3 Минуты

В первые три минуты существования Вселенной, стоило двум элементарным частицам — протону и нейтрону, например, — образовать ядро, как оно тут же разбивалось при следующем столкновении. Начиная с четвертой минуты Вселенная остыла до такой степени, что энергий столкновения стало недостаточно для разрыва внутриядерных связей, и стали образовываться стабильные ядра. Итак, в первые три минуты Вселенная представляла собой раскаленное море элементарных частиц, а по прошествии трех минут в нем стало появляться всё больше островков-ядер. В процессе соударений с новыми элементарными частицами ядра постепенно утяжелялись за счет прикрепления к ним каждый раз протона или нейтрона. Однако на этой стадии сформировались ядра лишь самых легких химических элементов, поскольку вскоре Вселенная расширилась уже настолько, что столкновения стали огромной редкостью. То, что теория Большого взрыва верно предсказывает соотношение ядер этих легких элементов, сформировавшихся за время короткого «окна» первичного нуклеосинтеза, является надежным (и очень красивым) подтверждением правильности этой теории.

Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в результате Большого взрыва около 15-20 млрд. лет назад. Представление о Большом Взрыве является составной частью модели расширяющейся Вселенной. Все вещество Вселенной в начальном состоянии находилось в сингулярной точке: бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц. Затем последовал взрыв. «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы», – писал в своей работе С. Вейнберг².

Что же было после Большого взрыва? Образовался сгусток плазмы – состояния, в котором находятся элементарные частицы – нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 сек. после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер. Так появились не только материя и многие химические элементы, но и пространство и время. Но теория Большого взрыва не может разрешить три фундаментальные проблемы: что было до начального момента, какова природа сингулярности и каким образом формировались галактики. 

3. Известно, что Вселенная расширяется. Вопрос: она расширяется от нас к созвездию Стрельца или от созвездия Стрельца к нам?

Расширение вселенной одинаково во всех точках. Изотропно. Откуда ни посмотри. Если говорить о относительности расширения, то нужно знать центр расширения. А о центре говорит реликтовое излучение, оставшееся от Большого Взрыва. А реликтовое излучение приходит одинаково со всех точек 3-4 Кельвина. Так что мой ответ: расширяется и так и так одинаково.

4. Что такое сингулярность?

Сингулярность в теории Большого взрыва

Суть гипотезы стандартной модели Большого взрыва состоит в том, что 15 – 20 млрд. лет назад космос был сжат в невообразимо крошечном объеме и очень горяч. С той поры наш мир расширяется. Есть три основных косвенных экспериментальных аргумента в пользу Большого взрыва: 1) красное смещение в спектрах далеких галактик; 2) большое количество дейтерия в космосе; 3) наличие реликтового излучения – газа ультрахолодных (всего 3 градуса Кельвина) фотонов, заполняющих всю Вселенную. Долгое время эти три аргумента казались вполне достаточными для того, чтобы модель Большого взрыва не только была признана, но и укрепляла свои позиции. Однако время шло, новых аргументов «за» не прибывало, а сложностей и неувязок, связанных со стандартной моделью, становилось все больше. В основе стандартной модели лежит сингулярность – так называемое состояние с бесконечно большой плотностью в момент большого взрыва. Модель описывает все, что происходило после нулевого момента времени, и самый мучительный вопрос для космологов состоит в том, было ли что-нибудь до этого момента, а если нет – то как и откуда возникла Вселенная.

Доп

На рисунке 1 координатное время характеризует изменение радиуса кривизны пространства конечной модели. Допустим, что современная стадия расширения соответствует точке А. Это значит, что от начала расширения прошло некоторое время tn. Координатное время t входит в выражение R(t), которое представляет собой функцию, характеризующую расширение или сжатие пространства. С увеличение t возрастает и R, т. е. расстояние между любыми точками пространства. Устремляя t к нулю, мы получаем нулевое значение R, соответствующее сингулярности. Если принять во внимание вышеизложенное, то можно сделать вывод, что конечность времени Вселенной в релятивистской космологии отнюдь не безусловна. Вселенная конечна лишь в смысле весьма специального типа времени – координатного времени. Если мы заменим его другими формами времени, то получим совершенно другие результаты.

В замкнутой модели Вселенной имеются сингулярности в прошлом и будущем (рис. 2 а), в открытой модели (b) только в прошлом. В общем случае мировые линии всех наблюдателей внезапно начинаются в сингулярности в прошлом и, если вселенная закрыта, резко обрываются в сингулярности в будущем. Существование сингулярности, в которой резко обрываются мировые линии наблюдателей (как в прошлом так и в будущем) общее свойство вселенной, а не специфическая черта Большого взрыва.

Главная мораль из всего сказанного состоит в том, что приблизительно 15 миллиардов лет назад каким-то чудесным образом из сингулярного состояния материи с чудовищной плотностью , и невообразимо малым размером радиуса искривленности пространства-времени , равными планковским величинам плотности и длины (см. раздел «Физика и космология» на главной странице), возникла наша Вселенная.

5. В чем разница понятий «Вселенная» и «Метагалактика»?

Понятия «Вселенная» и «Метагалактика» — очень близкие понятия: они характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» — тот же мир, но с точки зрения его структуры — как упорядоченную систему галактик. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология как раздел естествознания, находится на своеобразном стыке науки, религии и философии. В основе космологических моделей Вселенной лежат определенные мировоззренческие предпосылки, а сами эти модели имеют большое мировоззренческое значение. В классической науке существовала так называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой же, как сейчас. Астрономия была статичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды, создавались их классификации, что было, конечно, очень важно. Но вопрос об эволюции Вселенной не ставился.Современные космологические модели Вселенной основываются на общей теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой метрика пространства и времени определяется распределением гравитационных масс во Вселенной. Ее свойства как целого обусловлены средней плотностью материи и другими конкретно-физическими факторами. Уравнение тяготения Эйнштейна имеет не одно, а множество решений, чем и обусловлено наличие многих космологических моделей Вселенной. Первая модель была разработана самим А. Эйнштейном в 1917 г. Он отбросил постулаты ньютоновской космологии об абсолютности и бесконечности пространства и времени. В соответствии с космологической моделью Вселенной А. Эйнштейна мировое пространство однородно и изотропно, материя в среднем распределена в ней равномерно, гравитационное притяжение масс компенсируется универсальным космологическим отталкиванием. Время существования Вселенной бесконечно, т.ё. не имеет ни начала, ни конца, а пространство безгранично, но конечно. Вселенная в космологической модели А. Эйнштейна стационарна, бесконечна во времени и безгранична в пространстве.В сингулярном состоянии Вселенная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров. От первоначального сингулярного состояния Вселенная перешла к расширению в результате Большого взрыва. Ретроспективные расчеты определяют возраст Вселенной в 13-20 млрд. лет. Г.А. Гамов предположил, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты показали, что Вселенная в своей эволюции проходит определенные этапы, в ходе которых происходит образование химических элементов и структур. В современной космологии для наглядности начальную стадию эволюцию Вселенной делят на “эры”[3] Эра адронов. Тяжелые частицы, вступающие в сильные взаимодействия. Эра лептонов. Легкие частицы, вступающие в электромагнитное взаимодействие. Фотонная эра. Продолжительность 1 млн. лет. Основная доля массы — энергии Вселенной — приходится на фотоны. Звездная эра. Наступает через 1 млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процесс образования протозвезд и протогалактик. Затем разворачивается грандиозная картина образования структуры Метагалактики.Вселенной на самых разных уровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной является результатом космической эволюции, в ходе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планеты. Все существующие галактики входят в систему самого высокого порядка - Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15— 20 млрд. световых лет. Метагалактика – представляет собой совокупность звездных систем – галактик, а ее структура определяется их распределение в пространстве, заполненном чрезвычайно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами. Согласно современным представлениям, для метагалактики характерно ячеистая (сетчатая, пористая) структура. Существуют огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено. Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной, поскольку образование структуры приходиться на период, следующий за разъединением вещества и излучение. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 15 млрд. лет.

6. Две модели будущего Вселенной.

В настоящее время обнаружено, что, по-видимому, наша Вселенная расширяется с ускорением. Этот факт не отменяет закона Хаббла, так как последний выражает зависимость от содвижущегося расстояния, а не от времени. Поскольку свойства заполняющей Вселенную материи известны плохо (смотри статьи Тёмная материя, Тёмная энергия), а самапостоянная Хаббла и многие другие космологические величины определяются с большой погрешностью (модельно независимым путём), до сих пор не ясно, будет ли Вселенная расширяться вечно, а если будет, то как: всё быстрее и быстрее, либо наоборот — с замедлением. В связи с этим есть самые различные сценарии возможного развития Вселенной в будущем. Согласно одному из них, Вселенная даже может начать сжиматься и схлопнуться в точку в ходе так называемого «большого коллапса», процесса, обратного Большому Взрыву. Теоретическая физика достаточно серьёзно рассматривает и такую гипотезу, что нынешнее состояние и тонкое строение вакуума являются так называемым «ложным» или «мнимым» вакуумом (false vacuum). Это состояние неустойчиво и может перейти в «истинный вакуум» с меньшей энергией. Тогда наша Вселенная пропадёт за одно мгновение и необратимо.

Однако преобладающей сейчас является теория, аналогичной старой «тепловой смерти Вселенной». Она следует из «эталонной» космологической ΛCDM-модели. В расширяющейся Вселенной будут постепенно уравновешиваться температура, удаляющиеся друг от друга звёзды, в которых закончатся термоядерные процессы, остынут, всё большая часть энергии будет находиться в форме излучения. Даже чёрные дыры будут медленно «испаряться» за счёт квантовых туннельных эффектов («Излучение Хокинга»). Такой сценарий находится в полном согласии с представлениями классической термодинамики.

Фридмановские модели

Отношение средней плотности вселенной к критической обозначается . Существуют три космологические модели, зависящие от , по имени их создателя названные фридмановскими. В этих моделях не учитывается энергия вакуума (космологическая постоянная).

1. Фридмановская модель, . Расширение вселенной будет вечным, причём скорости галактик никогда не будут стремиться к нулю. Пространство в такой модели — бесконечное, имеет отрицательную кривизну, описываетсягеометрией Лобачевского. Через каждую точку такого пространства можно провести бесконечное множество прямых, параллельных данной, сумма углов треугольника меньше 180°, отношение длины окружности к радиусу больше 2π.

   

2. Фридмановская модель, . Расширение вселенной будет вечным, но в бесконечности его скорость будет стремиться к нулю. Пространство в такой модели — бесконечное, плоское, описывается геометрией Евклида.

