Porovnanie veľkostí vo vesmíre. Mierka mierky vesmíru. Pokračujme však v rozprávaní o planétach.
Ktoré sú na ňom. Väčšinou sme všetci pripútaní k miestu, kde žijeme a pracujeme. Rozmery nášho sveta sú ohromujúce, ale v porovnaní s vesmírom je to absolútne nič. Ako vravia - „Narodený príliš neskoro na objavovanie sveta a príliš skoro na objavovanie vesmíru“... Je to dokonca urážlivé. Začnime však - dávajte si pozor, aby sa vám netočila hlava.
1. Toto je Zem.
Toto je práve planéta, ktorá je v súčasnosti jediným domovom ľudstva. Miesto, kde sa život objavil magickým spôsobom (alebo možno nie tak magicky) a v priebehu evolúcie sme sa objavili ty a ja.
2. Naše miesto v slnečnej sústave.
Najbližšie veľké vesmírne objekty, ktoré nás obklopujú, sú samozrejme naši susedia v slnečnej sústave. Každý si pamätá ich mená z detstva a modelky sú vytvarované na hodinách okolitého sveta. Stalo sa, že ani medzi nimi nie sme najväčší ...
3. Vzdialenosť medzi našou Zemou a Mesiacom.
Nezdá sa to tak ďaleko, však? A ak vezmeme do úvahy aj moderné rýchlosti, tak vôbec nič.
4. V skutočnosti - dosť ďaleko.
Ak sa pokúsite, tak veľmi presne a pohodlne – zvyšok planét slnečnej sústavy ľahko umiestnite medzi planétu a satelit.
5. Pokračujme však v rozprávaní o planétach.
Pred vami Severná Amerika, ako keby bola umiestnená na Jupiter. Áno, táto malá zelená škvrna je Severná Amerika. Viete si predstaviť, aká obrovská by bola naša Zem, keby sme ju preniesli na stupnicu Jupitera? Ľudia by pravdepodobne stále objavovali nové krajiny)
6. Toto je Zem v porovnaní s Jupiterom.
Nuuu, alebo skôr šesť krajín - kvôli prehľadnosti.
7. Prstene Saturnu, pane.
Saturnove prstene by mali taký nádherný vzhľad za predpokladu, že sa budú otáčať okolo Zeme. Pozrite sa na Polynéziu - trochu ako ikonu Opery, však?
8. Porovnajme Zem so Slnkom?
Na oblohe to nevyzerá tak veľké ...
9. Tento pohľad sa otvára Zemi, ak sa na ňu pozriete z Mesiaca.
Pekné, čo? Tak osamelý na pozadí prázdneho priestoru. Alebo nie prázdne? Pokračujme ...
10. A tak z Marsu
Stavím sa, že by si nevedel, keby to bola Zem.
11. Toto je snímka Zeme tesne za Saturnovými prstencami
12. A tu je Neptún.
Iba 4,5 miliardy kilometrov. Ako dlho by ste hľadali?
13. Vráťme sa teda k hviezde zvanej Slnko.
Vzrušujúci pohľad, však?
14. Tu je Slnko z povrchu Marsu.
15. A tu je jej porovnanie s Váhami hviezdy VY Canis Major.
Ako sa ti to páči? Viac ako pôsobivé. Viete si predstaviť, aký druh energie sa tam koncentruje?
16. Ale to je celé na hovno, ak porovnáme našu domovskú hviezdu s rozmermi galaxie Mliečna dráha.
Aby bolo jasnejšie, predstavte si, že sme naše Slnko stlačili na veľkosť bielych krviniek. V tomto prípade je veľkosť Mliečnej dráhy celkom porovnateľná napríklad s veľkosťou Ruska. Toto je Mliečna dráha.
17. Hviezdy sú vo všeobecnosti obrovské
Všetko, čo je umiestnené v tomto žltom kruhu, je všetko, čo môžete vidieť zo Zeme v noci. Zvyšok je voľným okom nedostupný.
18. Existujú však aj ďalšie galaxie.
Tu je Mliečna dráha v porovnaní s galaxiou IC 1011, ktorá sa nachádza 350 miliónov svetelných rokov od Zeme.
Prejdeme to ešte raz?
Takže táto Zem je náš domov.
Zmenšite mierku na veľkosť slnečnej sústavy ...
Zoberme si trochu viac ...
A teraz až do veľkosti Mliečnej dráhy ...
Pokračujme v znižovaní ...
A ďalej…
Takmer hotovo, neboj...
Pripravený! Koniec!
To je všetko, čo teraz ľudstvo môže pozorovať pomocou moderných technológií. Nie je to ani mravec ... Posúďte sami, len sa nezbláznite ...
Takáto mierka sa mi ani nezmestí do hlavy. Niekto však sebavedomo vyhlasuje, že sme vo vesmíre sami, aj keď si sami nie sú istí, či boli Američania na Mesiaci alebo nie.
Vydržte chlapci ... vydržte.
Porovnanie veľkostí predmetov vo vesmíre (foto)
1. Toto je Zem! Bývame tu. Na prvý pohľad vyzerá veľmi veľké. V skutočnosti je však naša planéta v porovnaní s niektorými objektmi vo vesmíre zanedbateľná. Nasledujúce fotografie vám pomôžu aspoň zhruba si predstaviť niečo, čo vám jednoducho nepasuje do hlavy.
2. Umiestnenie planéty Zem v slnečnej sústave.
3. Zmenšená vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom. Nevyzerá to príliš ďaleko, však?
4. Do tejto vzdialenosti môžete umiestniť všetky planéty našej slnečnej sústavy, krásne a úhľadne.
5. Táto malá zelená škvrna je kontinent Severnej Ameriky, na planéte Jupiter. Možno si predstaviť, o koľko je Jupiter väčší ako Zem.
