензационните открития в астрономията.

Все пак да се върнем на темата за големите звезди.

По-долу са снимки на най-големите обекти в Слънчевата система и звезди в сравнение със слънцето, а след това и с последната звезда на предишната снимка.

живак< Марс < Венера < Земля;

Земята< Нептун < Уран < Сатурн < Юпитер;

Юпитер< < Солнце < Сириус;

Сириус< Поллукс < Арктур < Альдебаран;

Алдебаран< Ригель < Антарес < Бетельгейзе;

Бетелгейзе< Мю Цефея < < VY Большого Пса

И в този списък все още има най-малките звезди и планети (наистина големите в този списък, може би, само звездата VY Canis Major) .. Най-голямата дори не може да се сравнява в един ред със Слънцето, тъй като Слънцето просто ще да не се вижда.

Екваториалният радиус на Слънцето, 695 700 km, се използва като единица за измерване на радиуса на звезда.

Например звездата VV Cephei е 10 пъти по-голяма от Слънцето, а между Слънцето и Юпитер, Wolf 359 се счита за най-голямата звезда (единична звезда в съзвездието Лъв, слабо червено джудже).

VV Cepheus (да не се бърка със звездата със същото име с "префикс" A) - „Затъмняваща двоична звезда от тип Алгол в съзвездието Цефей, на около 5000 светлинни години от Земята. Компонент А е седмата радиална звезда, известна на науката през 2015 г. и втората по големина звезда в галактиката Млечния път (след VY Canis Major)."

Капела (α Aur / α Auriga / Alpha Auriga) е най-ярката звезда в съзвездието Auriga, шестата най-ярка звезда на небето и третата по яркост в небето на Северното полукълбо.

Параклисът е 12,2 пъти по-голям от радиуса на Слънцето.

Полярната звезда е 30 пъти по-голям от радиуса на Слънцето. Звезда от съзвездието Малка Медвидица, разположена близо до Северния полюс на света, свръхгигант от спектрален тип F7I.

Звездата Y на Хрътките на кучетата е (!!!) 300 пъти по-голяма от Слънцето! (тоест е около 3000 пъти по-голям от Земята), червен гигант в съзвездието на Кучетата, една от най-готините и най-червени звезди. И това далеч не е най-голямата звезда.

Например, звездата VV Cephei A е по-голяма от Слънцето в радиус с цели 1050-1900 пъти!И звездата е много интересна със своята непостоянство и "изтичане": „Осветеността е 275 000-575 000 пъти повече. Звездата изпълва лоба на Рош и материята й се стича към съседния си спътник. Скоростта на изтичане на газ достига 200 km / s. Установено е, че VV на Цефей А е физическа променлива, пулсираща с период от 150 дни."

Разбира се, повечето от нас няма да разберат информация с научни термини, ако, накратко, звездата е нажежена и губи материя. Неговият размер, сила, яркост на осветеност е просто невъзможно да си представим.

И така, 5-те най-големи звезди във Вселената (признати като тези от сега известните и открити), в сравнение с които нашето Слънце е грахово зърно и прашинка:

- VX Стрелец - 1520 пъти диаметъра на Слънцето. Свръхгигант, хипергигант, променлива звезда в съзвездието Стрелец, губи масата си поради звездния вятър.

- Westerland 1-26 - около 1530-2544 пъти радиуса на Слънцето. Червеният свръхгигант, или хипергигант, "се намира в звездния куп Westerland 1 в съзвездието Олтар".

- Звезда WOH G64 от съзвездието Дорад, червен свръхгигант от спектрален тип M7.5, се намира в съседната галактика Голям Магеланов облак. Разстоянието до Слънчевата система е приблизително 163 хиляди sv. години. Повече от радиуса на Слънцето 1540 пъти.

- NML Swan (V1489 Swan) е 1183 - 2775 пъти по-голям от Слънцето в радиус, - "звезда, червен хипергигант, е в съзвездието Лебед."

- UY на Щита е 1516 - 1900 пъти по-голям от радиуса на Слънцето. В момента е най-голямата звезда в Млечния път и във Вселената.

„UY Shield е звезда (хипергигант) в съзвездието Щит. Намира се на разстояние 9500 св. години (2900 бр.) от Слънцето.