   

3. Фридмановская модель, . Расширение вселенной сменится сжатием, коллапсом и закончится тем, что вселенная сожмётся в сингулярную точку (Большое сжатие). Пространство в такой модели — конечное, имеет положительную кривизну, по форме представляет собой трёхмерную гиперсферу, описывается сферической геометрией Римана. В таком пространстве нет параллельных прямых, сумма углов треугольника больше 180°, отношение длины окружности к радиусу меньше 2π.

По современным данным^[1] .

Подробно

В 1922 г., советский физик Александр Фридман на основании строгих расчетов показал, что Вселен­ная Эйнштейна никак не может быть стационарной, неизмен­ной, как это считал Эйнштейн. Вселенная непременно должна расширяться, причем речь идет о расширении самого про­странства, то есть об увеличении всех расстояний мира. Все­ленная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пу­зырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерыв­но увеличиваются. Идея Фридмана поначалу показалась Эйнштейну слишком смелой и необоснованной. Он даже заподозрил ошибку в вы­числениях. Но, ознакомившись с ними, он публично признал, что мы живем в расширяющейся Вселенной.Из расчетов Фридмана вытекали три возможных следствия: Вселенная и ее пространство расширяются с течением времени; Вселенная сжимается (модель сжимающейся Вселенной); во Вселенной чередуются через большие промежутки времени циклы сжатия и Расширения. Доказательства в пользу модели расширяющейся Вселен­ной были получены в 1926 г., когда американский астроном Э. Хаббл открыл при исследовании спектров далеких галактик (существование которых было доказано в 1923 г. тем же Хабблом) красное смещение спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра), что было истолковано как следст­вие эффекта Доплера (изменение частоты колебаний или дли­ны волн из-за движения источника излучения и наблюдателя по отношению друг к другу) - удаление этих галактик друг от другасо скоростью, которая возрастает с расстоянием. По по­следним измерениям, это увеличение скорости расширения со­ставляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек. После этого открытия вывод Фридмана о нестационарности Вселен­ной получил подтверждение и в космологии утвердилась мо­дель расширяющейся Вселенной. Наблюдаемое нами разбегание галактик есть следствие расширения всего пространства замкнутой конечной Вселен­ной. При таком расширении пространства все расстояния во Вселенной увеличиваются подобно тому, как растут расстоя­ния между пылинками на поверхности раздувающего­ся мыльного пузыря. Каждую из таких пылинок, как и каж­дую из галактик, можно с полным правом считать центром расширения. Дальнейшее развитие модель расширяющейся Вселенной получила в послевоенные годы и особенно в последние десяти­летия благодаря исследованиям известных отечественных кос­мологов Зельдовича и Новикова. Уточнены величины, харак­теризующие скорость расширения Вселенной, рассмотрены различные варианты моделей Вселенной в зависимости от средней плотности вещества в мировом пространстве, доста­точно подробно намечен ход эволюции Вселенной от момента начала ее расширения. Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Мы уже упоми­нали, что расчеты Фридмана допускали три варианта развития событий. По какому из них идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энер­гии разлетающегося вещества. Это отношение можно свести к отношению плотности вещества во Вселенной к критической плотности вещества, которую мы уже упоминали. Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик и расшире­ние Вселенной носит необратимый характер. Это выражается условием

(где р - плотность вещества во Вселен­ной, р_к - критическая плотность вещества). Этот вариант динамичной модели Вселенной

называют «открытой Вселен­ной». Если же преобладает гравитационное взаимодействие, чему соответствует условие

то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнет­ся сжатие вещества вплоть до возврата Вселенной в исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно боль­шой плотностью), затем произойдет новый взрыв. Для наблюдателя сигналом перехода от расширения к сжатию станет смена красногосмещения линий химических элементов в спектрах удаленных галактик на фио­летовое смещение. Такой вариант модели назван «закрытой Вселенной». В случае, когда силы гравитации точно равны ки­нетическим силам, то есть когда

расширение не пре­кратится, но его скорость со временем будет стремиться к ну­лю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит состояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пуль­сация Вселенной. Возникает естественный вопрос: какой из трех вариантов реализуется в нашей Вселенной? Ответ на него остается за наблюдательной астрономией, которая должна оценить со­временную среднюю плотность вещества во Вселенной и уточнить значение постоянной Хаббла (скорость расширения галактик). Пока надежные оценки этих величин отсутствуют. На основании современных данных создается впечатление, что средняя плотность вещества во Вселенной близка к кри­тическому значению, она либо немного больше, либо немно­го меньше. Но от этого «немного» зависит будущее Вселен­ной, правда, весьма отдаленное. Постоянная Хаббла поз­воляет оценить время, в течение которого продолжается про­цесс расширения Вселенной. Получается, что оно не мень­ше 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным вре­менем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. Лет.

7. Структура Вселенной: графически и вербально.

Вселенной на самых разных уровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной является результатом космической эволюции, в ходе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планеты.

открытие и исследование крупномасштабной структуры Вселенной. До этого открытия самыми крупными объектами во Вселенной считались гигантские галактики и скопления галактик. Открытие сверхскоплений галактик (крупномасштабной структуры) произвело неизгладимое впечатление на космологов. Крупномасштабная структура Вселенной была предсказана российскими космологами и астрофизиками во главе с академиком Яковом Борисовичем Зельдовичем. Теоретически анализируя законы эволюции малых возмущений плотности в расширяющейся Вселенной, Зельдович обнаружил любопытное явление: образующиеся объекты не обладали сферической формой (тогда как сами звезды, планеты — сферы, есть и шаровые галактики). Это были структуры объемные, неравные по трем направлениям, весьма похожие на обычные блины. Зельдович так и назвал свою теорию теорией блинов (Бог, если это он испек Вселенную, не чужд обыденности!). Теория предсказывала существование в глубоком космосе пустот, теперь их называют войды (от англ. void — пустота, пустое место). Чтобы быть совсем точным, надо сказать, что самый крупный объект во Вселенной - Метагалактика, за пределами которой нам мир не виден. Крупномасштабная структура Метагалактики выявлена для шкалы расстояний от нескольких мегапарсек до нескольких сотен мегапарсек. С. Шандарин, Р. Киршнер и др., которые в 1981-82 гг. открыли крупномасштабную структуру, наблюдали далекие галактики в телескоп на трех полях галактик, отстоящих друг от друга на угловые расстояния в 5 градусов. В каждом из полей они сосчитали галактики, измерили их красные смещения и построили гистограмму (графическую столбчатую диаграмму), в плоскости которой отложили то что считали и измеряли: число галактик N — красное смещение z. На гистограмме выявились два пика, разделенные почти пустым пространством. Их интерпретация была предельно проста: мы видим два блина крупномасштабной структуры Вселенной, а между ними пустое поле.

Дальнейшие исследования показали, что самые крупные пространственные неоднородности в распределении галактик имеют форму волокон, или филаментов (англ. filament — нить, волокно), которые образуют стенки ячеек — войдов. Внутри каждого войда галактик нет, они сосредоточены, в волокнах, образующих стенки войда (так можно себе представить трехмерную паучью паутину). Размеры войдов около 100 Мпк, толщина волокон около 10 Мпк. Эта крупномасштабная ячеистая структура Метагалактики, как принято считать, не образует более крупных структур, поэтому в данных мегамасштабах Метагалактика однородна и изотропна. Конечно, абсолютная категоричность здесь неуместна. Планируется построить полное трехмерное распределение галактик в Метагалактике на глубину, превышающую сотню мегапарсек.

8. Каковы размеры Метагалактики?

Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной, поскольку образование структуры приходиться на период, следующий за разъединением вещества и излучение. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 15 млрд. лет.

9. Сколько звезд в одной галактике?

Галактика – гигантская система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию. По форме галактики условно распределяются на три типа: эллиптические, спиральные, неправильные.Эллиптические галактики – обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия они являются наиболее простыми по структуре: распределение звезд равномерно убывает от центра.Спиральные галактики – представлены в форме спирали, включая спиральные ветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и наша Галактика – млечный путь. Неправильные галактики – не обладают выраженной формой, в них отсутствует центральное ядро. Некоторые галактики характеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики. В ядре галактики сосредоточенны самые старые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики.Млечный Путь (наша галактика) - огромная, гравитационно связанная система, содержащая около 200 миллиардов звезд (из которых лишь 2 миллиарда звезд доступно наблюдениям).

10. Как называется наша Галактика?

Наша Галактика называется млечный путь.

11. Сколько звезд во Вселенной?

10²⁴ звезд во всей Вселенной, 1 с 24 нулями. Короче говоря, 1,000,000,000,000,000,000,000,000 звезд.

12. Сколько лет нашей Вселенной?

Возраст звезд меняется в достаточно большом диапазоне значений: от 15 млрд. или 13. 7 млрд лет по другим источникам, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч — самых молодых. Есть звезды, которые образуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии, т.е. они еще не стали настоящими звездами.

13. Можно ли увидеть прошлое?

Допустим когда мы смотрим на солнце, то видим его прошлое. Так как луч света доходит до земли за 8 минут (если не ошибаюсь). И когда мы смотрим на далекую галактику, то видим что с ней происходило много миллионов лет назад. Хотя она уже давно это все пережила.

14. Конечна или бесконечна Вселенная? (Поразмышлять).

В ньютоновской механике вселенная рассматривалась бесконечным пространством с бесконечным числом звезд. После открытия Хабблом расширения вселенной, она обрела границы - теперь считается, что вселенная зародилась во время большого взрыва, за границами которого пространства не должно существовать. Считается, что во вселенной не может быть бесконечного количества звезд, потому что они бы излучали бесконечное количество фотонов и не было бы ни одной черной области на небе - все вокруг выглядело бы как поверхность звезды. Сегодня существует три математический модели вселенной Фридмана. Одна конечная и две бесконечных.

Согласно тому, во что верят ученые на данный момент - вселенная расширяется со скоростью примерно в четыре раза быстрее скорости света, так что для любого практического применения на данном этапе развития можно считать вселенную бесконечной: мы не можем ни наблюдать расположенное за горизонтом расширения вселенной ни пересечь этот горизонт ввиду ограничения максимальной скорости скоростью света.

Теория бесконечности Вселенной решительно опровергнута! Именно такое сенсационное заявление заявили дерзкие американские ученые совсем недавно. Да, увы, но наша Вселенная конечна, и даже весьма компактна, если не сказать больше – мала, а по форме своей напоминает какой-то футбольный мяч, то есть шар, сферу, состоящую из пятиугольников, как установили недавно ученые.

