Suuruste võrdlus universumis. Universumi skaala skaala. Jätkame siiski rääkimist planeetidest.

Millised on peal. Enamasti oleme kõik aheldatud elukoha ja töökoha juurde. Meie maailma mõõtmed on jahmatavad, kuid universumiga võrreldes pole see midagi. Nagu öeldakse - "Sündinud liiga hilja, et maailma uurida ja liiga vara, et uurida kosmost"... See on isegi solvav. Alustame siiski - olge lihtsalt ettevaatlik, et mitte uimaseks jääda.

1. See on Maa.

See on just see planeet, mis on praegu inimkonna ainus kodu. Koht, kus elu ilmus maagilisel viisil (või võib -olla mitte nii võluväel) ja evolutsiooni käigus ilmusime teie ja mina.

2. Meie koht päikesesüsteemis.

Lähimad suured kosmoseobjektid, mis meid ümbritsevad, on loomulikult meie naabrid päikesesüsteemis. Kõik mäletavad oma nimesid lapsepõlvest ja mudeleid vormitakse ümbritseva maailma tundides. Juhtus nii, et isegi nende hulgas pole me kõige suuremad ...

3. Meie Maa ja Kuu vaheline kaugus.

See ei tundu nii kaugel, eks? Ja kui arvestada ka kaasaegseid kiirusi, siis üldse mitte midagi.

4. Tegelikult – piisavalt kaugele.

Kui proovite, siis väga täpselt ja mugavalt - ülejäänud päikesesüsteemi planeedid saate lihtsalt planeedi ja satelliidi vahele paigutada.

5. Jätkame siiski rääkimist planeetidest.

Enne teid Põhja -Ameerikas, nagu oleks see paigutatud Jupiterile. Jah, see väike roheline täpp on Põhja-Ameerika. Kas kujutate ette, kui suur oleks meie Maa, kui me selle Jupiteri skaalal üle viiksime? Tõenäoliselt avastaksid inimesed ikka uusi maid)

6. See on Maa võrreldes Jupiteriga.

Nuuu, õigemini kuus Maad - selguse mõttes.

7. Saturni rõngad, söör.

Saturni rõngastel oleks nii uhke välimus tingimusel, et nad tiirleksid ümber Maa. Vaadake Polüneesiat – natuke nagu ooperi ikooni, eks?

8. Võrdleme Maad Päikesega?

See ei tundu taevas nii suur...

9. See vaade avaneb Maale, kui vaadata seda Kuult.

Tore, ah? Nii üksildane tühja ruumi taustal. Või pole tühi? Jätkame ...

10. Ja nii Marsilt

Vean kihla, et te ei tee kindlaks, kas see on Maa.

11. See on hetktõmmis Maast otse Saturni rõngaste taga

12. Ja siin on Neptuun.

Vaid 4,5 miljardit kilomeetrit. Kui kaua te otsiksite?

13. Lähme siis tagasi tähe juurde, mida nimetatakse Päikeseks.

Põnev vaatepilt, kas pole?

14. Siin on Päike Marsi pinnalt.

15. Ja siin on selle võrdlus tähe VY Canis Majori kaaludega.

Kuidas sulle see meeldib? Rohkem kui muljetavaldav. Kas kujutate ette, milline energia sinna koondub?

16. Aga see kõik on jama, kui võrrelda meie kodutähte Linnutee galaktika mõõtmetega.

Et see oleks selgem, kujutage ette, et oleme oma Päikese kokku surunud valgete vereliblede suuruseks. Sel juhul on Linnutee suurus üsna võrreldav näiteks Venemaa suurusega. See on Linnutee.

17. Üldiselt on tähed tohutud

Kõik, mis sellesse kollasesse ringi on paigutatud, on kõik, mida näete öösel Maalt. Ülejäänu on palja silmaga kättesaamatu.

18. Kuid on ka teisi galaktikaid.

Siin on Linnutee võrreldes galaktikaga IC 1011, mis asub Maast 350 miljoni valgusaasta kaugusel.

Lähme veel korra?

Nii et see Maa on meie kodu.

Vähendage skaala päikesesüsteemi suurusele ...

Võtame natuke veel...

Ja nüüd kuni Linnutee suuruseni ...

Jätkame vähenemist ...

Ja edasi…

Peaaegu valmis, ärge muretsege...

Valmis! Lõpp!

See on kõik, mida inimkond nüüdisaegset tehnoloogiat kasutades jälgida saab. See pole isegi sipelgas ... Otsustage ise, ärge lihtsalt hulluks minge ...

Selline kaal ei mahu isegi pähe. Kuid keegi teatab enesekindlalt, et oleme universumis üksi, kuigi nad ise pole päris kindlad, kas ameeriklased olid Kuul või mitte.

Hoidke, poisid... oodake.

Universumi objektide suurused võrdluses (foto)

1. See on Maa! Me elame siin. Esmapilgul tundub see väga suur. Kuid tegelikult on meie planeet mõne universumi objektiga võrreldes tühine. Järgmised fotod aitavad teil vähemalt umbkaudu ette kujutada midagi, mis teile lihtsalt pähe ei mahu.

2. Planeedi Maa asukoht päikesesüsteemis.

3. Maa ja Kuu vaheline mõõtkava. Ei paista liiga kaugele, eks?

4. Selle vahemaa piires saate ilusti ja korralikult paigutada kõik meie päikesesüsteemi planeedid.

5. See väike roheline laik on Põhja-Ameerika mandril, planeedil Jupiter. Võib ette kujutada, kui palju on Jupiter Maast suurem.