Това е една от най-големите и най-ярките известни звезди. Според учените радиусът на UY Shield е равен на 1708 слънчеви радиуса, диаметърът е 2,4 милиарда км (15,9 AU). В пика на пулсациите радиусът може да достигне 2000 слънчеви радиуса. Обемът на звезда е около 5 милиарда пъти обема на Слънцето."

От този списък виждаме, че има около сто (90) звезди, много по-големи от Слънцето (!!!). И има звезди, в чийто мащаб Слънцето е зърно, а Земята дори не е прах, а атом.

Факт е, че местата в този списък са разпределени според принципа на точността на определяне на параметрите, масата, има приблизително повече огромни звезди от UY Shield, но техните размери и други параметри не са установени със сигурност, но параметрите на тази звезда може един ден да бъдат поставени под въпрос. Ясно е, че съществуват звезди 1000-2000 пъти по-големи от Слънцето.

И може би някои от тях са или формират планетарни системи и кой ще гарантира, че не може да има живот... или не сега? Нямаше ли го или никога няма да има? Никой... Ние знаем твърде малко за Вселената и Космоса.

Да, и дори от звездите, показани на снимките - най-новата звезда - VY Canis Major - има радиус, равен на 1420 слънчеви радиуса, но звездата UY Shield в пиковата си пулсация е около 2000 слънчеви радиуса и се предполага, че има звезди повече от 2,5 хиляди слънчеви радиуса. Такъв мащаб е невъзможно да си представим, това са наистина извънземни формати.

Разбира се, въпросът е интересен - вижте първата снимка в статията и последните снимки, където има много, много звезди - как толкова спокойно съжителстват толкова много небесни тела във Вселената? Няма експлозии, сблъсъци на тези супергиганти, защото небето, от това, което е видимо за нас, гъмжи от звезди... Всъщност - това е само изводът на простосмъртните, които не разбират мащаба на Вселената - виждаме изкривена картина, но всъщност има достатъчно място за всички и вероятно има експлозии и сблъсъци, това просто не води до смъртта на Вселената и дори част от галактиките, защото разстоянието от звезда до звездата е огромна.

Знаете ли, че вселената, която наблюдаваме, има доста определени граници? Свикнали сме да свързваме Вселената с нещо безкрайно и неразбираемо. Съвременната наука обаче на въпроса за "безкрайността" на Вселената предлага съвсем различен отговор на такъв "очевиден" въпрос.

Според съвременните концепции размерът на наблюдаваната Вселена е приблизително 45,7 милиарда светлинни години (или 14,6 гигапарсека). Но какво означават тези числа?

Първият въпрос, който възниква на обикновения човек, е как Вселената изобщо не може да бъде безкрайна? Изглежда безспорно, че контейнерът на всичко, което съществува около нас, не трябва да има граници. Ако тези граници съществуват, какви са те?

Да кажем, че някой астронавт отлетя до границите на Вселената. Какво ще види той пред себе си? Солидна стена? Пожарна преграда? И какво се крие зад него – празнота? Друга Вселена? Но може ли празнотата или друга Вселена да означава, че сме на границата на Вселената? В крайна сметка това не означава, че няма „нищо“. Пустотата и другата Вселена също са „нещо“. Но Вселената е нещо, което съдържа абсолютно всичко „нещо“.

Стигаме до абсолютно противоречие. Оказва се, че границата на Вселената трябва да крие от нас нещо, което не трябва да бъде. Или границата на Вселената трябва да огради „всичко” от „нещо”, но това „нещо” също трябва да бъде част от „всичко”. Изобщо пълен абсурд. Тогава как учените могат да претендират за ограничаващия размер, маса и дори възраст на нашата вселена? Тези стойности, макар и невъобразимо големи, все пак са крайни. Дали науката спори с очевидното? За да се справим с това, нека първо проследим как хората стигнаха до съвременното разбиране за Вселената.

Разширяване на границите

От незапомнени времена човекът се интересува от това какво представлява светът около тях. Не е нужно да се дават примери за трите кита и други опити на древните да обяснят Вселената. Като правило, в крайна сметка всичко се свежда до факта, че основата на всичко съществуващо е земната твърд. Дори в древността и средновековието, когато астрономите са имали обширни познания за законите, управляващи движението на планетите по „неподвижната“ небесна сфера, Земята остава център на Вселената.