Научное название этакой футбольной формы Вселенной – додекаэдр Пуанкаре. Того самого, которого доказал наш великий Перельман. Такие астрономические данные были решительно получены в самой Парижской обсерватории, что располагается во Франции, а результаты этих удивительных исследования немедленно опубликованы в очень авторитетном журнале Nature, как нам сообщают. Неутомимые исследователи тщательно проанализировали предоставленные легендарной NASA данные так называемого микроволнового анизотропного зондирования Уилкинсона, что отслеживает так называемый остаточный радиационный фон в нашей Вселенной, ставший неизбежным следствием того самого живородящего Большого взрыва. Радиация – это все, что осталось от многочисленных взрывов в только что возникшей, юной Вселенной, которой тогда было всего-навсего около 380 тысяч лет. Именно такие взрывы и приводили к образованию ярких звезд, а стремительные волны радиации отслеживают в НАСА с помощью WMAP. Стоит заметить, в бесконечной вселенной такие волны радиации были бы различной и всевозможной амплитуды и размеров. Но в нашей, увы, есть довольно строгий, ограниченный набор этих самых волн. Умный математик Джеффри Уикс тщательно проанализировал модель вселенной, состоящей из пятиугольников, и решительно обнаружил, что так называемые радиационные возмущения в этой модели вполне себе соответствуют реальным, даже и без всякой там специальной подгонки. По мнению авторитетных исследователей, это излучение вообще невозможно совместить с нашим представлением о так называемой бесконечной вселенной. Да, Вселенная конечна – говорит Уикс. – Мы живем в маленькой, скромной Вселенной. Впрочем, дорого наш читатель, не стоит забывать, что это всего лишь версия, так что уверенным быть не стоит – мало ли, завтра другой математик нам скажет обратное. И мы с удовольствием об этом напишем.

15. Вселенная: конечна и безгранична или бесконечна и ограничена? (Поразмышлять).

Конечную модель Вселенной подтверждают исследования, полученные космическим аппаратом НАСА (американский зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)). Эти данные «озадачили астрономов и с новой остротой поставили вопрос о возможной ограниченности Вселенной. Имеются свидетельства того, что она, кроме того, неожиданно мала (по астрономическим, естественно, масштабам), и только вследствие своеобразного "оптического обмана зрения" нам кажется, что нет ей конца и края». По мнению ученых, данные WMAP говорят о неожиданно малых размерах Вселенной (в астрономических масштабах) и о том, что пространство в ней «замкнуто само на себя». Несмотря на свою конечность, края как такового Вселенная не имеет и луч света, распространяясь в пространстве, должен через определенный (большой) промежуток времени возвратиться в исходную точку.

НАСА: Вселенная конечна и невелика

Данные, полученные космическим аппаратом НАСА, озадачили астрономов и с новой остротой поставили вопрос о возможной ограниченности Вселенной. Имеются свидетельства того, что она, кроме того, неожиданно мала (по астрономическим, естественно, масштабам), и только вследствие своеобразного "оптического обмана зрения" нам кажется, что нет ей конца и края. Сумятицу в научном сообществе вызвали данные, полученные американским зондом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), работающим с 2001 года. Его аппаратура измеряла флуктуации температуры реликтового микроволнового излучения. Астрономов, в частности, интересовало распределение величин ("размеров") пульсаций, поскольку оно может пролить свет на процессы, происходившее во Вселенной на начальных стадиях ее развития. Так, если бы Вселенная была бесконечной, диапазон этих пульсаций был бы неограниченным. Анализ полученных WMAP данных о мелкомасштабных флуктуациях реликтового излучения подтверждал гипотезу о бесконечной вселенной. Однако выяснилось, что в больших масштабах флуктуации практически исчезают.Компьютерное моделирование подтвердило, что подобный характер распределения флуктуаций возникает только в том случае, если размеры Вселенной невелики, и в них просто не могут возникнуть более протяженные области флуктуаций. По мнению ученых, полученные результаты свидетельствуют не только о неожиданно малых размерах Вселенной, но и о том, что пространство в ней "замкнуто само на себя". Несмотря на свою ограниченность, края как такового Вселенная не имеет - луч света, распространяясь в пространстве, должен через определенный (большой) промежуток времени возвратиться в исходную точку. Из-за этого эффекта, например, астрономы Земли могут наблюдать одну и ту же галактику в разных частях небосвода (да еще с разных сторон). Можно сказать, что Вселенная - это зеркальная комната, в которой каждый предмет, находящийся внутри, дает множество своих зеркальных образов. По данным моделирования, результаты наблюдений WMAP свидетельствуют о том, что Вселенная представляет собой набор бесконечно повторяющихся додекаэдров - правильных многогранников, поверхность которых образована 12 правильными пятиугольниками. Именно такую форму имеют знакомые всем футбольные мячи. При этом, по мнению астрономов, сходство между "додекаэдровой" моделью Вселенной и данными WMAP просто "потрясающее", и они "соответствовали друг другу гораздо лучше, чем можно было вообразить". Если результаты будут подтверждены, наши взгляды на Вселенную будут нуждаться в серьезной коррекции. Во-первых, она окажется относительно небольшой - около 70 млрд. световых лет в поперечнике. Во-вторых, становится возможным наблюдать всю Вселенную целиком и убедиться в том, что в ней везде действуют одни и те же физические законы.

доп

16. Опишите свойства Вселенной перед большим взрывом. (планковские величины).

ЗНАЧЕНИЕ ПЛАНКОВСКИХ ВЕЛИЧИН

В СОВРЕМЕННЫХ КОСМОЛОГИЧЕСКИХ ТЕОРИЯХ

Согласно «горячей» модели Вселенной, предложенной американцем русского происхождения Георгием Гамовым (1948), расширяющаяся Вселенная имела в прошлом значительно большую, чем сейчас, плотность вещества и температуру. При температуре несколько тысяч кельвинов плазма, состоящая из атомов, ионов и электронов, непрерывно испускающих и поглощающих кванты электромагнитного излучения, находилась в равновесии с излучением столь же высокой температуры. В еще более ранней Вселенной был период, когда образовались сами элементарные частицы. Здесь речь идет о временах, исчисляемых 10^-43 секунды, когда плотности были 10⁹³ г/см³. Рассматривая c, G и h как три равноправные фундаментальные величины, Планк показал, что через них могут быть выражены величины любой размерности. В частности через c, G и h можно выразить единицу

длины

l_пл = (Gh/2πc³)^0,5 = [6,67338·10^-8·6,6260687·10^-27/ 2·3,1415926·(2,997925·10¹⁰)³]^0,5 = 1,616·10^-33 см. (2.1) (квант "начального" масштабного фактора Вселенной)

времени

t_пл = l_пл/c = (Gh/2πc⁵)^0,5 = 1,616·10^-33/2,997925·10¹⁰ = 5,39·10^-44 c. (2.2)

(квант времени — начальный "возраст" классической Вселенной)

В теории Большого взрыва космологи пришли к выводу о правомерности понятия „возраст Вселенной”, о том, что возраст этот должен отсчитываться от момента сингулярности, которому соответствует отрезок времени 10^-43 с тому моменту, когда Вселенная вышла из физически сингулярного планковского состояния и в ней начали господствовать уже известные нам фундаментальные законы природы (ОТО и квантовой механики), сменив неизвестный нам единый закон квантовой гравитации, управлявший Вселенной ранее, в эпоху от 0 до 10^-43 с.

массы

m_пл = (hc/2πG)^0,5 = 6,6260687·10^-27·2,997925·10¹⁰/2·3,1415926·6,67338·10^-8 = 2,1766·10^-5 г. (2.3) (максимально возможная масса элементарной частицы) энергии

m_плс² = (hc⁵/2πG)^0,5 = 2,1766·10^-5·(2,997925·10¹⁰)² = 1,9562·10¹⁶ эрг = 1,9562·10⁹ Dж. (2.4)

плотности

ρ_синг = 2πc⁵/G²h = 2·3,1415926·(2,997925·10¹⁰)⁵/(6,67338·10^-8)2·6,6260687·10^-27 = 5,156·10⁹³ г/см³. (2.5)

температуры

T_пл = Е_пл/k = h/2πt_плk =

6,6260687·10^-27/2·3,1415926·5,39·10^-44·1,3806·10^-16 = 1,417·10³² K. (2.6)

k — постоянная Больцмана.

По мнению М. Планка, полученные им единицы измерения будут всегда сохранять свои значения. В расширяющейся модели Вселенной эти значения величин используют для описания сингулярного состояния Вселенной в момент начала расширения. Считается, что в сторону меньших единиц измерения теряют смысл понятия времени и физического пространства. В современной физике планковские величины отнесены к классу универсальных констант. Считается, что они являются ключом к построению единой теории всех фундаментальных взаимодействий. Действительно, планковские единицы измерений составлены из мировых постоянных, отвечающих за гравитацию (постоянная тяготения G), квантовые явления (постоянная Планка h), электромагнитные явления (скорость света). Электромагнитные явления включают также постоянную тонкой структуры (α = 1/137,036) и элементарный электрический заряд (в системе CГСЭ величина элементарного зарядае = 4,80325·10^-10), которые, следовательно, также могут быть использованы для определения планковских величин. Планковскими величинами оперируют при рассмотрении физических процессов на ранних этапах расширения Вселенной. При единицах измерения, меньших планковских, требуется использование законов теории квантовой гравитации физического вакуума. В рассматриваемой нами статической модели Вселенной планковские единицы измерения пропорциональны величинам, определяемым квантовыми условиями и требованиями ОТО.

Подведем итоги

1. Несимметричность планковских единиц является, по-видимому, фундаментальным свойством материи, исключающим так называемое сингулярное состояние вещества.

2. Теория квантовой гравитации не может быть симметричной, т. е. эффекты ОТО и квантовой теории на уровне элементарных частиц не могут быть величинами одного порядка. Можно определить, например, радиус Вселенной с помощью и ОТО и квантовой теории, но минимальные (элементарные) единицы измерения в обоих случаях будут разными. Элементарный гравитационный радиус (частицы) не может быть равен ее элементарной длине волны.

3. Планковские величины можно получить естественным путем в статической модели Вселенной, а также в различных системах отсчета, связанных, например, с Землей или Солнцем.

4. В единую теорию помимо с, G, h величин мы ввели массы элементарных частиц (протона, электрона) и величину элементарного заряда — m_p, m_e, e.

17. Антропный принцип.