6. Ja see foto annab aimu planeedi Maa (st meie kuue planeedi) suurusest võrreldes Saturniga.

7. Sellised näeksid välja Saturni rõngad, kui nad asuksid ümber Maa. Ilu!

8. Päikesesüsteemi planeetide vahel lendavad sajad komeedid. Nii näeb välja komeet Churyumov-Gerasimenko, millele Philae sond maandus 2014. aasta sügisel, võrreldes Los Angelesega.

9. Kuid kõik päikesesüsteemi objektid on meie päikesega võrreldes ebaolulised.

10. Selline näeb meie planeet välja Kuu pinnalt.

11. Selline näeb meie planeet välja Marsi pinnalt.

12. Ja see oleme meie Saturnilt.

13. Kui lendad Päikesesüsteemi piirile, näed meie planeeti sellisena.

14. Lähme natuke tagasi. See on Maa suurus võrreldes meie Päikese suurusega. Muljetavaldav, kas pole?

15. Ja see on meie Päike Marsi pinnalt.

16. Kuid meie Päike on vaid üks tähtedest Universumis. Nende arv on rohkem kui liivaterad Maa rannas.

17. See tähendab, et on meie Päikesest palju suuremaid tähti. Vaadake vaid, kui pisike on Päike võrreldes seni teadaoleva suurima tähega VY Canis Majori tähtkujus.

18. Kuid ükski täht ei suuda võrrelda meie Linnutee galaktika suurust. Kui me vähendame oma Päikese valgeverelible suuruseks ja vähendame sama teguri võrra kogu Galaktikat, siis on Linnutee Venemaa suurune.

19. Meie Linnutee galaktika on tohutu. Me elame kuskil siin.

20. Kahjuks on sellesse kollasesse ringi paigutatud kõik objektid, mida me öösel taevas palja silmaga näeme.

21. Linnutee on aga kaugel universumi suurimast galaktikast. See on Linnutee võrreldes Galaxy IC 1011-ga, mis asub Maast 350 miljoni valgusaasta kaugusel.

22. Kuid see pole veel kõik. See Hubble'i teleskoobi pilt pildistas tuhandeid ja tuhandeid galaktikaid, millest igaüks sisaldab miljoneid tähti oma planeetidega.

23. Näiteks üks fotol olevatest galaktikatest, UDF 423. See galaktika asub Maast kümne miljardi valgusaasta kaugusel. Seda fotot vaadates vaatate miljardeid aastaid minevikku.

24. See tume tükk öötaevast tundub täiesti tühi. Kuid sisse suumides selgub, et see sisaldab tuhandeid galaktikaid miljardite tähtedega.

25. Ja see on musta augu suurus võrreldes Maa orbiidi ja planeedi Neptuuni orbiidi suurusega.

Üks selline must kuristik võib kergesti endasse imeda kogu päikesesüsteemi.

Kas teadsite, et universumil, mida me vaatleme, on üsna kindlad piirid? Oleme harjunud seostama Universumit millegi lõpmatu ja mõistmatuga. Kaasaegne teadus Universumi "lõpmatuse" küsimusele pakub aga sellisele "ilmselgele" küsimusele hoopis teistsuguse vastuse.

Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on vaadeldava universumi suurus ligikaudu 45,7 miljardit valgusaastat (ehk 14,6 gigaparsekit). Aga mida need numbrid tähendavad?

Esimene küsimus, mis tavainimesele tekib, on, kuidas Universum ei saa üldse olla lõpmatu? Tundub vaieldamatu, et kõige meie ümber eksisteeriva konteineril ei tohiks olla piire. Kui need piirid on olemas, siis mis need on?

Oletame, et astronaut on lennanud universumi piiridele. Mida ta enda ees näeb? Tugev sein? Tuletõke? Ja mis on selle taga – tühjus? Teine universum? Kuid kas tühjus või teine ​​Universum võib tähendada, et oleme universumi piiril? Lõppude lõpuks ei tähenda see, et "midagi pole". Ka tühjus ja teine ​​Universum on “miski”. Kuid universum on midagi, mis sisaldab absoluutselt kõike "midagi".

Jõuame absoluutse vastuoluni. Selgub, et Universumi piir peaks meie eest varjama midagi, mis ei peaks olema. Või peaks Universumi piir piirama “kõik” “millestki”, aga see “miski” peaks olema ka “kõige” osa. Üldiselt täielik absurd. Kuidas saavad teadlased väita meie universumi piiravat suurust, massi ja isegi vanust? Need väärtused, kuigi kujuteldamatult suured, on siiski lõplikud. Kas teadus vaidleb ilmselgega? Sellega tegelemiseks jälgime kõigepealt, kuidas inimesed jõudsid universumi tänapäevasele arusaamisele.

Piiride laiendamine

Juba ammustest aegadest on inimest huvitanud, milline on maailm nende ümber. Ei pea tooma näiteid kolmest vaalast ja iidsete muudest katsetest universumit selgitada. Reeglina taandus kõik lõpuks sellele, et kõige olemasoleva alus on maapealne taevalaotus. Isegi antiikajal ja keskajal, kui astronoomidel olid laialdased teadmised planeetide liikumist piki "paigalseisvat" taevasfääri reguleerivatest seadustest, jäi Maa universumi keskpunktiks.