Естествено, дори в Древна Гърция е имало такива, които са вярвали, че Земята се върти около Слънцето. Имаше и такива, които говореха за многото светове и безкрайността на Вселената. Но конструктивното оправдание за тези теории се появи едва в началото на научната революция.

През 16 век полският астроном Николай Коперник прави първия голям пробив в познанието за Вселената. Той твърдо доказа, че Земята е само една от планетите, обикалящи около Слънцето. Такава система значително опрости обяснението на толкова сложно и сложно движение на планетите в небесната сфера. В случай на неподвижна Земя астрономите трябваше да измислят всякакви гениални теории, за да обяснят това поведение на планетите. От друга страна, ако се приеме, че Земята е подвижна, тогава обяснението за такива сложни движения идва естествено. Така в астрономията се наложи нова парадигма, наречена "хелиоцентризъм".

Много слънца

Но дори и след това астрономите продължиха да ограничават Вселената до „сферата на неподвижните звезди“. До 19 век те не са могли да преценят разстоянието до звездите. В продължение на няколко века астрономите напразно се опитват да открият отклонения в положението на звездите спрямо орбиталното движение на Земята (годишни паралакси). Инструментите от онези времена не позволяваха толкова точни измервания.

Накрая през 1837 г. руско-германският астроном Василий Струве измерва паралакса. Това бележи нова стъпка в разбирането на мащаба на пространството. Сега учените могат спокойно да кажат, че звездите са далечни прилики със Слънцето. И оттук нататък нашето светило не е център на всичко, а е равностоен „обитател“ на безкрайния звезден куп.

Астрономите се доближиха още повече до разбирането на мащаба на Вселената, защото разстоянията до звездите се оказаха наистина чудовищни. Дори размерът на орбитите на планетите изглеждаше незначителен в сравнение с това. След това беше необходимо да се разбере как са концентрирани звездите.

Много Млечен път

Известният философ Имануел Кант предвижда основите на съвременното разбиране за мащабната структура на Вселената още през 1755 г. Той предположи, че Млечният път е огромен въртящ се звезден куп. От своя страна много от наблюдаваните мъглявини са и по-далечни „млечни пътища“ – галактики. Въпреки това до 20-ти век астрономите се придържаха към факта, че всички мъглявини са източници на звездообразуване и са част от Млечния път.

Ситуацията се промени, когато астрономите се научиха да измерват разстоянията между галактиките с помощта на. Абсолютната светимост на звездите от този тип е строго зависима от периода на тяхната променливост. Сравнявайки абсолютната им светимост с видимата, е възможно да се определи разстоянието до тях с висока точност. Този метод е разработен в началото на 20-ти век от Ейнар Херцрунг и Харлоу Шелпи. Благодарение на него съветският астроном Ернст Епик през 1922 г. определя разстоянието до Андромеда, което се оказва с порядък по-голямо от размера на Млечния път.

Едуин Хъбъл продължи начинанието на Epic. Измервайки яркостта на цефеидите в други галактики, той измерва разстоянието до тях и го сравнява с червеното изместване в техните спектри. Така през 1929 г. той развива своя прочут закон. Работата му окончателно опроверга утвърденото схващане, че Млечният път е ръбът на Вселената. Сега това беше една от многото галактики, които някога са били смятани за неразделна част от нея. Хипотезата на Кант се потвърждава почти два века след нейното развитие.

По-късно връзката между разстоянието на галактиката от наблюдателя и скоростта на нейното отстраняване от наблюдателя, открита от Хъбъл, направи възможно съставянето на пълна картина на мащабната структура на Вселената. Оказа се, че галактиките са само незначителна част от него. Те се свързват в клъстери, клъстери в суперклъстери. На свой ред, суперклъстерите се сгъват в най-големите известни структури във Вселената – нишки и стени. Тези структури, съседни на огромни суперкухини (), съставляват мащабната структура на известната в момента Вселена.