6. A táto fotografia dáva predstavu o veľkosti planéty Zem (teda šiestich našich planét) v porovnaní so Saturnom.
7. Takto by prstence Saturnu vyzerali, keby boli okolo Zeme. Krása!
8. Medzi planétami slnečnej sústavy prelietavajú stovky komét. Takto vyzerá kométa Churyumov-Gerasimenko, na ktorú v porovnaní s Los Angeles pristála sonda Philae na jeseň 2014.
9. Ale všetky objekty v slnečnej sústave sú v porovnaní s našim slnkom bezvýznamne malé.
10. Takto vyzerá naša planéta z povrchu Mesiaca.
11. Takto vyzerá naša planéta z povrchu Marsu.
12. A toto sme my zo Saturnu.
13. Ak priletíte na hranicu slnečnej sústavy, našu planétu uvidíte takto.
14. Vráťme sa trochu späť. To je veľkosť Zeme v porovnaní s veľkosťou nášho Slnka. Pôsobivé, však?
15. A toto je naše Slnko z povrchu Marsu.
16. Naše Slnko je však iba jednou z hviezd vo vesmíre. Ich počet je viac ako zrnká piesku na akejkoľvek pláži na Zemi.
17. To znamená, že existujú hviezdy oveľa väčšie ako naše Slnko. Stačí sa pozrieť na to, aké maličké je Slnko v porovnaní s doteraz najväčšou hviezdou VY, v súhvezdí Canis Major.
18. Žiadna hviezda sa však nemôže rovnať veľkosti našej galaxie Mliečna dráha. Ak zmenšíme naše Slnko na veľkosť bielych krviniek a rovnakým faktorom zmenšíme celú Galaxiu, potom bude Mliečna dráha veľkosťou Ruska.
19. Naša Mliečna dráha je obrovská. Niekde tu bývame.
20. Žiaľ, všetky objekty, ktoré môžeme v noci na oblohe vidieť voľným okom, sú umiestnené v tomto žltom kruhu.
21. Mliečna cesta je však ďaleko od najväčšej galaxie vo vesmíre. Toto je Mliečna dráha v porovnaní s galaxiou IC 1011, ktorá je od Zeme vzdialená 350 miliónov svetelných rokov.
22. Ale to nie je všetko. Tento obrázok z Hubblovho teleskopu odfotografoval tisíce a tisíce galaxií, z ktorých každá obsahuje milióny hviezd s vlastnými planétami.
23. Napríklad jedna z galaxií na fotografii, UDF 423. Táto galaxia je od Zeme vzdialená desať miliárd svetelných rokov. Pri pohľade na túto fotografiu sa pozeráte o miliardy rokov dozadu.
24. Tento tmavý kúsok nočnej oblohy vyzerá úplne prázdne. Ale keď sa priblížite, ukáže sa, že obsahuje tisíce galaxií s miliardami hviezd.
25. A to je veľkosť čiernej diery v porovnaní s veľkosťou obežnej dráhy Zeme a obežnej dráhy planéty Neptún.
Jedna taká čierna priepasť môže ľahko nasať celú slnečnú sústavu.
Vedeli ste, že vesmír, ktorý pozorujeme, má pomerne presne stanovené hranice? Sme zvyknutí spájať Vesmír s niečím nekonečným a nepochopiteľným. Moderná veda na otázku „nekonečna“ vesmíru však ponúka na takúto „zjavnú“ otázku úplne inú odpoveď.
Podľa moderných koncepcií je veľkosť pozorovateľného vesmíru približne 45,7 miliardy svetelných rokov (alebo 14,6 gigaparsekov). Čo však tieto čísla znamenajú?
Prvá otázka, ktorá obyčajného človeka napadne, je, ako nemôže byť vesmír vôbec nekonečný? Zdá sa nesporné, že kontajner všetkého, čo existuje okolo nás, nemá žiadne hranice. Ak tieto hranice existujú, aké sú?
Povedzme, že astronaut preletel k hraniciam vesmíru. Čo uvidí pred sebou? Pevná stena? Požiarna bariéra? A čo je za tým – prázdnota? Ďalší vesmír? Môže však prázdnota alebo iný vesmír znamenať, že sa nachádzame na hranici vesmíru? Nakoniec to neznamená, že „nič“ neexistuje. Prázdnota a druhý vesmír sú tiež „niečo“. Ale vesmír je niečo, čo obsahuje úplne všetko „niečo“.
Dostávame sa do absolútneho rozporu. Ukazuje sa, že hranica Vesmíru by pred nami mala skrývať niečo, čo by nemalo byť. Alebo by hranica vesmíru mala od „niečoho“ ohradiť „všetko“, ale toto „niečo“ by malo byť tiež súčasťou „všetkého“. Vo všeobecnosti úplná absurdita. Ako potom môžu vedci tvrdiť obmedzujúcu veľkosť, hmotnosť a dokonca vek nášho vesmíru? Tieto hodnoty, aj keď sú nepredstaviteľne veľké, sú stále konečné. Háda sa veda s očividným? Aby sme sa s tým vyrovnali, najskôr sledujme, ako ľudia prišli k modernému chápaniu vesmíru.
Rozširovanie hraníc
Človeka od nepamäti zaujíma, aký je svet okolo neho. Nie je potrebné uvádzať príklady troch veľrýb a iných pokusov staroveku vysvetliť vesmír. Spravidla sa nakoniec všetko stalo skutočnosťou, že základom všetkého, čo existuje, je pozemská obloha. Aj v staroveku a stredoveku, keď mali astronómovia rozsiahle znalosti o zákonoch upravujúcich pohyb planét po „stacionárnej“ nebeskej sfére, zostala Zem stredom vesmíru.