Loomulikult oli isegi Vana-Kreekas neid, kes uskusid, et Maa tiirleb ümber Päikese. Oli neid, kes rääkisid paljudest maailmadest ja universumi lõpmatusest. Kuid nende teooriate konstruktiivne põhjendus tekkis alles teadusrevolutsiooni vahetusel.

16. sajandil tegi Poola astronoom Nicolaus Copernicus esimese suure läbimurde universumi tundmisel. Ta tõestas kindlalt, et Maa on vaid üks Päikese ümber tiirlevatest planeetidest. Selline süsteem lihtsustas oluliselt planeetide taevasfääris nii keerulise ja keeruka liikumise selgitamist. Statsionaarse Maa puhul pidid astronoomid planeetide sellise käitumise selgitamiseks välja mõtlema kõikvõimalikke geniaalseid teooriaid. Teisest küljest, kui Maad võtta liikuvana, tuleb selliste keeruliste liikumiste seletus loomulikult. Nii kinnistus astronoomias uus paradigma, mida nimetatakse heliotsentrismiks.

Paljud päikesed

Kuid isegi pärast seda piirasid astronoomid universumit "kinnitähtede sfääriga". Kuni 19. sajandini ei osanud nad hinnata kaugust tähtedeni. Astronoomid on mitu sajandit tulutult püüdnud tuvastada tähtede asukoha kõrvalekaldeid Maa orbiidi liikumise suhtes (iga-aastased parallaksid). Tollased instrumendid nii täpseid mõõtmisi teha ei võimaldanud.

Lõpuks, 1837. aastal, mõõtis Vene-Saksa astronoom Vassili Struve parallaksi. See tähistas uut sammu ruumi ulatuse mõistmisel. Nüüd võivad teadlased julgelt väita, et tähed on Päikesega kauged sarnasused. Ja nüüdsest pole meie valgusti kõige keskpunkt, vaid lõputu täheparve võrdväärne "elanik".

Astronoomid on universumi mastaabi mõistmisele veelgi lähemale jõudnud, sest tähtede kaugused osutusid tõeliselt koletuteks. Isegi planeetide orbiitide suurus tundus sellega võrreldes tühine. Edasi oli vaja aru saada, kuidas tähed on koondunud.

Paljud Linnutee

Kuulus filosoof Immanuel Kant nägi universumi laiaulatusliku struktuuri tänapäevase mõistmise aluseid ette juba 1755. aastal. Ta oletas, et Linnutee on tohutu pöörlev tähtede parv. Omakorda on paljud vaadeldud udukogud ka kaugemad "linnuteed" - galaktikad. Sellele vaatamata järgisid astronoomid kuni 20. sajandini tõsiasja, et kõik udukogud on tähtede tekke allikad ja on osa Linnuteest.

Olukord muutus, kui astronoomid õppisid mõõtma galaktikate vahelisi kaugusi kasutades. Seda tüüpi tähtede absoluutne heledus sõltub rangelt nende muutlikkuse perioodist. Võrreldes nende absoluutset heledust nähtavaga, on võimalik suure täpsusega määrata kaugus nendeni. Selle meetodi töötasid välja 20. sajandi alguses Einar Herzsrung ja Harlow Shelpy. Tänu temale määras Nõukogude astronoom Ernst Epik 1922. aastal kauguse Andromeeda juurde, mis osutus suurusjärgu võrra suuremaks kui Linnutee suurus.

Edwin Hubble jätkas Epicu ettevõtmist. Mõõtes tsefeidide heledust teistes galaktikates, mõõtis ta kaugust nendeni ja võrdles seda nende spektrite punanihkega. Nii töötas ta 1929. aastal välja oma kuulsa seaduse. Tema töö on lõplikult ümber lükanud juurdunud arusaama, et Linnutee on universumi serv. Nüüd oli see üks paljudest galaktikatest, mida kunagi peeti selle lahutamatuks osaks. Kanti hüpotees leidis kinnitust peaaegu kaks sajandit pärast selle väljatöötamist.

Hiljem võimaldas Hubble'i poolt avastatud seos galaktika kauguse vaatlejast ja selle vaatlejast eemaldamise kiiruse vahel koostada tervikliku pildi Universumi mastaapsest struktuurist. Selgus, et galaktikad olid sellest vaid tühine osa. Nad ühendusid klastriteks, klastrid superparvedeks. Superparved omakorda voldivad kokku universumi suurimateks teadaolevateks struktuurideks – filamentideks ja seinteks. Need struktuurid, mis külgnevad tohutute supervoididega (), moodustavad praegu teadaoleva universumi suuremahulise struktuuri.

Näiline lõpmatus

Eeltoodust järeldub, et vaid mõne sajandiga on teadus järk-järgult hüpanud geotsentrismist Universumi tänapäevase mõistmiseni. See aga ei anna vastust, miks me tänapäeval Universumit piirame. Tõepoolest, siiani puudutas see ainult kosmose ulatust ja mitte selle olemust.

Esimene, kes otsustas universumi lõpmatust põhjendada, oli Isaac Newton. Olles avastanud universaalse gravitatsiooni seaduse, uskus ta, et kui ruum on piiratud, sulanduvad kõik tema kehad varem või hiljem ühtseks tervikuks. Enne teda, kui keegi väljendas ideed universumi lõpmatusest, oli see eranditult filosoofiline. Ilma igasuguse teadusliku põhjenduseta. Selle näiteks on Giordano Bruno. Muide, nagu Kant, edestas ta teadust paljude sajanditega. Ta kuulutas esimesena, et tähed on kauged päikesed ja nende ümber tiirlevad ka planeedid.