Привидна безкрайност

От гореизложеното следва, че само за няколко века науката е прескочила постепенно от геоцентризъм към съвременното разбиране за Вселената. Това обаче не дава отговор защо ограничаваме Вселената в наши дни. В крайна сметка досега ставаше дума само за мащаба на космоса, а не за самата му природа.

Първият, който реши да обоснове безкрайността на Вселената, беше Исак Нютон. След като открил закона за всемирното привличане, той вярвал, че ако пространството е ограничено, всичките й тела рано или късно ще се слеят в едно цяло. Преди него, ако някой изрази идеята за безкрайността на Вселената, това беше изключително във философски дух. Без никаква научна обосновка. Пример за това е Джордано Бруно. Между другото, подобно на Кант, той изпреварва науката с много векове. Той беше първият, който обяви, че звездите са далечни слънца и планетите също се въртят около тях.

Изглежда, че самият факт на безкрайността е съвсем оправдан и очевиден, но повратните точки на науката на 20-ти век разклатиха тази „истина“.

Стационарна вселена

Първата значителна стъпка към разработването на модерен модел на Вселената е направена от Алберт Айнщайн. Известният физик представи своя модел на неподвижна вселена през 1917 г. Този модел се основава на общата теория на относителността, която той разработи същата година по-рано. Според неговия модел Вселената е безкрайна във времето и крайна в пространството. Но в края на краищата, както беше отбелязано по-рано, според Нютон, вселена с краен размер трябва да се срине. За да направи това, Айнщайн въвежда космологична константа, която компенсира гравитационното привличане на отдалечени обекти.

Колкото и парадоксално да звучи, Айнщайн не ограничава самата крайност на Вселената. Според него Вселената е затворена обвивка на хиперсфера. Аналогия е повърхността на обикновена триизмерна сфера, например глобус или Земята. Колкото и пътник да пътува около Земята, той никога няма да стигне до нейния ръб. Това обаче изобщо не означава, че Земята е безкрайна. Пътешественикът просто ще се върне на мястото, откъдето е започнал пътуването си.

На повърхността на хиперсферата

По същия начин, космически скитник, преодоляващ Вселената на Айнщайн на звезден кораб, може да се върне обратно на Земята. Само че този път скитникът ще се движи не по двуизмерната повърхност на сферата, а по триизмерната повърхност на хиперсферата. Това означава, че Вселената има краен обем, а оттам и краен брой звезди и маса. Вселената обаче няма граници или някакъв център.

Айнщайн стига до такива заключения, свързвайки пространството, времето и гравитацията в известната си теория. Преди него тези понятия се смятаха за отделни, поради което пространството на Вселената беше чисто евклидово. Айнщайн доказа, че самата гравитация е кривина на пространство-времето. Това радикално промени ранното разбиране за природата на Вселената, базирано на класическата нютонова механика и евклидова геометрия.

Разширяваща се Вселена

Дори самият откривател на „новата вселена“ не е против заблудите. Въпреки че Айнщайн ограничава Вселената в пространството, той продължава да я смята за статична. Според неговия модел Вселената е била и остава вечна, а размерът й винаги остава същият. През 1922 г. съветският физик Александър Фридман значително разширява този модел. Според неговите изчисления Вселената изобщо не е статична. Може да се разширява или свива с течение на времето. Прави впечатление, че Фридман стигна до такъв модел, базиран на същата теория на относителността. Той успя да приложи по-правилно тази теория, заобикаляйки космологичната константа.

Алберт Айнщайн не прие веднага тази "поправка". Откритието на Хъбъл, споменато по-рано, дойде на помощ на този нов модел. Разпръскването на галактиките неоспоримо доказа факта на разширяването на Вселената. Така че Айнщайн трябваше да признае грешката си. Сега Вселената имаше определена възраст, която строго зависи от константата на Хъбъл, която характеризира скоростта на нейното разширяване.

По-нататъшно развитие на космологията

Докато учените се опитваха да решат този въпрос, бяха открити много други важни компоненти на Вселената и бяха разработени различни нейни модели. Така през 1948 г. Георги Гамов въвежда хипотезата „за гореща Вселена“, която по-късно ще се превърне в теорията за Големия взрив. Откритието през 1965 г. потвърждава предположенията му. Сега астрономите могат да наблюдават светлината, която е слязла от момента, в който Вселената е станала прозрачна.