Prirodzene, dokonca aj v starovekom Grécku boli tí, ktorí verili, že Zem sa točí okolo Slnka. Boli tu tí, ktorí hovorili o mnohých svetoch a nekonečnosti vesmíru. Konštruktívne ospravedlnenie týchto teórií sa však objavilo až na prelome vedeckej revolúcie.
V 16. storočí urobil poľský astronóm Mikuláš Koperník prvý veľký prelom v poznaní vesmíru. Pevne dokázal, že Zem je len jednou z planét obiehajúcich okolo Slnka. Takýto systém výrazne zjednodušil vysvetlenie tak komplexného a zložitého pohybu planét v nebeskej sfére. V prípade stacionárnej Zeme museli astronómovia vymyslieť všetky druhy geniálnych teórií, ktoré by vysvetlili toto správanie planét. Na druhej strane, ak sa Zem považuje za mobilnú, vysvetlenie takýchto zložitých pohybov je prirodzené. Takto sa v astronómii usadila nová paradigma nazývaná „heliocentrizmus“.
Veľa Slnka
Avšak aj potom astronómovia naďalej obmedzovali vesmír na „sféru pevných hviezd“. Až do 19. storočia nedokázali odhadnúť vzdialenosť k hviezdam. Astronómovia sa niekoľko storočí márne pokúšali odhaliť odchýlky polohy hviezd vzhľadom na obežný pohyb Zeme (ročné paralaxy). Vtedajšie prístroje neumožňovali také presné merania.
Nakoniec v roku 1837 rusko-nemecký astronóm Vasily Struve zmeral paralaxu. To znamenalo nový krok v porozumení rozsahu vesmíru. Teraz môžu vedci bezpečne povedať, že hviezdy sú vzdialené podobnosti so Slnkom. A odteraz nie je naše svietidlo stredobodom všetkého, ale rovnocenným „obyvateľom“ nekonečnej hviezdokopy.
Astronómovia sa ešte viac priblížili k pochopeniu mierky vesmíru, pretože vzdialenosti k hviezdam sa ukázali byť skutočne monštruózne. Dokonca aj veľkosť obežných dráh planét sa zdala v porovnaní s týmto bezvýznamná. Ďalej bolo potrebné pochopiť, ako sú hviezdy koncentrované.
Veľa Mliečnej dráhy
Slávny filozof Immanuel Kant predpokladal základy moderného chápania rozsiahlej štruktúry vesmíru už v roku 1755. Predpokladal, že Mliečna dráha je obrovská rotujúca hviezdokopa. Mnohé z pozorovaných hmlovín sú zase aj vzdialenejšie „mliečne dráhy“ – galaxie. Napriek tomu sa až do 20. storočia astronómovia držali skutočnosti, že všetky hmloviny sú zdrojmi vzniku hviezd a sú súčasťou Mliečnej dráhy.
Situácia sa zmenila, keď sa astronómovia naučili merať vzdialenosti medzi galaxiami pomocou. Absolútna svietivosť hviezd tohto typu je striktne závislá od obdobia ich premenlivosti. Porovnaním ich absolútnej svietivosti s viditeľnou je možné s vysokou presnosťou určiť vzdialenosť k nim. Túto metódu vyvinuli na začiatku 20. storočia Einar Herzsrung a Harlow Shelpy. Vďaka nemu sovietsky astronóm Ernst Epik v roku 1922 určil vzdialenosť od Andromedy, ktorá sa ukázala byť rádovo väčšia ako veľkosť Mliečnej dráhy.
Edwin Hubble pokračoval v Epicovom úsilí. Meraním jasnosti cefeíd v iných galaxiách zmeral ich vzdialenosť a porovnal ju s červeným posunom v ich spektrách. V roku 1929 teda vyvinul svoj slávny zákon. Jeho práca definitívne vyvrátila zakorenenú predstavu, že Mliečna dráha je okrajom vesmíru. Teraz to bola jedna z mnohých galaxií, ktoré boli kedysi považované za jej neoddeliteľnú súčasť. Kantova hypotéza sa potvrdila takmer dve storočia po jej vývoji.
Neskôr spojenie medzi vzdialenosťou galaxie od pozorovateľa a rýchlosťou jej odstránenia od pozorovateľa, objavené Hubbleom, umožnilo zostaviť si ucelený obraz o veľkorozmernej štruktúre Vesmíru. Ukázalo sa, že galaxie boli len jej nepodstatnou súčasťou. Spojili sa do zhlukov, zhlukov do superklastrov. Na druhej strane sa superklastre skladajú do najväčších známych štruktúr vo vesmíre - vlákien a stien. Tieto štruktúry susediace s obrovskými supervoidmi () tvoria rozsiahlu štruktúru v súčasnosti známeho vesmíru.
Zjavné nekonečno
Z uvedeného vyplýva, že len za pár storočí veda postupne preskočila od geocentrizmu k modernému chápaniu Vesmíru. To však nedáva odpoveď na to, prečo v týchto dňoch obmedzujeme vesmír. Napokon, doteraz to bolo len o veľkosti vesmíru, a nie o jeho samotnej podstate.
Prvý, kto sa rozhodol zdôvodniť nekonečnosť vesmíru, bol Isaac Newton. Po objavení zákona univerzálnej gravitácie veril, že ak by bol priestor konečný, všetky jej telá by sa skôr či neskôr spojili do jedného celku. Ak pred ním niekto vyjadril myšlienku nekonečnosti vesmíru, bolo to výlučne vo filozofickom duchu. Bez akéhokoľvek vedeckého odôvodnenia. Príkladom toho je Giordano Bruno. Mimochodom, podobne ako Kant predbehol vedu o mnoho storočí. Ako prvý vyhlásil, že hviezdy sú vzdialenými slnkami a planéty sa tiež otáčajú okolo nich.