Исследования показывают, что Вселенная, в которой мы живем, удачно приспособлена для нашего существования. Основные свойства Вселенной объясняются значениями нескольких фундаментальных постоянных (гравитационная постоянная, масса протона и электрона, заряд электрона, скорость света и др.).В наблюдаемой Вселенной существует удивительное совпадение, вернее, согласование энергии расширения Вселенной и гравитационной энергии, значения фундаментальных констант гравитационного, сильного, электромагнитного взаимодействий имеют такие значения, что обеспечивают возможность возникновения галактик и звезд, в том числе стабильных, в которых термоядерные реакции протекают в течение многих миллиардов лет. Для иллюстрации связи характеристик Вселенной с физическими константами представьте себе, что произошло бы при изменении значений фундаментальных мировых постоянных. Например, если бы масса электрона была в три-четыре раза выше ее нынешнего значения, то время существования нейтрального атома водородаисчислялось бы несколькими днями. А это привело бы к тому, что галактики и звезды состояли бы преимущественно из нейтронов и многообразия атомов и молекул, их в современном виде просто не существовало бы. Современная структура Вселенной очень жестко обусловлена величиной , то есть разницей в массах нейтрона и протона. Разность очень мала и составляет всего около 10^-3 от массы протона. Однако если бы она была в три раза больше, то во Вселенной не мог бы происходить нуклеосинтез и в ней не было бы сложных элементов. Увеличение константы сильного взаимодействия всего на несколько процентов привело бы к тому, что уже в первые минуты расширения Вселенной водород полностью выгорел бы и основным элементом в ней стал бы гелий. Константа электромагнитного взаимодействия тоже не может существенно отклоняться от своего значения 1/137. Если бы, например, она была 1/80, то все частицы, обладающие массой покоя, аннигилировали бы и Вселенная состояла бы только из безмассовых частиц.Достаточно было бы сравнительно небольшого отличия констант от существующих в действительности, чтобы либо галактики и звезды вообще не успели возникнуть к нашему времени (если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8-10% меньше), либо звезды эволюционировали слишком быстро (если бы она была больше на 8-10%). В соотношении констант обнаружены такие тонкости, что, например, константа сильного взаимодействия обеспечивает протекание ядерного синтеза в недрах звезд с образованием углерода и кислорода, которые поставляются в космос при взрыве сверхновых звезд и служат в дальнейшем материалом для формирования звезд второго поколения типа Солнца и планетных систем. Ясно, что даже небольшого отклонения от константы сильного взаимодействия было бы достаточно, чтобы жизнь на Земле оказалась невозможной. Если бы величины этих констант несколько отличались от их значений, то свойства Вселенной были бы совсем другими. Эти самые свойства являются условиями возникновения той формы жизни, которая существует на Земле. Сущность антропного принципа в том, что жизнь является неотъемлемой частью Вселенной, естественным следствием ее эволюции. Мы видим, таким образом, что наша реальная Вселенная поразительно приспособлена для возникновения и развития в ней существующей формы жизни. Можно сказать, что нам просто повезло - константы в Метагалактике оказались благоприятными для возникновения жизни, поэтому мы существуем и познаем Вселенную. Но наряду с такой Метагалактикой имеются многие другие с иными константами, с другим распределением материи, геометрией и даже, возможно, с другими размерностями пространства, совершенно неподходящими для жизни, с условиями, которые трудно вообразить. Другие Метагалактики - это миры иных констант. Некоторые из них совсем непохожи на нашу Вселенную, но вполне возможно, что в каких-то метагалактиках есть и разумные существа.

Суть антропного принципа, сформулированного Г.М. Идлисом из Института истории естествознания РАН в 1958 году, в следующем: Вселенная такова, какой мы ее видим, поскольку в ней существуем мы, то есть наблюдатели, способные задаться вопросом о свойствах Вселенной. При других параметрах во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь в известных нам формах. Выше было отмечено, что даже небольшие изменения фундаментальных постоянных приводят к качественным изменениям свойств Вселенной, в частности к невозможности существования сложных структур, а значит, и жизни.

18. Можно ли гипотезу о существовании внеземных цивилизаций считать научной?

Внеземны́е цивилиза́ции — гипотетические цивилизации, отличные от нашей, которые возникли и развивались не на Земле. Существование (равно как и несуществование) внеземных цивилизаций в настоящее время строго не доказано, однако статистически возможно.^{[1][2][3][4][5][6][7]} Понятие используется главным образом в фантастике иуфологических теориях.

Происхождение гипотезы

Видными сторонниками мнения о существовании разумных существ на других планетах были философы и ученые эпохи Возрождения Николай Кузанский, Джамбатиста Бенедетти, Понтюс де Тиар, Джордано Бруно. В XVII веке идея внеземных цивилизаций приобрела поддержку в связи с распространением гелиоцентрической системы мираКоперника и изобретением телескопа Галилеем. На Луне были обнаружены горы и долины, и было сделано предположение о существовании лунных аборигенов — «селенитов» (по аналогии с тем, что при географических открытиях той поры даже на многих удалённых островах в океанах обнаруживались аборигены, оттого неудивительно было бы предположить, что люди живут повсюду, в том числе и на Луне). Позже было высказано предположение о существовании марсиан. По мере исследования Солнечной системы предполагаемое местоположение внеземных цивилизаций переносилось в глубь космоса. Гипотеза о существовании внеземных цивилизаций следует из представлений о естественном происхождении жизни на Земле и её эволюции. Если возникновение жизни, а затем и разумной жизни — естественный процесс, то подобное могло произойти и в любом другом месте, где есть подходящие условия. Хотя, по современным представлениям, остальные планеты нашей системы, скорее всего, безжизненны, Солнечная система не единственная: Солнце — одна из тысяч миллиардов звёзд нашей галактики. Исследования показывают, что вокруг многих других её звёзд также обращаются планеты (которые называютэкзопланетами). Сама наша галактика — также не единственная. В телескопы наблюдаются миллиарды галактик, многие из которых очень похожи на нашу.

Астрофизика.

19. Что изучает астрофизика?

Астрофи́зика (от греч. αστρον — «светило» и φύσις — «природа») — наука на стыке астрономии и физики, изучающая физические процессы в астрономических объектах, таких как звёзды, галактики и т. д. Физические свойства материи на самых больших масштабах и возникновение Вселенной изучаеткосмология.

Астрофизика — учение о строении небесных тел. Астрофизика есть таким образом часть астрономии, занимающаяся изучением физических свойств и химического состава Солнца, планет, комет или неподвижных звёзд и туманностей. Главные методы Астрофизики: спектральный анализ, фотография ифотометрия вместе с обыкновенными астрономическими наблюдениями. Спектроскопический анализ составляет область, которую правильнее было бы назвать астрохимией, химией небесных светил, так как главные указания, даваемые спектроскопом, касаются химического состава изучаемых светил. Фотометрические и фотографические исследования выделяются иногда в особые области астрофотографии иастрофотометрии. Астрофизику не следует смешивать с физическою астрономией, каковым именем принято означать теорию движения небесных светил, то есть то, что также носит название небесной механики. К Астрофизике относят также исследование строения поверхности небесных светил, специально Солнца и планет, насколько это возможно из телескопических наблюдений над этими телами. А. есть еще совершенно юная наука. Самое название её существует только с 1865 и предложено Цельнером. Астрофизическиеобсерватории существуют ещё только в очень немногих странах. Из них особенно знамениты Потсдамская обсерватория под управлением Фогеля и Медонская под управлением Жансена. В Пулкове также устроено астрофизическое отделение, во главе которого стоит Гассельберг.В настоящей статье мы изложим историю и главные результаты астроспектроскопии, или того отдела Астрофизики, который состоит из приложения спектрального анализа к изучению небесных тел.

Первые исследования спектра Солнца были предприняты одним из изобретателей спектрального анализа,Кирхгофом, в 1859 г. Результатом этих исследований был рисунок солнечного спектра, из которого можно было определить уже с большою подробностью химический состав солнечной атмосферы. Раньше Кирхгофа высказывались только иногда отдельные предположения о возможности анализа солнечной атмосферы посредством спектроскопа и в особенности о существовании на Солнце натрия вследствие найденной в спектре его тёмной линии D натрия. Такие предположения высказывались, напр., Фуко в Париже, Стоксом в Кембридже. Между тем ещё незадолго до этого Огюст Конт высказал в своей "Положительной философии" убеждение в невозможности когда бы то ни было узнать химический состав небесных тел, хотя уже в 1815 г.Фраунгофер знал о существовании тёмных линий в спектре Солнца и о существовании характеристических спектров у некоторых отдельных звезд Сириуса, Капеллы, Бетейгейзы, Проциона, Поллукса. После первых исследований Кирхгофа спектральным анализом небесных тел занялись с большим усердием несколько астрофизиков, которые вскоре представили чрезвычайно обстоятельные исследования спектров Солнца и неподвижных звезд. Ангстром (вернее, Онгстром) изготовил чрезвычайно точный атлас солнечного спектра,Секки произвел обозрение большого числа звезд посредством спектроскопа и установил четыре типа звездных спектров, Геггинс начал ряд исследований над спектрами отдельных ярких звезд. Область применения спектроскопа постепенно расширялась. Геггинсу удалось наблюдать спектр некоторых туманностей и подтвердить уже неопровержимым образом предположение о существовании двух типов туманностей - звездных, состоящих из куч звезд, которые при достаточной оптической силе инструмента могут быть разложены на звезды, и газообразных, действительных туманностей, относительно которых можно думать, что они находятся в фазе образования отдельных звезд путем постепенного сгущения их вещества. С середины 60-х годов изучение поверхности Солнца посредством спектроскопа во время затмений и вне их вошло в состав непрерывных наблюдений, производящихся в настоящее время во многих обсерваториях. Геггинс, Локьер в Англии, Жансен во Франции, Фогель в Германии, Таккини в Италии, Гассельберг в Россиии др. дали обширные исследования, уяснившие строение верхних слоев солнечной атмосферы (см. Солнце). В то же время с 1868 года по мысли Геггинса спектроскоп был применен и к исследованию собственных движений звезд по направлению луча зрения посредством измерения перемещений линий их спектров измерения, которые в настоящее время также производятся систематически в Гринвичской обсерватории. Принцип Допплера, лежащий в основании этих измерений, был уже несколько раз проверяем экспериментально измерениями перемещений солнечного спектра и послужил Локьеру в его измерениях перемещений различных линий спектра Солнца к установлению его гипотезы о сложности химических элементов. Спектры комет, падающих звезд, метеоритов, исследованные разными астрономами, а в последнее время в особенности Локьером, дали уже много весьма важных фактов в руки астроному и в значительной степени послужили к уяснению происхождения и развития звезд и солнечной системы.