Näib, et lõpmatuse tõsiasi on üsna õigustatud ja ilmne, kuid 20. sajandi teaduse pöördepunktid on seda "tõde" raputanud.

Statsionaarne universum

Esimese olulise sammu universumi kaasaegse mudeli väljatöötamise suunas tegi Albert Einstein. Kuulus füüsik tutvustas oma statsionaarse universumi mudelit 1917. aastal. See mudel põhines üldrelatiivsusteoorial, mille ta töötas välja samal aastal. Tema mudeli järgi on universum ajas lõpmatu ja ruumis lõplik. Kuid lõppude lõpuks, nagu varem märgitud, peaks Newtoni sõnul piiratud suurusega universum kokku varisema. Selleks võttis Einstein kasutusele kosmoloogilise konstandi, mis kompenseeris kaugete objektide gravitatsioonilist tõmmet.

Nii paradoksaalselt kui see ka ei kõla, ei piiranud Einstein universumi lõplikkust. Tema arvates on Universum hüpersfääri suletud kest. Analoogia on tavalise kolmemõõtmelise sfääri, näiteks maakera või Maa pind. Ükskõik kui palju rändur ümber Maa rändab, ei jõua ta kunagi selle servani. See aga ei tähenda sugugi, et Maa on lõpmatu. Reisija naaseb lihtsalt kohta, kust ta oma teekonda alustas.

Hüpersfääri pinnal

Samamoodi võib kosmoserändur, kes Einsteini universumi tähelaeval ületada, tagasi Maale naasta. Ainult seekord ei liigu rändaja mitte mööda sfääri kahemõõtmelist pinda, vaid mööda hüpersfääri kolmemõõtmelist pinda. See tähendab, et Universumil on piiratud ruumala ja seega piiratud arv tähti ja massi. Universumil pole aga piire ega keset.

Einstein jõudis sellistele järeldustele, ühendades oma kuulsas teoorias ruumi, aja ja gravitatsiooni. Enne teda peeti neid mõisteid eraldiseisvaks, mistõttu oli Universumi ruum puhtalt eukleidiline. Einstein tõestas, et gravitatsioon ise on aegruumi kõverus. See muutis radikaalselt varaseid ideid universumi olemuse kohta, mis põhinesid klassikalisel Newtoni mehaanil ja eukleidilisel geomeetrial.

Laienev universum

Isegi "uue universumi" avastajale ei olnud pettekujutelm võõras. Kuigi Einstein piiras universumit ruumis, pidas ta seda jätkuvalt staatiliseks. Tema mudeli järgi oli ja jääb universum igaveseks ning selle suurus jääb alati samaks. 1922. aastal laiendas Nõukogude füüsik Aleksander Fridman seda mudelit oluliselt. Tema arvutuste kohaselt pole universum üldse staatiline. See võib aja jooksul laieneda või kokku leppida. On tähelepanuväärne, et Friedman jõudis sellise mudelini, mis põhines samal relatiivsusteoorial. Ta suutis seda teooriat õigemini rakendada, minnes mööda kosmoloogilisest konstandist.

Albert Einstein ei võtnud seda "parandust" kohe vastu. Varem mainitud Hubble'i avastus tuli sellele uuele mudelile appi. Galaktikate hajumine tõestas vaieldamatult Universumi paisumise fakti. Seega pidi Einstein oma viga tunnistama. Nüüd oli universumil teatud vanus, mis sõltub rangelt Hubble'i konstandist, mis iseloomustab selle paisumise kiirust.

Kosmoloogia edasiarendus

Kui teadlased püüdsid seda probleemi lahendada, avastati palju muid olulisi Universumi komponente ja töötati välja erinevaid mudeleid. Nii esitas Georgy Gamow 1948. aastal hüpoteesi "kuuma universumi kohta", mis hiljem muutus suure paugu teooriaks. 1965. aasta avastus kinnitas tema oletusi. Nüüd võisid astronoomid jälgida valgust, mis on tulnud alla sellest hetkest, kui universum muutus läbipaistvaks.

Tumeaine, mille ennustas 1932. aastal Fritz Zwicky, kinnitati 1975. aastal. Tumeaine seletab tegelikult galaktikate, galaktikaparvede ja Universumi enda kui terviku olemasolu. Nii said teadlased teada, et suurem osa universumi massist on täiesti nähtamatu.

Lõpuks avastati 1998. aastal kauguse uurimisel, et universum paisub kiirendusega. See järgmine murrang teaduses tõi kaasa tänapäevase arusaama universumi olemusest. Einsteini kasutusele võetud ja Friedmani poolt ümber lükatud kosmoloogiline koefitsient leidis taas oma koha Universumi mudelis. Kosmoloogilise koefitsiendi (kosmoloogilise konstandi) olemasolu seletab selle kiirenenud paisumist. Kosmoloogilise konstandi olemasolu selgitamiseks võeti kasutusele mõiste - hüpoteetiline väli, mis sisaldab suuremat osa Universumi massist.

Praegune arusaam vaadeldava universumi suurusest

Universumi praegust mudelit nimetatakse ka ΛCDM mudeliks. Täht "Λ" tähistab kosmoloogilise konstandi olemasolu, mis seletab Universumi kiirenenud paisumist. "CDM" tähendab, et universum on täidetud külma tumeainega. Hiljutised uuringud näitavad, et Hubble'i konstant on umbes 71 (km / s) / Mpc, mis vastab Universumi vanusele 13,75 miljardit aastat. Teades Universumi vanust, saab hinnata selle vaadeldava ala suurust.