Zdalo by sa, že samotný fakt nekonečna je celkom opodstatnený a zrejmý, no zlomové body vedy 20. storočia touto „pravdou“ otriasli.
Stacionárny vesmír
Prvý významný krok k vývoju moderného modelu vesmíru urobil Albert Einstein. Slávny fyzik predstavil svoj model stacionárneho vesmíru v roku 1917. Tento model bol založený na všeobecnej teórii relativity, ktorú vyvinul v tom istom roku predtým. Podľa jeho modelu je vesmír nekonečný v čase a konečný v priestore. Ale koniec koncov, ako už bolo uvedené, podľa Newtona by sa vesmír s konečnou veľkosťou mal zrútiť. Za týmto účelom Einstein zaviedol kozmologickú konštantu, ktorá kompenzovala gravitačnú príťažlivosť vzdialených objektov.
Ako to môže znieť paradoxne, Einstein neobmedzoval samotnú konečnosť vesmíru. Podľa jeho názoru je vesmír uzavretou škrupinou hypersféry. Analógia je povrch bežnej trojrozmernej gule, napríklad zemegule alebo Zeme. Bez ohľadu na to, koľko cestovateľ cestuje po Zemi, nikdy nedosiahne jej okraj. To však vôbec neznamená, že Zem je nekonečná. Cestovateľ sa jednoducho vráti na miesto, kde svoju cestu začal.
Na povrchu hypersféry
Rovnako tak sa vesmírny pútnik, ktorý na hviezdnej lodi prekoná Einsteinov vesmír, môže vrátiť späť na Zem. Len tentoraz sa tulák nebude pohybovať po dvojrozmernom povrchu gule, ale po trojrozmernom povrchu hypersféry. To znamená, že vesmír má konečný objem, a teda aj konečný počet hviezd a hmotnosti. Vesmír však nemá žiadne hranice ani centrum.
K takýmto záverom dospel Einstein prepojením priestoru, času a gravitácie vo svojej slávnej teórii. Pred ním boli tieto pojmy považované za samostatné, a preto bol priestor vesmíru čisto euklidovský. Einstein dokázal, že samotná gravitácia je zakrivením časopriestoru. To radikálne zmenilo rané predstavy o povahe vesmíru, založené na klasickej newtonovskej mechanike a euklidovskej geometrii.
Rozširujúci sa vesmír
Ani samotný objaviteľ „nového vesmíru“ nebol proti ilúziám. Hoci Einstein obmedzoval vesmír vo vesmíre, naďalej ho považoval za statický. Podľa jeho modelu bol vesmír a zostáva večný a jeho veľkosť zostáva vždy rovnaká. V roku 1922 sovietsky fyzik Alexander Fridman tento model výrazne rozšíril. Podľa jeho výpočtov vesmír vôbec nie je statický. V priebehu času sa môže rozšíriť alebo stiahnuť. Je pozoruhodné, že Friedman dospel k takémuto modelu založenému na rovnakej teórii relativity. Túto teóriu dokázal presnejšie použiť a obišiel kozmologickú konštantu.
Albert Einstein tento „dodatok“ okamžite neprijal. Spomínaný objav Hubblea prišiel na záchranu tohto nového modelu. Rozptyl galaxií nesporne dokazoval skutočnosť expanzie vesmíru. Einstein teda musel priznať svoju chybu. Teraz mal vesmír určitý vek, ktorý striktne závisí od Hubblovej konštanty, ktorá charakterizuje rýchlosť jeho expanzie.
Ďalší rozvoj kozmológie
Keď sa vedci pokúsili vyriešiť túto otázku, bolo objavených mnoho ďalších dôležitých zložiek vesmíru a boli vyvinuté rôzne jeho modely. V roku 1948 teda Georgy Gamow predstavil hypotézu „o horúcom vesmíre“, ktorá sa neskôr zmení na teóriu veľkého tresku. Objav v roku 1965 potvrdil jeho odhady. Astronómovia teraz mohli pozorovať svetlo, ktoré zostúpilo od okamihu, keď sa vesmír stal transparentným.
Temná hmota, ktorú v roku 1932 predpovedal Fritz Zwicky, bola potvrdená v roku 1975. Temná hmota v skutočnosti vysvetľuje samotnú existenciu galaxií, galaktických zhlukov a samotného vesmíru ako celku. Vedci sa teda dozvedeli, že väčšina hmoty vesmíru je úplne neviditeľná.
Nakoniec, v roku 1998, počas štúdie vzdialenosti od, bolo zistené, že vesmír sa rozpína so zrýchlením. Tento ďalší zlomový bod vo vede dal vznik modernému chápaniu podstaty vesmíru. Kozmologický koeficient, zavedený Einsteinom a vyvrátený Friedmanom, si opäť našiel svoje miesto v modeli vesmíru. Prítomnosť kozmologického koeficientu (kozmologická konštanta) vysvetľuje jeho zrýchlenú expanziu. Na vysvetlenie prítomnosti kozmologickej konštanty bol zavedený pojem - hypotetické pole obsahujúce väčšinu hmoty vesmíru.