Астрофизика шагает, именно в настоящее время, большими шагами вперед, и следует думать, что в ближайшем будущем раскрытые ею факты послужат к установлению более полной космогонической теории, чем та, которая передана нам предыдущими поколениями.

20. Какова должна быть скорость звездолета, чтобы он смог вырваться из черной дыры?

21. Что такое звезда?

Звезда́ — небесное тело§, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции§. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакции. Каждая звезда — это огромный светящийся газовый шар, как наше Солнце. Звезда светит потому, что выделяет колоссальное количество энергии. Эта энергия образуется в результате так называемых термоядерных реакций.

22. Типы звезд.

Звезды образуются из больших скоплений газа в космосе. В самом начале их формирования эта плотная масса достигает очень высоких температур 10000000-20000000градусов. Этого достаточно для начала ядерных реакций для превращения водорода в гелий.

Красный гигант Это звезда с относительно не большой массой, проходящая последние этапы своей жизни. Как правило, звезда превращается в красного гиганта после полного расхода водорода в ядре. После превращения звезда увеличивается в размерах, температура падает, вследствие чего, происходит замена жёлтого цвета звезды на красный.

Белый карлик

Это звёзды не большого диаметра, обладающая высокой плотностью. Он представляет собой конечную стадию эволюции звезды при отсутствии вспыш

Квазар

Это объект, выделяющий гигантское количество энергии(пример:равносильно энергии около 100галактик).

Существует предположение о том, что квазары находятся в центре отдалённых галактик. Так же предполагается, что в центре квазаров находятся сверхмассивные чёрные дыры. Обычно излучение квазаров является столь мощным, что затмевает собой окружающую галактику. Кроме оптического, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучения они рождают потоки быстрых элементарных частиц – космических лучей, которые, распространяясь в магнитных полях, создают радиоизлучение квазара. Потоки космических лучей обычно покидают квазар в виде двух противоположно направленных струй, создавая два «радиооблака» по разные стороны от квазара. Модель квазара, позволяющая объяснить его наблюдаемые свойства, такова: вокруг массивного компактного объекта (вероятно, черной дыры) вращается газовый диск. Его центральная горячая часть является источником электромагнитного излучения и быстрых космических частиц, которые могут вылетать только вдоль оси диска и поэтому формируют два противоположно направленных потока.

Сверхновая

Это сильный взрыв, в результате которого сверхгигант почти полностью уничтожается. После взрыва может остаться ядро звезды, которое превратиться в чёрную дыру или нейтронную звезду. Большое количество энергии, выброшенное во время взрыва образует свет, который может быть мощнее света окружающих галактик продолжительное время.

Нейтронные звёзды

Это очень маленькие плотные тела, с массой превышающей солнечную. Нейтронные звёзды получили такое название потому, что в основном состоят из нейтронов. Из-за высокой температуры вещество в ядре ионизировано(электроны существуют отдельно от ядер). Нейтронные звёзды являются конечным результатом эволюции звезды большой массы. После взрыва, как правило, образуется пульсар или чёрная дыра.

Звезда-сверхгигант

Это звезда, масса которой больше солнечной в 10 раз. Как правило из-за большой массы они взрываются и превращаются в сверхновые звёзды.

Пульсары

Это пульсирующий источник радиоизлучения, быстро вращающаяся вокруг своей оси нейтронная звезда. Издаваемые ей радиосигналы ловятсяи на Земле.

23. Что такое черная дыра?

Чёрная дыра́ — область в пространстве-времени§, гравитационное притяжение§которой настолько велико, что покинуть§ её не могут даже объекты, движущиеся соскоростью света§ (в том числе и кванты§ самого света§).

24. Свойства Солнца.

Солнце - типичная звезда, свойства которой изучены подробнее и лучше, чем других звезд, благодаря ее исключительной близости к Земле. В этой главе мы не только кратко рассмотрим имеющуюся информацию о Солнце, но и несколько подробнее те его свойства, которые характерны для всех звезд, что окажется весьма полезным при изучении их физической природы.

Коротко физические свойства Солнце являет собой раскалённый газовый шар высоконагретой плазмы с поверхностной температурой в 6000 градусов. По составу, свыше 73% приходится на водород, 25% на гелий и оставшиеся 2 процента на оставшиеся химические элементы. Плотность звезды широко варьируется: если внешняя оболочка сильно разряжена, то в центе значения превышают 150гр/см3, что почти в 14 раз выше плотности свинца! В среднем она составляет 1.4 грамма на кубический сантиметр. Диаметр в 109 раз больше земного и достигает 1.4 миллионов километров. Вращение вокруг оси весьма примечательно: на экваторе оно равняется 25 суткам, а в районе полюсов достигает 30. Это наглядно доказывает, что Солнце вращается не как твердое тело.

Масса Солнца 1,989× 10³⁰ кг, в 333434 раз превышает массу Земли и в 750 раз - всех планетных тел Солнечной системы. Радиус Солнца 695990 км, в 109 раз больше земного. Средняя плотность солнечного вещества 1409 кг/м³, в 3,9 раза ниже плотности Земли. Ускорение силы тяжести на экваторе 279,98 м/с² (28 g). Экватор Солнца наклонен под углом 7,2њ к плоскости эклиптики. Сидерический период вращения на экваторе равен 25,38 суток и увеличивается по направлению к полюсам (до 32 суток на широте 60њ ). Внешним слоям Солнца присуще дифференцированное вращение, свойственное жидким и газообразным телам. Солнце обладает магнитным полем со сложной структурой средней напряженностью 1-2 Гс. Возраст Солнца около 5 млрд. Лет. Видимая звездная величина (блеск) Солнца -26,6^m. Мощность общего излучения Солнца 374× 10²¹ кВт, среднее значение солнечной постоянной 0,13 Дж/с× см². Светимость Солнца 4× 10²⁰ Вт. Земля получает 1/2000000000 часть солнечной энергии: на площадку в 1 м², перпендикулярную солнечным лучам за пределами земной атмосферы приходится 1,36 кВт лучистой энергии. Температура видимой поверхности (фотосферы) Солнца 5770 К. Спектральный класс Солнца G2, абсолютная звездная величина + 4,96^m. Химический состав Солнца: водород - 71 %, гелий - 26,5 %, остальные элементы 2,5 %. Солнце не содержит в своем составе неизвестных на Земле химических элементов. Агрегатное состояние солнечного вещества – ионизированный атомарный газ (плазма). Вглубь Солнца, с увеличением температуры и давления, степень ионизации растет вплоть до полного разрушения атомов в ядре Солнца.

25. Чем звезда отличается от планеты?

1й вариант

Газ, который находится в туманностях напротяжении миллионов лет, с помощью силы гравитации, скапливается в одной точке таким образом формируя всё больший и больший , так сказать, клубок. Через длительный период этот клубок становится настолько большим что газы достигают критической температуры и взрываются тем самым формируя новую звезду. Материал который остался может сформировать планеты, это тоже может быть газ или камни, которые формируют газовые и каменные планеты соответственно. Фактически что звёзды что планеты проходят одну и ту же стадию формирования, но отличия в том что звезда намного больше массой чем планеты поэтому на ней могут проходить термоядерные реакции которые излучают свет и радиацию а планеты имеют массу намного меньше и такие процессы на ней невозможны поэтому они просто вращаются вокруг звезды. В общем все то что мы видим в ночном небе, все эти сверкающие точечки и есть звёзды (иногда правда можно застать и марс с венерой на ночном небе, и они будут выглядит точно так же как и далёкая звезда но это уже нюансы так сказать.. невооруженным глазом разницу не заметить. )

2й вариант

Различие между планетой и звездой. 1. Размер. Звезда в большинстве случаев больше в диаметре, чем планета. 2. Масса. Масса звезды намного превосходит массу планеты. 3. Химический состав. Звезда содержит в основном легкие элементы, планета содержит как легкие, так и тяжелые элементы. 4. Температура. Температура планеты много ниже температуры звезды. Поэтому спектр излучения планет простирается до инфракрасного излучения включительно. Звезды излучает в видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении. 5. Яркость и светимость. Звезды сами излучают свет, а планеты отражают падающий на их поверхность свет (или отражают его из-за наличия газовой оболочки). 6. Химические реакции. В звездах протекают ядерные и термоядернве реакции во всем объеме звезды, на планетах (не на всех) возможны только ядерные реакции и то только внутри ядра планеты. 7. Движение в пространстве. Планеты движутся вокруг звезд по эллипстической траектории. Планеты могут иметь один или несколько спутников. 8. Солнце - это звезда. Относится к классу желтых звезд. (Температура у Солнца не очень высокая и не очень низкая).

Звезды - это то что отражает свет, и таким образом светится Планета - тело в виде шара в космосе, которое движется по орбите, вокруг солнца

3й вариант

Планета - космическое тело: - совершающее движение по близкой к круговой орбите вокруг звезды; - имеющее форму близкую к шару; - светящееся отраженным светом. Звезда - гравитационно-связанная и пространственно-обособленная масса вещества во Вселенной, в которой на некотором интервале времени происходят термоядерные реакции синтеза химических элементов. Звезда представляет собой самосветящийся плазменный шар. Звезды: - содержат основную часть вещества Вселенной; - различаются по светимости, массе, температуре поверхности и химическому составу. 4й вариант

Разница между ними примерно такая же, как между Солнцем и Землей. Звезды - это небесные тела, в общем подобные нашему Солнцу: гигантские газообразные шары с очень высокой поверхностной температурой - от 2000 до 40000 - и еще более высокой в центре. По всей вероятности достигающей нескольких десятков миллионов градусов. Массы звезд велики, обычно они в несколько сот тысяч раз больше массы Земли, тогда как планеты - это тела сравнительно малой массы и небольших размеров. Однако принципиальное различие между планетой и звездой заключается в том, что звезды светятся, в то время как планеты являются темными телами. Планеты видимы только тогда, когда их освещает какое-нибудь другое тело, например в нашей системе - Солнце. Звезды светятся в результате определенных процессов, которые происходят в их недрах и которые мы называем ядерными реакциями (в планетах эти процессы не возникают или происходят в малом масштабе). Во время этих процессов легкие элементы, главным образом водород, превращаются в тяжелые. При этом выделяется огромное количество энергии в виде коротковолнового излучения, которое мы называем светом. Благодаря непрерывному выделению большого количества энергии звезда сохраняет очень высокую температуру, обеспечивающую дальнейший процесс реакции, выделяющей новые количества энергии. Таким образом, звезды светят в течение миллионов и даже миллиардов лет, почти не изменяясь.