Relatiivsusteooria järgi ei saa informatsioon ühegi objekti kohta jõuda vaatlejani valguse kiirusest suurema kiirusega (299792458 m/s). Selgub, et vaatleja ei näe mitte ainult objekti, vaid ka selle minevikku. Mida kaugemal objekt sellest asub, seda kaugemale minevik paistab. Näiteks Kuule vaadates näeme, mis see oli veidi rohkem kui sekund tagasi, Päike rohkem kui kaheksa minutit tagasi, lähimad tähed - aastad, galaktikad - miljoneid aastaid tagasi jne. Einsteini statsionaarses mudelis ei ole Universumil vanusepiirangut, mis tähendab, et ka tema vaadeldav piirkond ei ole millegagi piiratud. Üha arenenumate astronoomiliste instrumentidega relvastatud vaatleja jälgib üha kaugemaid ja iidsemaid objekte.

Universumi kaasaegse mudeliga on meil teistsugune pilt. Selle järgi on Universumil vanus ja seega ka vaatluspiir. See tähendab, et alates universumi sünnist poleks ühelgi footonil olnud aega läbida pikemat vahemaad kui 13,75 miljardit valgusaastat. Selgub, et võime väita, et vaadeldav Universum on vaatlejast piiratud sfäärilise piirkonnaga, mille raadius on 13,75 miljardit valgusaastat. See pole aga päris tõsi. Ärge unustage universumi ruumi laienemist. Kuni footon vaatlejani jõuab, on seda kiirgav objekt meist 45,7 miljardi sv kaugusel. aastat. See suurus on osakeste horisont ja see on vaadeldava universumi piir.

Üle silmapiiri

Niisiis, vaadeldava universumi suurus on jagatud kahte tüüpi. Nähtav suurus, mida nimetatakse ka Hubble'i raadiuseks (13,75 miljardit valgusaastat). Ja tegelik suurus, mida nimetatakse osakeste horisondiks (45,7 miljardit valgusaastat). Põhimõtteliselt ei iseloomusta need mõlemad horisondid üldse Universumi tegelikku suurust. Esiteks sõltuvad need vaatleja asukohast ruumis. Teiseks muutuvad need aja jooksul. ΛCDM mudeli puhul laieneb osakeste horisont kiirusega, mis on suurem kui Hubble’i horisont. Küsimusele, kas see suundumus tulevikus muutub, kaasaegne teadus vastust ei anna. Aga kui eeldada, et universum jätkab kiirendusega paisumist, siis kaovad kõik need objektid, mida praegu näeme, varem või hiljem meie “vaateväljast”.

Hetkel on astronoomide poolt vaadeldav kõige kaugem valgus mikrolaine taustkiirgus. Sellesse piiludes näevad teadlased universumit sellisena, nagu see oli 380 tuhat aastat pärast Suurt Pauku. Praegusel hetkel on Universum nii palju maha jahtunud, et suutis kiirata vabu footoneid, mida tänapäeval raadioteleskoopide abil kinni püütakse. Neil päevil ei olnud Universumis tähti ega galaktikaid, vaid ainult pidev pilv, mis koosnes vesinikust, heeliumist ja ebaolulisest kogusest muudest elementidest. Selles pilves täheldatud ebahomogeensusest moodustuvad hiljem galaktikaparved. Selgub, et osakeste horisondile kõige lähemal asuvad just need objektid, mis tekivad reliktkiirguse ebahomogeensustest.

Tõelised piirid

See, kas universumil on tõelised, jälgimatud piirid, on endiselt pseudoteaduslike oletuste teema. Ühel või teisel viisil koonduvad kõik universumi lõpmatusse, kuid nad tõlgendavad seda lõpmatust täiesti erineval viisil. Mõned peavad universumit mitmemõõtmeliseks, kus meie “kohalik” kolmemõõtmeline universum on vaid üks selle kihtidest. Teised ütlevad, et universum on fraktaalne - see tähendab, et meie kohalik universum võib osutuda teise osakeseks. Ärge unustage Multiversumi erinevaid mudeleid oma suletud, avatud, paralleelsete universumite ja ussiaukudega. Ja erinevaid versioone on palju-palju, mille arvu piirab vaid inimese kujutlusvõime.

Kuid kui lülitame sisse külma realismi või lihtsalt eemaldume kõigist nendest hüpoteesidest, siis võime eeldada, et meie universum on kõigi tähtede ja galaktikate lõpmatu homogeenne hoidla. Veelgi enam, igas väga kauges punktis, olgu see siis miljardite gigaparsekide kaugusel meist, on kõik tingimused täpselt samad. Siinkohal on täpselt sama horisont osakestel ja Hubble'i kera, mille servas on sama reliikviakiirgus. Ümberringi on samad tähed ja galaktikad. Huvitaval kombel ei ole see vastuolus universumi paisumisega. Lõppude lõpuks ei laiene mitte ainult universum, vaid ka selle ruum. Asjaolu, et suure paugu hetkel tekkis Universum ühest punktist, ütleb vaid, et tol ajal olnud lõpmatult väikesed (praktiliselt null) mõõtmed on nüüdseks muutunud kujuteldamatult suurteks. Tulevikus kasutame seda konkreetset hüpoteesi, et selgelt mõista vaadeldava universumi ulatust.