Тъмната материя, предсказана през 1932 г. от Фриц Цвики, беше потвърдена през 1975 г. Тъмната материя всъщност обяснява самото съществуване на галактики, галактически купове и самата Вселена като цяло. Така учените научиха, че по-голямата част от масата на Вселената е напълно невидима.

И накрая, през 1998 г., по време на изследване на разстоянието до, беше открито, че Вселената се разширява с ускорение. Този следващ повратен момент в науката доведе до съвременното разбиране за природата на Вселената. Космологичният коефициент, въведен от Айнщайн и опроверган от Фридман, отново намери своето място в модела на Вселената. Наличието на космологичния коефициент (космологична константа) обяснява ускореното му разширяване. За да се обясни наличието на космологична константа, е въведена концепцията - хипотетично поле, съдържащо по-голямата част от масата на Вселената.

Текущо разбиране за размера на наблюдаваната вселена

Настоящият модел на Вселената се нарича още ΛCDM модел. Буквата "Λ" означава наличието на космологична константа, която обяснява ускореното разширяване на Вселената. "CDM" означава, че Вселената е изпълнена със студена тъмна материя. Последните проучвания показват, че константата на Хъбъл е около 71 (km/s)/Mpc, което съответства на възрастта на Вселената от 13,75 милиарда години. Познавайки възрастта на Вселената, човек може да оцени размера на нейната наблюдавана площ.

Според теорията на относителността информацията за всеки обект не може да достигне до наблюдателя със скорост, по-голяма от скоростта на светлината (299792458 m / s). Оказва се, че наблюдателят вижда не просто обект, а неговото минало. Колкото по-далеч е обектът от него, толкова по-далечно минало изглежда. Например, гледайки Луната, виждаме каква е била преди малко повече от секунда, Слънцето - преди повече от осем минути, най-близките звезди - години, галактики - преди милиони години и т.н. В стационарния модел на Айнщайн Вселената няма възрастова граница, което означава, че нейната наблюдавана област също не е ограничена от нищо. Наблюдателят, въоръжен с все по-усъвършенствани астрономически инструменти, ще наблюдава все по-далечни и древни обекти.

Имаме различна картина със съвременния модел на Вселената. Според нея Вселената има възраст, а следователно и граница на наблюдение. Това означава, че след раждането на Вселената никой фотон не би имал време да измине разстояние, по-голямо от 13,75 милиарда светлинни години. Оказва се, че можем да заявим, че наблюдаваната Вселена е ограничена от наблюдателя от сферична област с радиус от 13,75 милиарда светлинни години. Това обаче не е съвсем вярно. Не забравяйте за разширяването на пространството на Вселената. Докато фотонът достигне до наблюдателя, обектът, който го е излъчил, ще бъде на 45,7 милиарда sv от нас. години. Този размер е хоризонтът на частиците и е границата на наблюдаваната Вселена.

Над хоризонта

И така, размерът на наблюдаваната Вселена е разделен на два типа. Видим размер, наричан още радиус на Хъбъл (13,75 милиарда светлинни години). И реалния размер, наречен хоризонт на частиците (45,7 милиарда светлинни години). Важно е, че и двата хоризонта изобщо не характеризират реалния размер на Вселената. Първо, те зависят от позицията на наблюдателя в пространството. Второ, те се променят с течение на времето. В случая на ΛCDM модела хоризонтът на частиците се разширява със скорост, по-голяма от хоризонта на Хъбъл. На въпроса дали тази тенденция ще се промени в бъдеще, съвременната наука не дава отговор. Но ако приемем, че Вселената ще продължи да се разширява с ускорение, тогава всички онези обекти, които виждаме сега, рано или късно ще изчезнат от нашето „зрително поле“.

В момента най-далечната светлина, наблюдавана от астрономите, е микровълновата фонова радиация. Надниквайки в него, учените виждат Вселената такава, каквато е била 380 хиляди години след Големия взрив. В този момент Вселената се е охладила толкова много, че е успяла да излъчва свободни фотони, които днес се улавят с помощта на радиотелескопи. В онези дни във Вселената не е имало звезди или галактики, а само непрекъснат облак от водород, хелий и незначително количество други елементи. От нехомогенностите, наблюдавани в този облак, впоследствие ще се образуват галактически купове. Оказва се, че точно тези обекти, които се образуват от нехомогенностите на реликтното излъчване, се намират най-близо до хоризонта на частиците.