5й вариант

Разница между ними довольно большая, хотя на первый взгляд и не заметная. Чтобы было более наглядно, представьте наше Солнце и Землю. Солнце - это самая настоящая звезда. А вот Земля - планета. И теперь все различия мы рассмотрим относительно них. Самое первое и самое главное - звезда излучает свет. На небесном небоскрёбе это смотрится как мерцание. А планета свет только отражает. Сами по себе они являются тёмными телами и если на них свет не будет попадать, то и увидеть их будет невозможно. Во-вторых, звёзды имеют гораздо большую температуру, чем планеты. На поверхности звёзд температура колеблется от 2000 до 40000 градусов, не говоря уже о центре, где она возможно может достигать миллионов градусов. Пока ещё это точно не известно, так как современной науке не известно ни одного прибора, который смог бы выдержать такие температуры. В-третьих, масса звёзды намного выше массы планет. Как правило, все звёзды это весьма массивные тела. А вот планеты гораздо более меньшие. В-четвёртых, планеты движутся относительно звёзд. Абсолютно также как наша Земля вокруг солнца. А звёзды остаются неподвижными относительно планет. Другими словами, планеты движутся вокруг своих звёзд и обязательно по эллиптической траектории. Это заметно, если за звёздным небом наблюдать на протяжении нескольких ночей подряд. Этим объясняется и то, что в отличии от звёзд, планеты "показывают" различные фазы точно так, как и луна. В-пятых, по химическому составу планета содержит как твёрдые, так и лёгкие элементы. А вот звезда преимущественно только лёгкие. В-шестых, планеты часто имеют от одного до сразу нескольких спутников, а вот звёзды таковые никогда не имеют. Хотя, конечно отсутствие спутника ещё не факт, что это не планета.И в-седьмых, на всех звёздах обязательно протекают термоядерные или ядерные реакции. На планетах таких реакций не наблюдается. В исключительных случаях только ядерные и очень-очень слабые и то, только на ядерных планетах.

26. Через сколько лет ожидается вспышка сверхновой в нашей галактике?

В нашей Галактике вспышки сверхновых наблюдаются в среднем раз в 30 — 100 лет. Пожалуй, мы могли бы каждый век нашей истории называть именем взорвавшейся в ту пору звезды. Впрочем, в последние несколько тысяч лет что-то не помнится, чтобы эти космические фейерверки принесли нам хоть какую-то беду.

Вспышки сверхновых. Другие звезды, которые имеют большую массу, чем Солнце, живут несколько иначе. На определенной стадии они могут взорваться, выделив при этом чудовищную энергию (астрономы называют такой процесс вспышкой сверхновой). Было выяснено, что имеются две причины таких вспышек. На последней стадии жизни у звезды прекращаются ядерные реакции и она превращается в плотный объект - белый карлик (БК). Но если около БК имеется соседняя звезда, то вещество этой звезды может перетекать на БК. При этом на поверхности БК опять начинаются термоядерные реакции, выделяющие громадную энергию. Такой механизм вспышки работает для сверхновых типа SNI. Другой тип сверхновых (SNII) объясняется эволюцией звезды массы более десяти масс Солнца. Термоядерные реакции сопровождаются превращением водорода в более тяжелые элементы. На каждой стадии выделяется энергия, нагревающая звезду. Tеория предсказывает, что при достижении образования железа последовательность реакций прекращается. Внутренняя часть железного ядра в течение секунды сжимается. Когда внутренняя часть звезды достигает ядерных плотностей, она отскакивает от центра, сталкиваясь с еще коллапсирующей внешней частью ядра. Возникающая ударная волна разносит всю звезду. Выделяемая энергия за 1 с будет чудовищной, равной энергии, излученной 100 солнцами за 109 лет. Некоторые астрономы (И.С. Шкловский и Ф.Н. Краcовский) полагали, что такой взрыв мог произойти у близкой к Солнцу звезды 65 млн лет назад. Согласно сценарию, описанному этими авторами, выброшенное вещество после взрыва через несколько тысяч лет достигло Земли. Оно содержало релятивистские частицы, которые при попадании в атмосферу Земли вызвали интенсивный поток вторичных космических частиц, которые при достижении поверхности Земли повысили радиоактивность в 100 раз. Это неизбежно привело бы к мутациям в живых организмах с последующим их исчезновением. Вероятность глобального влияния на Землю такого взрыва в будущем зависит, во-первых, от того, насколько часто происходят вспышки сверхновых в нашей Галактике, и, во-вторых, от критического расстояния r до звезды. Основываясь на наблюдаемых данных, известный специалист по статистике звезд С. Ван дер Берг пришел к выводу, что за каждый 1 млрд лет в объеме нашей Галактики в 1 кпк3 происходят в среднем 150 000 вспышек сверхновых. Если взять за критическое расстояние до звезды в r = 10 световых лет, то легко получить, что, для того чтобы в объеме такого радиуса произошла одна вспышка, необходимо время в 60 млрд лет. Эта величина существенно больше возраста Земли. Таким образом, маловероятно, что биотические кризисы можно объяснить явлением вспышки. В будущем такая вспышка также не очень вероятна. Однако все же следует отметить, что приведенные рассуждения основаны на средних оценках. Для примера отметим, что звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона может вспыхнуть через несколько тысяч лет. Другая звезда - h Car вспыхнет через 10 000 лет. К счастью, расстояния до них достаточно велики - 650 и 10 000 с световых лет.

27. Как называется наша Галактика? Млечный путь

28. Почему хорошо, что Земля третья планета от Солнца?

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась изсолнечной туманности§ около 4,54 миллиардов лет назад,[18][19][20][21]и вскоре после этого приобрела§ свой единственный естественный спутник§ — Луну§. Жизнь§ появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад§. С тех пор биосфера§ Земли значительно изменилаатмосферу§ и прочие абиотические факторы§, обусловив количественный рост аэробных§ организмов, так же как и формирование озонового слоя§, который вместе с магнитным полем Земли§ ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Учитывая период полураспада радиоактивных элементов, радиация, обусловленная самой земной корой, снизилась ещё более значительно. Кора§ Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит§, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во многомиллионов лет§. Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан§[22], остальную часть поверхности занимаютконтиненты§ и острова§. Жидкая вода§, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует§ на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией§, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое ядро§, предположительно, железное.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами)§ с другими объектами в космосе§, включая Солнце§ и Луну§. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 дней. Этот отрезок времени — сидерический год§, который равен 365,26 солнечным суткам§. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год§ (365,24 солнечных суток). Сутки сейчас составляют примерно 24 часа[23].

29. Где в Галактике находится Солнечная система?

Солнечная система является частью Млечного Пути — спиральной галактики, имеющей диаметр около 30 тысяч парсек (или 100 тысяч световых лет) и состоящей из приблизительно 200 миллиардов звёзд. Мы живём вблизи плоскости симметрии галактического диска (на 20-25 парсек выше, то есть севернее него), на расстоянии около 8 тысяч парсек (27 тысяч световых лет) от галактического центра (то есть практически на полпути от центра Галактики к её краю), на окраине рукава Ориона — одного из спиральных рукавов Млечного Пути. Помимо кругового движения по орбите, Солнечная система совершает вертикальные колебания относительно галактической плоскости, пересекая её каждые 30—35 миллионов лет и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии"

30. С какой скоростью движется Земля вокруг Солнца?

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/сек. Скорость колеблется от 30,27 км/сек (вперигелии) до 29,27 км/сек (в афелии)^[70]

31. С какой скоростью движется Солнце вокруг ядра Галактики?

Солнце также движется вокруг ядра Галактики со скоростью примерно 230-250 км/сек и совершает полный оборот за 180-200 млн. лет.

32. Три типа возможных космических цивилизаций.

Непреодолимые трудности такой направленной радиосвязи должны быть очевидными не только нам, но и всяким высокоразвитым существам. Поэтому, как считает Н. Кардашев, цивилизация, решившая поведать о своем существовании другим разумным обитателям космоса, должна использовать для этой цели изотропные, то есть «всенаправленные», радиопередатчики. Антенны современных земных радиотелескопов снабжены параболическими зеркалами, благодаря чему прием (как и в радиолокаторах) возможен только в определенном направлении. Изотропный радиопередатчик посылает радиоволны во всех направлениях. При достаточно большой мощности земного передатчика его радиоизлучение может охватить всю наблюдаемую часть космоса и (при условии, что приемники инопланетян достаточно чувствительны) быть принято всеми цивилизациями не только нашей галактики, но и других звездных систем. И наоборот, если такими передатчиками обладают хотя бы некоторые из цивилизаций в радиусе изученной части космоса, то их передача в принципе может быть услышана на Земле. Такова принципиальная сторона идеи Н. Кардашева. Ее преимущества по сравнению с проектом «ОЗМА» очевидны: радиопозывные адресуются не конкретной звезде, а сразу всем звездам в изучаемой части вселенной. В каждой же галактике, похожей на нашу, десятки миллиардов звезд, а в изучаемой части космоса – десятки миллиардов галактик. Значит, изотропные радиосигналы охватят сразу примерно 1020 звезд – число, не поддающееся нашему воображению! Даже самые крайние скептики не решатся утверждать, что среди этого невообразимо большого количества звезд не найдется ни одной, согревающей своими лучами высокоразвитую цивилизацию. Таким образом, изотропным космическим радиопередачам заведомо обеспечен успех: при достаточной мощности передатчика посланные сигналы практически наверняка будут кем-то уловлены.