Visuaalne esitus

Erinevad allikad pakuvad igasuguseid visuaalseid mudeleid, mis võimaldavad inimestel mõista Universumi ulatust. Siiski ei piisa sellest, et mõistaksime, kui suur on kosmos. Oluline on mõista, kuidas sellised mõisted nagu Hubble'i horisont ja osakeste horisont tegelikult avalduvad. Selleks kujutame oma mudelit samm-sammult ette.

Unustagem, et tänapäeva teadus ei tea Universumi "võõrast" piirkonnast. Heites kõrvale versioonid multiversumi, fraktaaluniversumi ja selle teiste "sortide" kohta, kujutage ette, et see on lihtsalt lõpmatu. Nagu varem märgitud, ei ole see vastuolus tema ruumi laiendamisega. Muidugi võtame arvesse asjaolu, et selle Hubble'i sfäär ja osakeste sfäär on vastavalt 13,75 ja 45,7 miljardit valgusaastat.

Universumi skaala

Vajutage START nuppu ja avastage uus, tundmatu maailm!
Alustuseks proovime mõista, kui suur on universaalne skaala. Kui olete meie planeedil ringi rännanud, siis võite hästi ette kujutada, kui suur Maa meie jaoks on. Kujutagem nüüd oma planeeti ette tatraterana, mis tiirleb ümber poole jalgpalliväljaku suuruse arbuusi-Päikese. Sel juhul vastab Neptuuni orbiit väikese linna suurusele, piirkond - Kuule, Päikese mõju piiri piirkond - Marsile. Selgub, et meie päikesesüsteem on Maast sama palju suurem kui Marss tatrast! Kuid see on alles algus.

Nüüd kujutame ette, et see tatar on meie süsteem, mille suurus on ligikaudu võrdne ühe parsekiga. Siis on Linnutee kahe jalgpallistaadioni suurune. Sellestki meile aga ei piisa. Peame vähendama Linnutee sentimeetri suuruseks. See hakkab mingil moel meenutama kohvivahtu, mis on mähitud mullivanni keset kohvimustast galaktikatevahelist ruumi. Sellest 20 sentimeetrit eemal on seesama spiraalne "puru" – Andromeeda udukogu. Nende ümber on meie kohalikust parvest pärit väikeste galaktikate parv. Meie universumi näiv suurus on 9,2 kilomeetrit. Oleme jõudnud universaalsete mõõtmete mõistmiseni.

Universaalse mulli sees

Siiski ei piisa sellest, et mõistaksime skaala ennast. Oluline on mõista universumi dünaamikat. Kujutagem end ette hiiglastena, kelle jaoks on Linnutee sentimeetrine läbimõõt. Nagu äsja märgitud, leiame end palli seest, mille raadius on 4,57 ja läbimõõt 9,24 kilomeetrit. Kujutage ette, et me suudame selle palli sees hõljuda, reisida, ületades sekundiga terveid megaparsekke. Mida me näeme, kui meie universum on lõpmatu?

Muidugi on meie ees lõpmatu arv igasuguseid galaktikaid. Elliptilised, spiraalsed, ebakorrapärased. Mõned alad kubisevad neist, teised jäävad tühjaks. Peamine omadus on see, et visuaalselt on nad kõik liikumatud, samal ajal kui meie oleme liikumatud. Kuid niipea, kui astume sammu, hakkavad galaktikad ise liikuma. Näiteks kui suudame eristada mikroskoopilist päikesesüsteemi sentimeetrilises Linnutees, saame jälgida selle arengut. Liikudes meie galaktikast 600 meetri kaugusele, näeme prototähte Päikest ja protoplanetaarset ketast tekke ajal. Sellele lähenedes näeme, kuidas ilmub Maa, sünnib elu ja ilmub inimene. Samamoodi näeme, kuidas galaktikad muteeruvad ja liiguvad, kui me eemaldume või neile läheneme.

Seega, mida kaugemal asuvaid galaktikaid me vaatame, seda iidsemad need meie jaoks on. Nii et kõige kaugemad galaktikad asuvad meist kaugemal kui 1300 meetrit ja 1380 meetri pöördel näeme reliktkiirgust. Tõsi, see vahemaa jääb meie jaoks kujuteldavaks. Kui aga reliktkiirgusele lähemale jõuame, näeme huvitavat pilti. Loomulikult jälgime, kuidas galaktikad tekivad ja arenevad algsest vesinikupilvest. Kui jõuame ühte neist moodustunud galaktikatest, mõistame, et oleme ületanud mitte 1,375 kilomeetrit, vaid kõik 4,57 kilomeetrit.

Vähendamine

Selle tulemusena suurendame suurust veelgi. Nüüd saame rusikasse asetada terved tühimikud ja seinad. Seega leiame end üsna väikesest mullist, millest on võimatu välja tulla. Mitte ainult kaugus mulli serval olevate objektideni ei suurene nende lähenedes, vaid serv ise liigub lõpmatult. See on kogu vaadeldava universumi suuruse mõte.