Истински граници

Дали Вселената има истински, ненаблюдаеми граници все още е обект на псевдонаучни предположения. По един или друг начин всички се сближават в безкрайността на Вселената, но тълкуват тази безкрайност по съвсем различни начини. Някои смятат, че Вселената е многоизмерна, където нашата „локална“ триизмерна Вселена е само един от нейните слоеве. Други казват, че Вселената е фрактална - което означава, че нашата локална вселена може да се окаже частица от друга. Не забравяйте за различните модели на Мултивселената с нейните затворени, отворени, паралелни Вселени, червеи. И има много, много различни версии, чийто брой е ограничен само от човешкото въображение.

Но ако включим студения реализъм или просто се отдалечим от всички тези хипотези, тогава можем да предположим, че нашата Вселена е безкрайно хомогенно хранилище на всички звезди и галактики. Освен това във всяка много далечна точка, било то на милиарди гигапарсека от нас, всички условия ще бъдат абсолютно еднакви. В този момент ще има абсолютно същия хоризонт от частици и сферата на Хъбъл със същото реликтно излъчване на ръба им. Наоколо ще има същите звезди и галактики. Интересното е, че това не противоречи на разширяването на Вселената. В крайна сметка не само Вселената се разширява, а самото й пространство. Фактът, че в момента на Големия взрив Вселената е възникнала от една точка, само говори, че безкрайно малките (практически нулеви) измерения, които са били тогава, сега са се превърнали в невъобразимо големи. В бъдеще ще използваме тази конкретна хипотеза, за да разберем ясно мащаба на наблюдаваната Вселена.

Визуално представяне

Различни източници предоставят всякакви визуални модели, които позволяват на хората да разберат мащаба на Вселената. Не е достатъчно обаче да осъзнаем колко голям е космосът. Важно е да се разбере как всъщност се проявяват концепции като хоризонта на Хъбъл и хоризонта на частиците. За да направите това, нека си представим нашия модел стъпка по стъпка.

Да забравим, че съвременната наука не знае за „чуждия” регион на Вселената. Изхвърляйки версиите за мултивселената, фракталната Вселена и другите й „разновидности“, представете си, че тя е просто безкрайна. Както беше отбелязано по-рано, това не противоречи на разширяването на нейното пространство. Разбира се, ще вземем предвид факта, че неговата сфера на Хъбъл и сферата на частиците са съответно равни на 13,75 и 45,7 милиарда светлинни години.

Мащабът на Вселената

Натиснете бутона СТАРТ и открийте нов, непознат свят!
Като начало нека се опитаме да разберем колко голям е универсалният мащаб. Ако сте пътували из нашата планета, тогава можете добре да си представите колко голяма е Земята за нас. Сега нека си представим нашата планета като зърно от елда, което обикаля около диня-слънце с размерите на половината от футболно игрище. В този случай орбитата на Нептун ще съответства на размера на малък град, регионът - на Луната, областта на границата на влиянието на Слънцето - на Марс. Оказва се, че нашата Слънчева система е толкова по-голяма от Земята, колкото Марс е по-голям от елдата! Но това е само началото.

Сега нека си представим, че тази елда ще бъде нашата система, чийто размер е приблизително равен на един парсек. Тогава Млечният път ще бъде с размерите на два футболни стадиона. Но и това няма да ни е достатъчно. Ще трябва да намалим Млечния път до размер на сантиметър. Донякъде ще прилича на пяна от кафе, увита във водовъртеж в средата на черното като кафе междугалактическо пространство. На двадесет сантиметра от него има същата спирална „трошка“ – мъглявината Андромеда. Около тях ще има рояк от малки галактики от нашия Локален куп. Привидният размер на нашата вселена ще бъде 9,2 километра. Стигнахме до разбиране на Вселенските измерения.