Быстрый прогресс радиофизики за последнее время не оставляет никаких сомнений в том, что уже в обозримом будущем удастся создать на Земле радиопередатчики для весьма дальней космической радиосвязи. Цивилизации, значительно превосходящие по техническому уровню земную, возможно, уже имеют передатчики любой мощности. Разместив огромное количество таких передатчиков по всей планетной системе так, чтобы они со всех сторон окружали центральную звезду (один из возможных вариантов), можно обеспечить изотропность радиопередачи. В своей работе советский ученый приводит любопытные количественные расчеты, подтверждающие основную идею. В настоящее время человечество ежесекундно расходует энергию в количестве около 4 • 10 19 эрг, причем, по данным статистики, ежегодный прирост этой величины составляет 3 – 4%. Нетрудно подсчитать, что через 3 200 лет ежесекундное потребление энергии человечеством возрастет до 4 * 1033 эрг, что равно количеству энергии, которую Солнце излучает каждую секунду. А через 5 800 лет человечество ежесекундно будет тратить столько энергии, сколько ее за то же время излучает 100 миллиардов звезд! Из каких природных источников удастся черпать человечеству такое количество энергии – особый вопрос. Возможно, ими будут термоядерные реакции, или солнечная энергия, или какие-то иные, пока неведомые нам природные энергетические ресурсы. Во всяком случае, не видно причин, которые могли бы задержать прогресс энергетики космических цивилизаций. Интересно другое. С точки зрения энергопотребления Н. Кардашев предлагает «рассортировать» технологически развитые космические цивилизации на три основных типа. К цивилизациям I типа он относит те, которые по техническому уровню сходны с земной (ежесекундное энергопотребление 4 . 1019 эрг). Более развиты цивилизации II типа, для которых энергопотребление составляет 4 . 1033 эрг в секунду. Можно думать, что такого рода цивилизации полностью овладели энергией своей звезды для практических нужд. Наконец, мыслимы цивилизации высшего, III типа, овладевшие энергетическими ресурсами в масштабе своей галактики. Для них ежесекундное потребление энергии составляет 4 . 1044 эрг. К сожалению, цивилизация I типа, в том числе и земная, способна лишь на пассивное «прослушивание» космоса. Но у других, более развитых цивилизаций вполне можно предположить гуманное стремление поведать о себе и своих знаниях младшим, менее развитым братьям по разуму. Говоря яснее, такие энергетически богатые цивилизации способны небольшую часть своей энергии употребить на изотропные космические радиопередачи. Расчеты, проведенные Н. Кардашевым, поразительны. Оказывается, уже при современном уровне земной радиофизики изотропная радиопередача цивилизации II типа могла бы быть принята с расстояний по крайней мере в 10 миллионов световых лет, а передача цивилизации III типа – в пределах наблюдаемой части вселенной! Иначе говоря, если среди ближайших галактик есть хотя бы одна цивилизация II типа, а в наблюдаемой части космоса хотя бы одна цивилизация III типа, то их изотропная радиопередача может быть принята на Земле!

33. Попытайтесь научно аргументировано обосновать свою точку зрения на вопрос о том, одни ли мы во Вселенной?

Научно-технический прогресс

Представления о научно-техническом прогрессе дают возможность предположить, что внеземные цивилизации могут быть гораздо более развитыми, чем наша, поскольку человек появился достаточно поздно по меркам возраста Вселенной. Этой точке зрения во многом способствует связывание с ними феномена НЛО. Не исключено, однако, что наша цивилизация, наоборот, является первой и самой развитой во Вселенной. Наше Солнце — звезда третьего поколения, сформировавшаяся из остатков образовавшихся после взрывов сверхновых второго поколения, которые, в свою очередь, образовались из звёзд первого поколения, которые появились непосредственно после Большого взрыва. Планеты вокруг звёзд первого поколения не могли содержать тяжёлые элементы, поэтому на них жизнь могла не возникнуть. Звёзды второго поколения также не были достаточно богаты тяжёлыми элементами. Для развития звёзд первого и второго поколения, вплоть до их превращения в сверхновые, в недрах которых и образуются тяжёлые элементы, необходимо было порядка нескольких миллиардов лет. Солнечная система существует 4,6 млрд лет, из которых примерно 4 млрд ушло на возникновение и эволюцию жизни до человека. С учётом того, что Вселенной «всего» 13,7 млрд лет, получается, что наша цивилизация сформировалась довольно рано.

Причины поиска контакта и возможные следствия

Многие люди с воодушевлением относятся к мысли о контакте между нашей и иной цивилизациями, возлагая на внеземные цивилизации надежды на разрешение наших извечных проблем — нужды, болезней, смерти, перенаселённости Земли и др. Контакты между разными цивилизациями в земной истории часто давали толчок развитию торговли, экономики и культуры. Но довольно часто народы, стоящие на более низкой ступени развития, либо порабощались, либо уничтожались вообще (стоит только вспомнить геноцид индейцев в Америке, обращение в рабство негров Африки, разграбление колоний, эксплуатацию коренного населения). Хотя можно предположить, что некоторый уровень развития предполагает недопустимым военное разрешение противоречий, всё же полностью исключать этот вариант нельзя. В любом случае, влияние более развитых цивилизаций очень велико, хотя подчастую оно приводит к деградации и забвению собственного культурного наследия.

Принципиальная возможность контакта

Непосредственный контакт при текущем уровне научно-технического прогресса невозможен из-за огромных межзвёздных расстояний, если только иные цивилизации не владеют гиперпространственными технологиями. Даже самая ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится на расстоянии примерно 40 трлн. км, и чтобы долететь до неё, даже с максимально возможной скоростью — скоростью света, космическим аппаратам потребовалось бы около четырех земных лет. При этом совсем не обязательно, что в окрестностях самой близкой звезды присутствуют живые организмы. Расстояния же до других звёзд — в тысячи и десятки тысяч раз больше, не говоря уж о других галактиках. Тем не менее, в принципе, возможен контакт на расстоянии. Уже неоднократно производились попытки посылать в космос сигналы, которые могли бы быть приняты и расшифрованы внеземными цивилизациями. Наиболее известный из таких проектов — METI. Однако, даже если предполагаемые «братья по разуму» смогут принять наш сигнал, есть вероятность, что они настолько отличаются от нас, что не смогут понять его. Советский астроном И. С. Шкловский в своей книге «Вселенная, жизнь, разум» обосновывает чрезвычайно низкую вероятность одновременного существования человечества и другой похожей высокоразвитой цивилизации^[8].

Парадокс «Великого Молчания»

К настоящему времени нет точного научного подтверждения существования внеземных цивилизаций, что, в сочетании со статистическими выводами о широком распространении разумной жизни во Вселенной, создаёт так называемый парадокс «Великого молчания Вселенной» Ферми. Среди возможных разрешений парадокса можно выделить следующие: внеземных цивилизаций просто не существует: по каким-то причинам человечество — уникальное явление; либо по каким-то причинам цивилизации достаточно быстро гибнут сами собой — например, в результате войн, природных, экологических или социальных катастроф; внеземные цивилизации существуют, но расположены в удалённых частях Вселенной, и из-за огромных расстояний контакт с ними невозможен; внеземные цивилизации существуют, их уровень близок к нашему, и они более склонны наблюдать, выискивая чужие сигналы, чем подавать свои (по энергетическим или другим причинам). внеземные цивилизации существуют, однако уровень их развития слишком низок, чтобы связаться с нашей цивилизацией. внеземные цивилизации существуют, однако уровень их развития слишком высок, чтобы связываться с Земной цивилизацией, внеземная цивилизация не контактирует с Земной по причине отсутствия интереса к нашей цивилизации, вследствие отсталости наших принципов дальней космической связи (другими словами — будете ли вы разговаривать с муравьём?), или по причине проводимой политики невмешательства. (Данная теория хорошо описана братьями Стругацкими в научно-фантастической повести «Пикник на обочине»). внеземные цивилизации существуют, контакт возможен и состоялся, однако заинтересованные влиятельные силы внутри нашей цивилизации скрывают факт контакта. Эта теория заговора активно эксплуатируется в фантастической литературе и кинематографе. внеземные цивилизации существуют, но не испытывают интереса к космическим исследованиям, космонавтика и поиск сигналов с других звёзд — «быстро проходящее увлечение», внеземные цивилизации существуют, но не посещают нашу планету, так как имеют принципиально другую природу (например, плазмоидная жизнь, которая возможна лишь в определенных условиях при высоких температурах), внеземные цивилизации существуют, но не посещают другие планеты, поскольку их информационные и коммуникационные технологии позволяют им наблюдать за интересующими их феноменами (или даже оказывать на них влияние) на других планетах удалённо, поэтому они не видят смысла в физическом перемещении к этим объектам, внеземные цивилизации достигают технологической сингулярности и самоизолируются, теряя при этом интерес к исследованию Вселенной.

Практический поиск

Поиски внеземного разума организованы в направлении обнаружения возможных проявлений и следов деятельности внеземных цивилизаций. Так, с 1971 года работает проект SETI, в рамках которого учёные пытаются обнаружить активность внеземных цивилизаций в радиодиапазоне. У проекта SETI есть общественное распространение в виде программыSETI@Home. Есть также теоретические предположения о возможности использования внеземными цивилизациями помимо звездолётовколоний О’Нейла, сфер Дайсона и других астроинженерных сооружений, которые могут быть обнаружены средстваминаблюдательной астрономии, в том числе спутниками-телескопами типа Хаббл, Wise и др. После появления близкого к программе SETI интернет-ресурса обзора Вселенной WikiSky, поиски НЛО и других проявлений внеземного разума в космосе стали доступны не только астрономам и участникам проекта SETI и программы SETI@Home, но и ещё более широким массам. В конце 2010 г в СМИ и у общественности мира возникло широкое обсуждение обнаружения в WikiSky подозрительных артефактов, которые стали называть возможными летящими к Земле огромными инопланетными кораблями^[9].

Пока человечество устремляет свой взор в отдалённую вселенную и открывает всё больше и больше планет за пределами Солнца, многие интересуются, насколько типична наша солнечная система. В последнее время очень часто учёные, занимающиеся поиском новых планет, говорят о том, что открытие новых миров, подобных земному, не за горами. Однако новое исследование позволяет предположить, что наш мир, возможно, редкость. Группа астрономов наблюдала за звёздами типа Солнца в открытом созвездии туманности Ориона и обнаружила, что меньше 10 процентов из них окружает достаточно пыли, чтобы образовать планету размером с Юпитер. “Мы полагаем, большинство звёзд в галактике образовались в плотных подобных Ориону областях, это означает, что такая система как наша скорее исключение, чем правило”, - утверждает исследователь Джошуа Айснер (Joshua Eisner), астрофизик из Калифорнийского университета, Беркли. Это важно, потому что гигантские планеты, такие как Юпитер могут играть особую роль, способствуя развитию жизни на каменных мирах подобных Земле. Айснер совместно с коллегами наблюдал более 250 звёзд из туманности Ориона. Их целью были плотные диски пыли, окружающие звёзды, которые могли сформировать планеты. Они выяснили, что лишь 10% звёзд излучали радиацию с частотой, которая могла означать, что они являются протопланетными дисками тёплой пыли. И только 8 процентов наблюдаемых звёзд имели пылевые диски, масса которых в одну тысячную раз превышала массу Солнца. Учёные, занимающиеся поиском экзопланет вокруг других звёзд с использованием данных радиальной скорости, пришли к тем же результатам. (Способ радиальной скорости подразумевает определение колебания в движении звёзды, которое вызвано небольшой силой гравитации двигающейся вокруг неё планеты). Полученные цифры указывают на существование от 6 до 10 процентов звёзд, имеющих планеты размером с Юпитер.