Súčasné chápanie veľkosti pozorovateľného vesmíru
Súčasný model vesmíru sa nazýva aj model ΛCDM. Písmeno „Λ“ označuje prítomnosť kozmologickej konštanty, ktorá vysvetľuje zrýchlenú expanziu vesmíru. "CDM" znamená, že vesmír je naplnený chladnou temnou hmotou. Nedávne štúdie uvádzajú, že Hubblova konštanta je asi 71 (km / s) / Mpc, čo zodpovedá veku vesmíru 13,75 miliardy rokov. Keď poznáme vek vesmíru, dá sa odhadnúť veľkosť jeho pozorovateľnej oblasti.
Podľa teórie relativity sa informácia o žiadnom objekte nemôže dostať k pozorovateľovi rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla (299792458 m / s). Ukazuje sa, že pozorovateľ nevidí len objekt, ale aj jeho minulosť. Čím je predmet od neho ďalej, tým vyzerá vzdialenejšie. Napríklad pri pohľade na Mesiac vidíme, čo to bolo pred niečo vyše sekundou, Slnko pred viac ako ôsmimi minútami, najbližšie hviezdy – roky, galaxie – pred miliónmi rokov atď. V Einsteinovom stacionárnom modeli vesmír nemá žiadne vekové obmedzenie, čo znamená, že jeho pozorovateľná oblasť je tiež neobmedzená. Pozorovateľ, vyzbrojený stále vyspelejšími astronomickými prístrojmi, bude pozorovať čoraz vzdialenejšie a dávnejšie objekty.
S moderným modelom vesmíru máme iný obraz. Vesmír má podľa nej vek, a teda aj hranicu pozorovania. To znamená, že od zrodu vesmíru by žiadny fotón nemal čas prejsť vzdialenosť väčšiu ako 13,75 miliardy svetelných rokov. Ukazuje sa, že môžeme konštatovať, že pozorovateľný vesmír je od pozorovateľa obmedzený sférickou oblasťou s polomerom 13,75 miliardy svetelných rokov. Nie je to však celkom pravda. Nezabudnite na rozširovanie vesmíru vesmíru. Kým sa fotón nedostane k pozorovateľovi, bude objekt, ktorý ho emitoval, od nás 45,7 miliardy sv. rokov. Táto veľkosť je horizontom častíc a je hranicou pozorovateľného vesmíru.
Za horizontom
Veľkosť pozorovateľného vesmíru je teda rozdelená na dva typy. Viditeľná veľkosť, nazývaná aj Hubbleov polomer (13,75 miliardy svetelných rokov). A skutočná veľkosť, nazývaná horizont častíc (45,7 miliardy svetelných rokov). V zásade oba tieto horizonty vôbec necharakterizujú skutočnú veľkosť vesmíru. Po prvé, závisia od polohy pozorovateľa v priestore. Za druhé, časom sa menia. V prípade modelu ΛCDM sa časticový horizont rozširuje rýchlosťou vyššou ako Hubbleov horizont. Otázka, či sa tento trend v budúcnosti zmení, moderná veda nedáva odpoveď. Ak však predpokladáme, že vesmír sa stále zrýchľuje, potom všetky objekty, ktoré teraz vidíme, skôr či neskôr zmiznú z nášho „zorného poľa“.
V súčasnosti je najvzdialenejším svetlom pozorovaným astronómami mikrovlnné žiarenie pozadia. Pri pohľade do nej vedci vidia vesmír taký, aký bol 380 tisíc rokov po Veľkom tresku. V tejto chvíli sa vesmír ochladil natoľko, že dokázal emitovať bezplatné fotóny, ktoré sú dnes zachytávané pomocou rádioteleskopov. V tých časoch vo vesmíre neboli žiadne hviezdy ani galaxie, ale iba súvislý oblak vodíka, hélia a zanedbateľného množstva iných prvkov. Z nehomogenít pozorovaných v tomto oblaku sa následne vytvoria galaktické kopy. Ukazuje sa, že presne tie objekty, ktoré sú vytvorené z nehomogenít reliktného žiarenia, sa nachádzajú najbližšie k horizontu častíc.
Skutočné hranice
Či má vesmír pravdivé, nepozorovateľné hranice, je stále predmetom pseudovedeckých dohadov. Tak či onak, každý sa zbieha do nekonečna Vesmíru, ale toto nekonečno interpretuje úplne inými spôsobmi. Niektorí považujú vesmír za multidimenzionálny, kde náš „miestny“ trojrozmerný vesmír je len jednou z jeho vrstiev. Iní hovoria, že vesmír je fraktál – čo znamená, že náš lokálny vesmír sa môže ukázať ako častica iného. Nezabudnite na rôzne modely Multiverse s jeho uzavretými, otvorenými, paralelnými vesmírmi a červími dierami. A existuje mnoho, mnoho rôznych verzií, ktorých počet je obmedzený iba ľudskou predstavivosťou.
Ale ak zapneme chladný realizmus alebo sa jednoducho vzdialime od všetkých týchto hypotéz, potom môžeme predpokladať, že náš vesmír je nekonečným homogénnym úložiskom všetkých hviezd a galaxií. Navyše, v akomkoľvek veľmi vzdialenom bode, či už ide o miliardy gigaparsekov od nás, budú všetky podmienky úplne rovnaké. V tomto bode bude presne rovnaký horizont častíc a Hubbleova guľa s rovnakým reliktným žiarením na ich okraji. Okolo budú rovnaké hviezdy a galaxie. Je zaujímavé, že to nie je v rozpore s rozpínaním vesmíru. Koniec koncov, nerozpína sa len vesmír, ale jeho samotný priestor. To, že v momente veľkého tresku Vesmír vznikol z jedného bodu, len hovorí, že vtedajšie nekonečne malé (prakticky nulové) veľkosti sa teraz zmenili na nepredstaviteľne veľké. V budúcnosti použijeme túto konkrétnu hypotézu, aby sme jasne pochopili rozsah pozorovateľného vesmíru.