Ükskõik kui suur universum ka poleks, jääb see vaatleja jaoks alati piiratud mulliks. Vaatleja on alati selle mulli keskmes, tegelikult on ta selle mulli keskpunkt. Püüdes jõuda mis tahes objektini mulli serval, nihutab vaatleja selle keskpunkti. Objektile lähemale jõudes liigub see objekt mulli servast aina kaugemale ja samal ajal muutub. Näiteks vormitust vesinikupilvest muutub see täisväärtuslikuks galaktikaks või veelgi galaktikaparveks. Lisaks sellele suureneb tee sellele objektile lähenedes, kuna ümbritsev ruum ise muutub. Kui oleme selle objektini jõudnud, liigutame selle ainult mulli servast selle keskele. Universumi serval hakkab ka reliktkiirgus vilkuma.

Kui eeldada, et Universum jätkab paisumist kiirendatud kiirusega, siis olles mulli keskpunktis ja keerledes aega miljardeid, triljoneid ja veelgi kõrgemaid aastaid ees, märkame veelgi huvitavamat pilti. Kuigi ka meie mulli suurus kasvab, eemalduvad selle muteerivad komponendid meist veelgi kiiremini, jättes selle mulli serva, kuni iga universumi osake rändab laiali oma üksildases mullis, ilma et oleks võimalik teiste osakestega suhelda.

Niisiis, kaasaegsel teadusel pole teavet selle kohta, millised on Universumi tegelikud mõõtmed ja kas sellel on piirid. Kuid me teame kindlalt, et vaadeldaval universumil on nähtav ja tõeline piir, mida nimetatakse vastavalt Hubble'i raadiuseks (13,75 miljardit valgusaastat) ja osakeste raadiuseks (45,7 miljardit valgusaastat). Need piirid sõltuvad täielikult vaatleja asukohast ruumis ja laienevad aja jooksul. Kui Hubble'i raadius paisub rangelt valguse kiirusel, siis osakeste horisondi laienemine kiireneb. Lahtiseks jääb küsimus, kas selle osakeste horisondi kiirendamine jätkub ja ei muutu kokkusurumiseks.

Oli aegu, mil inimeste maailm piirdus Maa pinnaga, mis asus nende jalge all. Tehnoloogia arenguga laiendas inimkond oma silmaringi. Nüüd mõtlevad inimesed sellele, kas meie maailmal on piirid ja milline on universumi ulatus? Tegelikult ei suuda ükski inimene selle tegelikku suurust ette kujutada. Sest meil pole sobivaid maamärke. Isegi professionaalsed astronoomid joonistavad endale (vähemalt kujutlusvõimes) mitu korda vähendatud mudeleid. Oluline on täpselt korreleerida universumi objektide mõõtmeid. Ja matemaatiliste ülesannete lahendamisel on need üldiselt ebaolulised, sest need osutuvad lihtsalt arvudeks, millega astronoom opereerib.

Päikesesüsteemi ehituse kohta

Universumi mastaabist rääkimiseks peate esmalt mõistma, mis on meile kõige lähemal. Esiteks on täht nimega Päike. Teiseks selle ümber tiirlevad planeedid. Lisaks neile liiguvad mõned ümber ka satelliidid Ja ärge unustage

Selles loendis olevad planeedid on inimestele huvi pakkunud juba pikka aega, kuna need on vaatlemiseks kõige kättesaadavamad. Nende uurimisest hakkas arenema Universumi ehituse teadus – astronoomia. Täht on tunnistatud päikesesüsteemi keskpunktiks. Ta on ka tema suurim objekt. Võrreldes Maaga on Päike mahult miljon korda suurem. See tundub suhteliselt väike, kuna asub meie planeedist väga kaugel.

Kõik päikesesüsteemi planeedid on jagatud kolme rühma:

• Maine. See hõlmab planeete, mis on välimuselt Maaga sarnased. Näiteks on need Merkuur, Veenus ja Marss.
• Hiiglaslikud objektid. Need on esimese rühmaga võrreldes palju suuremad. Lisaks sisaldavad need palju gaase, seetõttu nimetatakse neid ka gaasiks. Nende hulka kuuluvad Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun.
• Kääbusplaneedid. Tegelikult on need suured asteroidid. Kuni viimase ajani kuulus üks neist peamiste planeetide koosseisu - see on Pluuto.

Planeedid "ei lenda ära" Päikesest gravitatsioonijõu mõjul. Ja nad ei saa suure kiiruse tõttu tähe peale kukkuda. Objektid on tõesti väga "nobedad". Näiteks Maa kiirus on umbes 30 kilomeetrit sekundis.

Kuidas võrrelda Päikesesüsteemi objektide suurusi?

Enne kui proovite ette kujutada Universumi mastaapi, tasub mõista Päikest ja planeete. Lõppude lõpuks võib neil olla ka raske üksteisega suhestuda. Kõige sagedamini tuvastatakse tuletähe tingimuslik suurus piljardipalliga, mille läbimõõt on 7 cm. Tuleb märkida, et tegelikkuses ulatub see umbes 1400 tuhande km-ni. Sellises "mänguasja" mudelis on esimene planeet Päikesest (Merkuur) 2 meetri 80 sentimeetri kaugusel. Sel juhul on Maa kuuli läbimõõt vaid pool millimeetrit. See asub tähest 7,6 meetri kaugusel. Kaugus Jupiterist sellel skaalal on 40 m ja Pluuto - 300 m.

Kui me räägime objektidest, mis asuvad väljaspool päikesesüsteemi, siis lähim täht on Proxima Centauri. See eemaldatakse nii palju, et see lihtsus on liiga väike. Ja seda hoolimata asjaolust, et see asub galaktikas. Mida me saame öelda universumi ulatuse kohta. Nagu näete, on see peaaegu piiramatu. Ma tahan alati teada, kuidas Maa ja universum on omavahel seotud. Ja pärast vastuse saamist on raske uskuda, et meie planeet ja isegi Galaktika on tühine osa tohutust maailmast.