Вътре в универсалния балон

Не е достатъчно обаче да разберем самия мащаб. Важно е да се разбере динамиката на Вселената. Представете си себе си като гиганти, за които Млечният път има сантиметър диаметър. Както бе отбелязано току-що, ще се окажем вътре в топка с радиус 4,57 и диаметър 9,24 километра. Представете си, че сме в състояние да висим вътре в тази сфера, да пътуваме, преодолявайки цели мегапарсеки за секунда. Какво ще видим, ако нашата Вселена е безкрайна?

Разбира се, пред нас ще има безкраен брой всякакви галактики. Елиптична, спирална, неправилна. Някои райони ще гъмжат от тях, други ще са празни. Основната особеност ще бъде, че визуално всички те ще бъдат неподвижни, докато ние сме неподвижни. Но щом направим крачка, самите галактики ще започнат да се движат. Например, ако сме в състояние да различим микроскопичната Слънчева система в сантиметър Млечния път, ще можем да наблюдаваме нейното развитие. Отдалечавайки се на 600 метра от нашата галактика, ще видим протозвездата Слънце и протопланетарния диск в момента на формиране. Приближавайки го, ще видим как се появява Земята, ражда се животът и се появява човек. По същия начин ще видим как галактиките мутират и се движат, докато се отдалечаваме или се приближаваме до тях.

Следователно, колкото по-далечни галактики гледаме, толкова по-древни ще бъдат те за нас. Така най-далечните галактики ще се намират по-далеч от 1300 метра от нас, а на завоя от 1380 метра ще видим реликтовата радиация. Вярно е, че това разстояние ще бъде въображаемо за нас. Въпреки това, когато се доближим до реликтното излъчване, ще видим интересна картина. Естествено, ще наблюдаваме как галактиките ще се образуват и развиват от първоначалния облак от водород. Когато стигнем до една от тези образувани галактики, ще разберем, че сме преодоляли изобщо не 1,375 километра, а всичките 4,57.

Намаляване

В резултат на това ще увеличим още повече по размер. Сега можем да поставим цели празнини и стени в юмрук. Така се озоваваме в доста малък балон, от който е невъзможно да излезем. Не само, че разстоянието до обектите на ръба на балона ще се увеличава с приближаването им, но и самият ръб ще се движи безкрайно. Това е целият смисъл на размера на наблюдаваната вселена.

Колкото и голяма да е Вселената, за наблюдателя тя винаги ще остане ограничен балон. Наблюдателят винаги ще бъде в центъра на този балон, всъщност той е неговият център. Опитвайки се да стигне до който и да е обект на ръба на балона, наблюдателят ще измести центъра му. Когато се приближава до обекта, този обект ще се отдалечава все по-далеч от ръба на балона и в същото време ще се променя. Например, от безформен водороден облак той ще се превърне в пълноценна галактика или по-нататък в галактически куп. Освен това пътят към този обект ще се увеличава с приближаването му, тъй като самото околно пространство ще се промени. След като стигнем до този обект, ще го преместим само от ръба на балона до центъра му. На ръба на Вселената реликтовата радиация също ще трепти.

Ако приемем, че Вселената ще продължи да се разширява с ускорени темпове, а след това да бъдем в центъра на балона и времето за милиарди, трилиони и дори по-високи порядки години напред, ще забележим още по-интересна картина. Въпреки че нашият балон също ще нараства по размер, мутиращите му компоненти ще се отдалечават от нас още по-бързо, оставяйки ръба на този балон, докато всяка частица от Вселената се скита разпръсната в самотния си балон, без да може да взаимодейства с други частици.

Така че съвременната наука не разполага с информация какви са реалните измерения на Вселената и има ли граници. Но знаем със сигурност, че наблюдаваната Вселена има видима и истинска граница, наречена съответно радиус на Хъбъл (13,75 милиарда светлинни години) и радиус на частиците (45,7 милиарда светлинни години). Тези граници са напълно зависими от позицията на наблюдателя в пространството и се разширяват с течение на времето. Ако радиусът на Хъбъл се разширява стриктно със скоростта на светлината, тогава разширяването на хоризонта на частиците се ускорява. Остава открит въпросът дали неговото ускорение на хоризонта на частиците ще продължи по-нататък и няма да се промени в компресия.