Vizuálna reprezentácia
Rôzne zdroje poskytujú všetky druhy vizuálnych modelov, ktoré ľuďom umožňujú pochopiť rozsah vesmíru. Nestačí nám však uvedomiť si, aký veľký je kozmos. Je dôležité pochopiť, ako sa koncepty ako Hubbleov horizont a časticový horizont skutočne prejavujú. Aby sme to urobili, predstavme si náš model krok za krokom.
Zabudnime, že moderná veda nevie o „cudzej“ oblasti vesmíru. Keď odložíme verzie o multiverze, fraktálnom vesmíre a jeho ďalších „odrodách“, predstavte si, že je jednoducho nekonečný. Ako už bolo uvedené, nie je to v rozpore s rozšírením jej priestoru. Samozrejme, vezmeme do úvahy skutočnosť, že jej Hubblova sféra a sféra častíc sa rovnajú 13,75 a 45,7 miliardy svetelných rokov.
Rozsah vesmíru
Stlačte tlačidlo ŠTART a objavte nový, neznámy svet!
Na začiatok si skúsme uvedomiť, aký veľký je univerzálny rozsah. Ak ste cestovali po našej planéte, tak si viete dobre predstaviť, aká veľká je pre nás Zem. Teraz si predstavme našu planétu ako pohánkové zrno, ktoré obieha okolo vodného melónu-Slnka o veľkosti polovice futbalového ihriska. V tomto prípade bude dráha Neptúna zodpovedať veľkosti malého mesta, oblasti - k Mesiacu, oblasti hranice vplyvu Slnka - k Marsu. Ukazuje sa, že naša slnečná sústava je rovnako veľká ako Zem ako Mars väčšia ako pohánka! Ale to je len začiatok.
Teraz si predstavme, že táto pohánka bude náš systém, ktorého veľkosť sa približne rovná jednému parsekuntu. Potom bude mať Mliečna dráha veľkosť dvoch futbalových štadiónov. Ani toto nám však nebude stačiť. Budeme musieť zmenšiť Mliečnu dráhu na centimeter. Bude tak trochu pripomínať kávovú penu zabalenú vo vírivke uprostred kávovo čierneho medzigalaktického priestoru. Dvadsať centimetrov od nej sa nachádza rovnaká špirálovitá „drobenka“ - hmlovina Andromeda. Okolo nich bude roj malých galaxií z nášho miestneho zoskupenia. Zdanlivá veľkosť nášho vesmíru bude 9,2 kilometra. Dospeli sme k pochopeniu vesmírnych dimenzií.
Vnútri univerzálna bublina
Na pochopenie samotnej stupnice nám to však nestačí. Je dôležité pochopiť dynamiku vesmíru. Predstavte si seba ako obrov, pre ktorých má Mliečna dráha priemer centimeter. Ako bolo práve poznamenané, ocitneme sa vo vnútri gule s polomerom 4,57 a priemerom 9,24 kilometra. Predstavte si, že sme schopní sa vznášať vo vnútri tejto sféry, cestovať a za sekundu prekonať celé megaparseky. Čo uvidíme, ak bude náš vesmír nekonečný?
Samozrejme, pred nami bude nekonečné množstvo všemožných galaxií. Eliptické, špirálové, nepravidelné. Niektoré oblasti sa nimi budú hemžiť, iné budú prázdne. Hlavnou črtou bude, že vizuálne budú všetci nehybní, kým my nehybní. Len čo však urobíme krok, samotné galaxie sa začnú pohybovať. Ak napríklad dokážeme rozoznať mikroskopickú slnečnú sústavu v centimetrovej Mliečnej ceste, budeme môcť pozorovať jej vývoj. Pohybujúc sa 600 metrov od našej galaxie uvidíme v čase vzniku protostar Slnko a protoplanetárny disk. Keď sa k tomu priblížime, uvidíme, ako sa objaví Zem, zrodí sa život a objaví sa človek. Rovnakým spôsobom uvidíme, ako galaxie mutujú a pohybujú sa, keď sa k nim vzďaľujeme alebo približujeme.
Preto, čím vzdialenejšie galaxie sa pozrieme, tým staršie pre nás budú. Najvzdialenejšie galaxie sa teda budú nachádzať ďalej ako 1300 metrov od nás a na prelome 1380 metrov uvidíme reliktné žiarenie. Pravda, táto vzdialenosť bude pre nás imaginárna. Keď sa však priblížime k reliktnému žiareniu, zobrazí sa nám zaujímavý obrázok. Prirodzene budeme sledovať, ako sa budú galaxie formovať a vyvíjať z pôvodného oblaku vodíka. Keď dosiahneme jednu z týchto vytvorených galaxií, pochopíme, že sme vôbec neprekonali 1,375 kilometra, ale všetkých 4,57.
Downscaling
V dôsledku toho sa ešte viac zväčšíme. Teraz môžeme do pästi umiestniť celé dutiny a steny. Ocitli sme sa teda v dosť malej bubline, z ktorej sa nedá dostať von. Nielenže sa vzdialenosť k predmetom na okraji bubliny zvýši, keď sa dostanú bližšie, ale samotný okraj sa bude nekonečne pohybovať. Toto je celý bod veľkosti pozorovateľného vesmíru.