Тем не менее, пока ещё рано отчаиваться, т.к. исследования в основном занимались только поиском пыли вокруг звёзд, а не определением уже сформировавшихся планет, есть вероятность того, что некоторые из этих солнцеподобных звёзд уже имеют планеты. Многие другие учёные согласны с тем, что пока существует очень много вопросов, касающихся солнечных систем за пределами нашей. Слишком рано с уверенностью заявлять, что земная система атипична. Дальнейшие исследования по определению вещества, необходимого для формирования подобной солнечной системы вокруг других звёзд, смогут помочь.

34. Звездолет находится на расстоянии 1 млн км от черной дыры. Через сколько часов мы на Земле увидим, что он упал в черную дыру?

35. Сколько еще лет будет светить наше Солнце?

Коротко

Водородного топлива хватит Солнцу на несколько миллиардов лет. От 10-13 по разным подсчётам По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу — этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы. Так вобщем то и закончится жизнь этой звезды.

Полно

Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит еще на пять миллиардов лет, после чего оно постепенно превратится в белый карлик.Современное Солнце отличается от молодого только тем, что в его центральной области содержится некоторое количество гелия, возникшего в результате ядерных реакций. В то время как во внешних слоях на килограмм вещества приходится 270 граммов гелия, в центральных областях содержание достигает 590 граммов. Примерно 300 граммов на килограмм массы образовалось в результате сгорания водорода. Во внешнем слое солнечное вещество постоянно перемешивается.

Каждый грамм вещества, достигший внешней поверхности, за некоторое время до этого находился в нижней части конвективного слоя, где температура вещества составляет около одного миллиона градусов. Это примерно в 170 раз выше температуры внешней поверхности.

Солнце будет медленно (как показано на рисунке) перемещаться вверх по своему пути развития на диаграмме Герцшпрунга-Рессела (Г-Р). Светимость Солнца при этом будет постепенно повышаться, а температура на его поверхности вначале станет чуть выше, а затем начнет медленно снижаться. Но все эти изменения будут невелики.

Через 10 миллиардов лет после начала горения водорода светимость Солнца будет всего в два раза выше нынешней. К этому времени человечество (если оно еще будет существовать на Земле) уже давно начнет испытывать климатические трудности. Однако потом станет еще хуже. А пока диаметр Солнца всего в два раза превышает нынешний.Между тем, в недрах Солнца к этому времени уже произойдут существенные изменения. В центре весь водород уже будет исчерпан. Центральная область целиком заполнена гелием (см. рис. в). На этом рисунке изображена модель Солнца в возрасте 12 миллиардов лет. В центре не происходит ядерных реакций, поскольку весь водород уже выгорел, а для превращения гелия в углерод температура слишком мала. Только на поверхности этого гелиевого шара, там, где гелий граничит со слоем, богатым водородом, еще происходит сгорание водорода. Постепенно выгорает и этот водород, а радиус гелиевой сферы в центре Солнца увеличивается.Через 13 миллиардов лет размеры Солнца станут примерно в 100 раз больше, чем сегодня, а светимость увеличится в 2000 раз. В то же время температура поверхности существенно снизится. Она будет составлять всего 4000 градусов, т. е. на 1800 градусов меньше, чем теперь. Но нас это уже не спасет. К тому времени океаны на Земле давно уже испарятся, а под палящими лучами Солнца будет даже плавиться свинец. Земля превратиться в горячую печь, на которой уже не сможет существовать жизнь. Над безжизненной поверхностью Земли будет светить гигантский красный солнечный шар размером в полнеба. Было бы, конечно, интересно узнать, насколько верны эти предсказания компьютерной модели.Когда температура центральной части Солнца достигнет 100 000 000 К, начнет сгорать и гелий, превращаясь в тяжелые элементы, и Солнце вступит в стадию сложных циклов сжатия и расширения. На последней стадии наша звезда потеряет внешнюю оболочку, центральное ядро будет иметь очень большую плотность и размеры, как у Земли. Пройдет еще несколько миллиардов лет, и Солнце остынет, превратившись в белый карлик. Таким образом, астрономические наблюдения подтверждают, что наши предсказания дальнейшей судьбы Солнца, к сожалению, правильны.

36. Может ли черная дыра «засосать» звезду?

да

Известны звездные пары, где одним из участников является сверхмассивные объекты типа черной дыры. В данном случае черная дыра не засасывает звезду, а съедает звездное вещество по спирали, где это вещество переизлучает по полюсам в виде рентгена. Немецкие астрономы зафиксировали уникальное явление во Вселенной – поглощение черной дырой звезды. Немецкие астрономы стали свидетелями уникального и одного из самых бурных процессов во Вселенной – разрушения звезды при опасном сближении со сверхмассивной чёрной дырой.Первым свидетельством этого события стала сильная вспышка рентгеновского излучения из центра галактики RXJ1242-11, расположенной от нас на расстоянии приблизительно в 700 млн световых лет. Сама она была обнаружена случайна в 1994 году при наблюдениях с орбитальной обсерватории ROSAT как относительно слабый источник рентгеновского излучения, не показывающий ни сильной переменности, ни каких-либо иных проявлений активного галактического ядра. Поэтому астрономы Стефания Комосса и Йохан Грайнер были крайне удивлены, когда всего через полтора года во время наблюдений этой же галактики яркость ее излучения в рентгене увеличилась более чем в 20 раз.Дополнив рентгеновские наблюдения оптическими, выполненными с наземных телескопов, Комосса и Грайнер в 1999 году опубликовали статью, в которой на основе изучения весьма необычного спектра зарегистрированного излучения предположили, что причина вспышки – резкое увеличение темпа поглощения вещества сверхмассивной чёрной дырой в центре этой галактики. Для описания причин этого увеличения подходили две гипотезы: перестройка структуры так называемого аккреционного диска вокруг чёрной дыры, через который вещество поступает в неё, или разрушение приливными силами звезды, которая подлетела к чёрной дыре слишком близко. Однако тогда невозможно было сделать выбор между этими моделями.

Оказалось, что масса чёрной дыры примерно в 100 млн раз больше массы Солнца, что в сто раз превосходит предыдущие оценки.

А масса самой звезды, по очень примерным оценкам, сравнима с массой Солнца. Процесс ее поглощения можно описать весьма приблизительно. Лучшая аналогия – и зрительная, и физическая – это гигантский водоворот. Сила притяжения звезды черной дырой увеличивается по мере их сближения. Одна из частей звезды испытывает гораздо большее притяжение, чем другая. И если звезда была бы твердой, то ее бы просто разорвало. А так, в какой-то момент, она оказывается не в состоянии удерживать газ в той части, которая обращена к чёрной дыре, и он от неё отделяется, закручиваясь вокруг нового источника притяжения. Предполагается, что захваченное вещество вокруг черный дыры вращается с разной скоростью. Из-за трения между слоями оно нагревается до нескольких миллионов градусов и излучает, в том числе и в рентгеновском диапазоне, по которому это всё и было зафиксировано немецкими астрономами. Однако самого поглощения сгустка вещества черной дырой они не видели – время по сравнению с земным вблизи нее замедляется, и чем ближе к дыре, тем сильнее. Несмотря на полное разрушение звезды, внутрь чёрной дыры попало лишь около процента её массы. Остальное продолжает вращаться вокруг чёрной дыры, медленно рассеиваясь в пространстве. За последние десять лет стало ясно, что массивные (свыше миллиона солнечных масс) чёрные дыры встречаются практически во всех крупных галактиках, просто далеко не всегда находится вещество, способное «подсветить» центрального монстра. По-видимому, чёрная дыра есть и в центре нашей Галактики, однако пока ничего подобного событиям в RXJ1242-11 у нас обнаружено не было.

37. Сколько звезд можно видеть на небе невооруженным глазом?

коротко

Млечный Путь (наша галактика) - огромная, гравитационно связанная система, содержащая около 200 миллиардов звезд (из которых лишь 2 миллиарда звезд доступно наблюдениям). Невооруженным взглядом можно увидеть около 6000 звезд.Невооруженным глазом в безлунную ясную ночь в северном полушарии видны над горизонтом около 3000-5 или 6 тыс звезд.

Полно

В ясную безлунную ночь человек с нормальным зрением видитневооруженным глазом звезды до 6-йзвездной величины (обозначается 6^m). На всем небе таких звезд около 5 тысяч. Одновременно над горизонтом находится примерно половина из них. Но поскольку вблизи горизонта прозрачность атмосферы снижается, одновременно можно видеть на небе лишь около 2 тысяч звезд. В условиях засветки неба неяркие звезды не видны. В результате в крупных городах общее число видимых звезд уменьшается в десятки и даже сотни раз. Если бы звезды были распределены в пространстве однородно, то с каждой звездной величиной их количество возрастало бы примерно в 4 раза (2,512^3/2). Однако Солнце находится внутри диска Галактики, толщина которого составляет всего несколько сотен парсек. В направлениях, перпендикулярных галактическому диску, звезд относительно мало, и поэтому в среднем с каждой звездной величиной число звезд увеличивается лишь примерно в 3 раза (с ростом звездной величины еще медленнее).

В бинокль доступны для наблюдения звезды до 9-10^m. Таких звезд на небе около 200 тысяч. В небольшойлюбительский телескоп видны звезды до 11-12^m. Звезд с таким блеском еще в 10 раз больше. В лучшие визуальные телескопы можно различить звезды до 15-16^m. Таких более 100 миллионов. Более неяркие звезды регистрируются только фотографически. По приближенным оценкам звезд ярче 20^mдолжно быть несколько десятков миллиардов. Однако далеко не все они видны, многие скрываются за облаками космической пыли, сосредоточенными в плоскости Галактики. Всего в Галактике по разным оценкам от 200 миллиардов до триллиона звезд, но большая часть из них недоступна наблюдениям.На снимках из глобальных обзоров неба зафиксированы практически все видимые звезды до величины 20-22^m. Но лишь малая часть из них включена в каталоги и имеет обозначения. Один из самых полных звездных каталогов Tycho-2 включает практически все звезды до 11^m и частично более слабые.

Число других галактик в пределах наблюдаемой части Вселенной составляет порядка триллиона (10¹²). Поэтому во Вселенной может быть до 10²⁴ звездпринципиально доступных наблюдению.

1 Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. – М., Мир, 1982.

2 Вейнберг С. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности. – М.: 1975, 695 с.