Milliseid ühikuid kasutatakse kauguste mõõtmiseks ruumis?

Sentimeeter, meeter ja isegi kilomeeter - kõik need väärtused on päikesesüsteemis juba tühised. Mida me saame öelda universumi kohta. Galaktikakauguse näitamiseks kasutatakse kogust, mida nimetatakse valgusaastaks. See on aeg, mis kulub valguse liikumiseks ühe aastaga. Tuletame meelde, et üks valgusekund võrdub peaaegu 300 tuhande km -ga. Seetõttu osutub valgusaasta tavalisteks kilomeetriteks ümber arvutamisel ligikaudu 10 tuhande miljardiga. Seda on võimatu ette kujutada, seetõttu on Universumi ulatus inimese jaoks kujuteldamatu. Kui peate märkima naabergalaktikate vahelise kauguse, siis valgusaastast ei piisa. Vaja on veelgi suuremat väärtust. Selgus, et tegemist on parsekiga, mis on 3,26 valgusaastat.

Kuidas Galaxy töötab?

See on hiiglaslik tähtede ja udude moodustis. Väikest osa neist võib igal õhtul taevas näha. Meie galaktika struktuur on väga keeruline. Seda võib pidada tugevalt kokkusurutud revolutsiooni ellipsoidiks. Pealegi eristatakse sellest ekvatoriaalset osa ja keskpunkti. Galaktika ekvaator koosneb enamasti gaasilistest udukogudest ja kuumadest massiivsetest tähtedest. Linnuteel asub see osa selle keskosas.

Päikesesüsteem ei ole reegli erand. See asub ka galaktika ekvaatori lähedal. Muide, enamik tähti moodustab tohutu ketta, mille läbimõõt on 100 tuhat ja paksus 1500. Kui minna tagasi skaala juurde, mida kasutati Päikesesüsteemi kujutamiseks, siis muutub galaktika suurus proportsionaalseks.See on uskumatu näitaja. Seetõttu osutuvad Päike ja Maa galaktikas puruks.

Millised objektid eksisteerivad universumis?

Loetleme kõige elementaarsemad:

• Tähed on massiivsed isehelendavad kuulid. Need tekivad keskkonnast, mis koosneb tolmu ja gaaside segust. Enamik neist on vesinik ja heelium.
• Taustakiirgus. Need on need, mis levivad kosmoses. Selle temperatuur on 270 kraadi Celsiuse järgi. Pealegi on see kiirgus igas suunas ühesugune. Seda omadust nimetatakse isotroopiaks. Lisaks on temaga seotud mõned Universumi saladused. Näiteks selgus, et see tekkis suure paugu ajal. See tähendab, et see on eksisteerinud Universumi eksisteerimise algusest peale. See kinnitab ka ideed, et see laieneb võrdselt igas suunas. Pealegi kehtib see väide mitte ainult praeguse aja kohta. Nii oli see päris alguses.
• See tähendab, varjatud mass. Need on universumi objektid, mida ei saa otsese vaatlusega uurida. Teisisõnu, nad ei kiirga elektromagnetlaineid. Kuid neil on gravitatsiooniline mõju teistele kehadele.
• Mustad augud. Neid ei mõisteta hästi, kuid teatakse väga hästi. See juhtus selliste objektide ulatusliku kirjeldamise tõttu fantastilistes teostes. Tegelikult on must auk keha, millest elektromagnetkiirgus ei saa levida, kuna sellel olev teine ​​kosmiline kiirus on võrdne. Tasub meeles pidada, et see on teine ​​kosmiline kiirus, mis tuleb objektile edastada, et see saaks see kosmiliselt objektilt lahkuda.

Lisaks on Universumis kvasarid ja pulsarid.

Salapärane universum

See on täis seda, mida pole veel täielikult avastatud, mida pole uuritud. Ja avastatud tekitab sageli uusi küsimusi ja sellega seotud universumi saladusi. Nende hulka kuulub isegi tuntud "Suure Paugu" teooria. See on tegelikult vaid tingimuslik õpetus, sest inimkond võib vaid oletada, kuidas see juhtus.

Teine mõistatus on universumi vanus. Ligikaudu saab seda kokku lugeda juba mainitud reliktkiirguse, kerasparvede ja muude objektide vaatlemise järgi. Tänapäeval nõustuvad teadlased, et universum on umbes 13,7 miljardit aastat vana. Veel üks mõistatus – kas elu on ka teistel planeetidel? Lõppude lõpuks, mitte ainult Päikesesüsteemis, tekkisid sobivad tingimused ja Maa ilmus. Ja universum on tõenäoliselt täidetud sarnaste koosseisudega.

Üks?

Ja mis on väljaspool universumit? Mis on seal, kuhu inimsilm pole tunginud? Kas välismaal on midagi? Kui jah, siis mitu universumit seal on? Need on küsimused, millele teadlased pole veel vastuseid leidnud. Meie maailm on nagu üllatuste kast. Kunagi tundus, et see koosneb ainult Maast ja Päikesest, taevas on vähe tähti. Siis maailmapilt laienes. Vastavalt sellele on piirid laienenud. Pole üllatav, et paljud helged pead on juba ammu jõudnud järeldusele, et universum on vaid osa veelgi suuremast üksusest.