Bez ohľadu na to, aký veľký je vesmír, pre pozorovateľa zostane vždy obmedzenou bublinou. Pozorovateľ bude vždy v strede tejto bubliny, v skutočnosti je jej stredom. Keď sa pozorovateľ pokúsi dostať k akémukoľvek objektu na okraji bubliny, posunie jej stred. Keď sa bude približovať k objektu, tento objekt sa bude posúvať ďalej a ďalej od okraja bubliny a zároveň sa bude meniť. Napríklad z beztvarého vodíkového oblaku sa zmení na plnohodnotnú galaxiu alebo ďalej na kopu galaxií. Okrem toho sa cesta k tomuto objektu zväčší, keď sa k nemu priblížite, pretože sa zmení aj samotný okolitý priestor. Akonáhle sa dostaneme k tomuto objektu, presunieme ho iba z okraja bubliny do jej stredu. Na okraji vesmíru bude blikať aj reliktné žiarenie.
Ak predpokladáme, že vesmír sa bude naďalej expandovať zrýchleným tempom, potom bude v strede bubliny a bude sa vinúť miliardy, bilióny a ešte vyššie rády rokov dopredu, všimneme si ešte zaujímavejší obraz. Aj keď naša bublina tiež porastie, jej mutujúce zložky sa od nás budú vzďaľovať ešte rýchlejšie, pričom budú opúšťať okraj tejto bubliny, kým sa každá častica vesmíru nebude túlať roztrúsená vo svojej osamelej bubline bez možnosti interakcie s inými časticami.
Moderná veda teda nemá informácie o tom, aké sú skutočné rozmery vesmíru a či má hranice. S istotou však vieme, že pozorovaný vesmír má viditeľnú a skutočnú hranicu, ktorá sa nazýva Hubbleov polomer (13,75 miliardy svetelných rokov) a polomer častíc (45,7 miliardy svetelných rokov). Tieto hranice sú úplne závislé od polohy pozorovateľa v priestore a časom sa rozširujú. Ak sa polomer Hubbleovho teleskopu rozširuje striktne rýchlosťou svetla, potom sa expanzia horizontu častíc zrýchli. Otázka, či jej zrýchlenie časticového horizontu bude pokračovať aj naďalej a nezmení sa na kompresiu, zostáva otvorená.
Boli časy, keď sa svet ľudí obmedzoval na povrch Zeme, ktorý sa nachádzal pod ich nohami. S rozvojom techniky ľudstvo rozširovalo svoje obzory. Teraz ľudia premýšľajú o tom, či má náš svet hranice a aká je veľkosť vesmíru? V skutočnosti si jej skutočnú veľkosť nevie predstaviť ani jeden človek. Pretože nemáme žiadne vhodné orientačné body. Aj profesionálni astronómovia si pre seba kreslia (aspoň v predstavách) mnohokrát zmenšené modely. Je nevyhnutné presne korelovať rozmery, ktoré majú objekty vesmíru. A pri riešení matematických úloh sú vo všeobecnosti nedôležité, pretože sa ukáže, že sú to len čísla, s ktorými astronóm operuje.
O štruktúre slnečnej sústavy
Ak chcete hovoriť o rozsahu vesmíru, musíte najskôr pochopiť, čo je nám najbližšie. Najprv je tu hviezda nazývaná Slnko. Za druhé, planéty obiehajúce okolo neho. Okrem nich sa po niektorých pohybujú aj satelity A nezabudnite na to
Planéty v tomto zozname sú pre ľudí zaujímavé už dlho, pretože sú najprístupnejšie na pozorovanie. Z ich štúdia sa začala rozvíjať veda o štruktúre vesmíru - astronómia. Hviezda je považovaná za stred slnečnej sústavy. Je tiež jej najväčším objektom. V porovnaní so Zemou má Slnko miliónkrát väčší objem. Zdá sa to len relatívne malé, pretože je to veľmi ďaleko od našej planéty.
Všetky planéty slnečnej sústavy sú rozdelené do troch skupín:
- Pozemský. Zahŕňa planéty, ktoré sú na pohľad podobné Zemi. Sú to napríklad Merkúr, Venuša a Mars.
- Obrovské predmety. V porovnaní s prvou skupinou sú oveľa väčšie. Okrem toho obsahujú veľa plynov, preto sa im hovorí aj plyn. Patria sem Jupiter, Saturn, Urán a Neptún.
- Trpasličí planéty. V skutočnosti sú to veľké asteroidy. Až donedávna bola jedna z nich zahrnutá v zložení hlavných planét - to je Pluto.
Planéty „neodlietajú“ od Slnka vplyvom gravitačnej sily. A kvôli vysokej rýchlosti nemôžu spadnúť na hviezdu. Objekty sú naozaj veľmi „svižné“. Napríklad rýchlosť Zeme je približne 30 kilometrov za sekundu.
Ako porovnať veľkosti objektov v slnečnej sústave?
Predtým, ako si skúsite predstaviť rozsah vesmíru, stojí za to porozumieť slnku a planétam. Koniec koncov, môže byť tiež ťažké spojiť sa navzájom. Podmienená veľkosť ohnivej hviezdy je najčastejšie identifikovaná s biliardovou guľou, ktorej priemer je 7 cm. Treba poznamenať, že v skutočnosti dosahuje asi 1400 tisíc km. V takomto „hračkovom“ modeli je prvá planéta od Slnka (Merkúr) vo vzdialenosti 2 metre 80 centimetrov. V tomto prípade bude mať guľa Zeme priemer len pol milimetra. Nachádza sa vo vzdialenosti 7,6 metra od hviezdy. Vzdialenosť k Jupiteru v tomto meradle bude 40 m a k Plutu - 300.
Ak hovoríme o objektoch, ktoré sa nachádzajú mimo slnečnej sústavy, potom je najbližšou hviezdou Proxima Centauri. Bude odstránené natoľko, že toto zjednodušenie bude príliš malé. A to napriek tomu, že sa nachádza v galaxii. Čo môžeme povedať o rozsahu vesmíru. Ako vidíte, je prakticky neobmedzený. Vždy chcem vedieť, ako súvisí Zem a vesmír. A po prijatí odpovede je ťažké uveriť, že naša planéta a dokonca aj Galaxia sú bezvýznamnou súčasťou obrovského sveta.
Aké jednotky sa používajú na meranie vzdialeností vo vesmíre?
Centimeter, meter a dokonca aj kilometer - všetky tieto hodnoty sú už v rámci slnečnej sústavy zanedbateľné. Čo môžeme povedať o vesmíre. Na označenie vzdialenosti v rámci galaxie sa používa množstvo nazývané svetelný rok. To je čas, ktorý trvá, kým sa svetlo pohne za jeden rok. Pripomeňme, že jedna svetelná sekunda sa rovná takmer 300 tisíc km. Pri prepočte na obvyklé kilometre sa teda svetelný rok rovná približne 10 000 miliardám. Nie je možné si to predstaviť, preto je rozsah vesmíru pre človeka nepredstaviteľný. Ak potrebujete označiť vzdialenosť medzi susednými galaxiami, svetelný rok je nedostatočný. Je potrebná ešte väčšia hodnota. Ukázalo sa, že ide o parsek, čo je 3,26 svetelných rokov.
Ako funguje Galaxy?
Je to obrovská formácia hviezd a hmlovín. Menšiu časť z nich je možné vidieť každú noc na oblohe. Štruktúra našej Galaxie je veľmi zložitá. Možno ho považovať za silne stlačený elipsoid revolúcie. Okrem toho sa od nej odlišuje rovníková časť a stred. Rovník Galaxie sa väčšinou skladá z plynných hmlovín a horúcich hmotných hviezd. V Mliečnej ceste sa táto časť nachádza v jej centrálnej oblasti.
Slnečná sústava nie je výnimkou z pravidla. Nachádza sa tiež v blízkosti rovníka Galaxie. Mimochodom, väčšina hviezd tvorí obrovský disk, ktorého priemer je 100 tisíc a hrúbka je 1500. Ak sa vrátime k stupnici, ktorá bola použitá na reprezentáciu slnečnej sústavy, potom bude veľkosť Galaxie proporcionálna. Je to neuveriteľné číslo. Preto sa Slnko a Zem v Galaxii stávajú drobkami.
Aké objekty existujú vo vesmíre?
Vymenujme tie najzákladnejšie:
- Hviezdy sú masívne samosvietiace gule. Vznikajú z média pozostávajúceho zo zmesi prachu a plynov. Väčšina z nich je vodík a hélium.
- Žiarenie pozadia. Sú to tie, ktoré sa šíria vo vesmíre. Jeho teplota je 270 stupňov Celzia. Toto žiarenie je navyše vo všetkých smeroch rovnaké. Táto vlastnosť sa nazýva izotropia. Navyše sú s ním spojené niektoré záhady vesmíru. Napríklad vysvitlo, že to vzniklo v čase veľkého tresku. To znamená, že existuje od samého začiatku existencie Vesmíru. Potvrdzuje tiež myšlienku, že sa rozširuje rovnako vo všetkých smeroch. Navyše toto tvrdenie platí nielen pre súčasnosť. Tak to bolo na úplnom začiatku.
- Teda skrytá hmota. Toto sú objekty vesmíru, ktoré nemožno skúmať priamym pozorovaním. Inými slovami, nevyžarujú elektromagnetické vlny. Majú však gravitačný účinok na iné telá.
- Čierne diery. Nie sú dobre pochopené, ale veľmi dobre známe. Stalo sa to kvôli masívnemu opisu takýchto predmetov vo fantastických dielach. Čierna diera je v skutočnosti teleso, z ktorého sa nemôže šíriť elektromagnetické žiarenie, pretože druhá kozmická rýchlosť na ňom je rovnaká. Je potrebné pripomenúť, že je to druhá kozmická rýchlosť, ktorá musí byť objektu udelená, aby opustiť kozmický objekt.
Okrem toho vo vesmíre existujú kvazary a pulzary.
Tajomný vesmír
Je plná toho, čo ešte nebolo úplne objavené, nebolo študované. A čo bolo objavené, často vyvoláva nové otázky a súvisiace hádanky vesmíru. Patrí medzi ne dokonca aj známa teória „veľkého tresku“. Je to skutočne len podmienená doktrína, keďže ľudstvo môže len hádať, ako sa to stalo.
Druhou záhadou je vek vesmíru. Dá sa to približne spočítať už spomínaným reliktným žiarením, pozorovaním guľových hviezdokôp a iných objektov. Vedci sa dnes zhodujú, že vesmír je starý približne 13,7 miliardy rokov. Ďalšia záhada - ak je život na iných planétach? Koniec koncov, nielen v slnečnej sústave nastali vhodné podmienky a objavila sa Zem. A vesmír je s najväčšou pravdepodobnosťou plný podobných útvarov.
Jeden?
A čo je mimo vesmíru? Čo je tam, kam ľudské oko nepreniklo? Je niečo v zahraničí? Ak áno, koľko vesmírov existuje? To sú otázky, na ktoré vedci zatiaľ nenašli odpovede. Náš svet je ako škatuľka prekvapení. Kedysi sa zdalo, že pozostáva iba zo Zeme a Slnka s malým počtom hviezd na oblohe. Potom sa svetonázor rozšíril. V súlade s tým sa rozšírili hranice. Nie je prekvapením, že mnoho bystrých myslí už dávno dospelo k záveru, že vesmír je len súčasťou ešte väčšej entity.
