WSZECHŚWIAT
WSZECHŚWIAT
Filozoficzny słownik encyklopedyczny. 2010 .
V. jest nieskończenie różnorodny w formach istnienia i ruchu materii. Materia nie powstaje ani nie ulega zniszczeniu, lecz jedynie przechodzi z jednej formy w drugą. Dlatego całkowicie arbitralny i idealistyczny. to teoria ciągłego tworzenia materii z „niczego” (F. Hoyle, A new model for the rozszerzający się wszechświat, w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astron. Soc”, L., 1948, t. 108; H. Bondi, Kosmologia, 1952).
Nieskończona różnorodność form materialnych w nieskończonej przestrzeni prowadzi do wniosku, że organiczne. , jako jedna z form istnienia materii, nie jest własnością tylko naszej planety, ale powstaje wszędzie tam, gdzie dodane zostaną odpowiednie.
To są podstawy. właściwości V., które mają nie tylko fizyczne, ale także świetne. oznaczający. W swoich najogólniejszych wnioskach nauka o budowie wody jest ściśle związana z filozofią. Stąd zacięta ideologia , prowadzonej nad zagadnieniami struktury i rozwoju V.
Zaprzeczanie nieskończoności przestrzeni i czasu przez wielu naukowców spowodowane jest nie tylko wpływem idei idealistycznych. atmosferę duchową, w której się znajdują, ale także nieudane próby zbudowania spójnej, nieskończonej V., w oparciu o cały znany nam zbiór danych obserwacyjnych. Uznanie skończoności V. w takiej czy innej formie jest w istocie odmową rozwiązania najważniejszego problemu naukowego, przejściem od stanowiska nauki do stanowiska religii. To jest dialektyczne. materializm, udowadniając wszechświat w przestrzeni i czasie, stymuluje dalszy rozwój nauki, wskazując podstawowe ścieżki rozwoju teorii.
Zagadnienie skończoności lub nieskończoności V. nie jest jedynie sprawą nauk przyrodniczych. Sama akumulacja ma charakter empiryczny. materiał i jego matematyka przetwarzanie tylko w tym czy innym dziale. Nauka nie jest jeszcze w stanie udzielić kompleksowej i logicznie nienaruszalnej odpowiedzi na postawione pytanie. Najodpowiedniejszym środkiem rozwiązania problemu jest filozofia. , bazując na dorobku wszelkich nauk przyrodniczych i solidnych podstawach dialektyczno-materialistycznych. metoda. Dialektyka wysuwa się tu na pierwszy plan. wraz z rozwojem koncepcji nieskończoności trudności funkcjonowania na Krymie odczuwa nie tylko nauka, ale także inne nauki.
Zatem ogólne właściwości V., jego charakterystyka czasoprzestrzenna powodują duże trudności. Jednak cały tysiącletni rozwój nauki przekonuje nas, że problem ten można rozwiązać jedynie poprzez uznanie nieskończoności przestrzeni i czasu. W ujęciu ogólnym takie rozwiązanie zapewnia materializm dialektyczny. Jednak stworzenie racjonalnej, spójnej idei V. jako całości, uwzględniającej wszystkie zaobserwowane procesy, jest kwestią przyszłości.
Oświetlony.: Engels F., Dialektyka natury, M., 1955, Anti-Dühring, M., 1957; Lenin VI, Materialism and Works, wyd. 4, t. 14; Błażko S.N., Kurs astronomii ogólnej, M., 1947; Polak I.F., Course of General Astronomy, wyd. 7, M., 1955; Parenago P.P., Kurs astronomii gwiazdowej, wyd. 3, M., 1954; Eigenson MS, Big Universe, M. – L., 1936; Fesenkov V.G., Nowoczesne idee o wszechświecie, M. – L., 1949; Agekyan T. A., Star Universe, M., 1955; Lyttleton R. A., Współczesny wszechświat, L.,; Knowle F., Granice astronomii, Melb.,; Thomas O., Astronomia. Tatsachen und Probleme, 7 Aufl., Salzburg–Stuttgart, .
A. Bovin. Moskwa.
Encyklopedia filozoficzna . W 5 tomach - M .: Encyklopedia radziecka. Pod redakcją F. V. Konstantinowa. 1960-1970 .
WSZECHŚWIAT
WSZECHŚWIAT (od greckiego „oecumene” - zaludniona, zamieszkana ziemia) - „wszystko, co istnieje”, „obszerna całość świata”, „całość wszystkich rzeczy”; znaczenie tych terminów jest niejednoznaczne i zdeterminowane kontekstem pojęciowym. Można wyróżnić co najmniej trzy poziomy pojęcia „Wszechświat”.
1. Wszechświat w ujęciu filozoficznym ma znaczenie bliskie pojęciu „wszechświata”, czyli „świata”: „świata materialnego”, „istoty stworzonej” itp. Odgrywa ważną rolę w filozofii europejskiej. Obrazy Wszechświata w ontologiach filozoficznych zostały włączone do filozoficznych podstaw badań naukowych Wszechświata.
2. Wszechświat w kosmologii fizycznej, czyli Wszechświat jako całość, jest przedmiotem kosmologicznej ekstrapolacji. W tradycyjnym sensie - kompleksowy, nieograniczony i zasadniczo unikalny system fizyczny („Wszechświat jest opublikowany w jednym egzemplarzu” - A. Poincaré); świat widziany z fizycznego i astronomicznego punktu widzenia (A.L. Zelmanov). Różne teorie i modele Wszechświata są z tego punktu widzenia uważane za nierównoważne temu samemu oryginałowi. Wszechświat ten jako całość uzasadniano na różne sposoby: 1) w odniesieniu do „domniemania ekstrapolowalności”: kosmologia twierdzi, że reprezentuje w systemie wiedzy całościowy świat za pomocą jego środków pojęciowych i dopóki nie zostanie udowodnione, że jest inaczej, twierdzenia te musi zostać zaakceptowany w całości; 2) logicznie rzecz biorąc, Wszechświat definiuje się jako kompleksową globalną całość, a inne Wszechświaty z definicji nie mogą istnieć itp. Klasyczna kosmologia newtonowska stworzyła Wszechświat nieskończony w przestrzeni i czasie, a nieskończoność uznawano za przypisaną właściwość Wszechświata. Powszechnie przyjmuje się, że nieskończony jednorodny Wszechświat Newtona „zniszczył” starożytny. Jednakże naukowe i filozoficzne obrazy Wszechświata w dalszym ciągu współistnieją w kulturze, wzajemnie się wzbogacając. Wszechświat Newtona zniszczył obraz starożytnego kosmosu tylko w tym sensie, że oddzielił człowieka od Wszechświata, a nawet je skontrastował.
W nieklasycznej, relatywistycznej kosmologii po raz pierwszy skonstruowano teorię Wszechświata. Jego właściwości okazały się zupełnie odmienne od właściwości Newtona. Zgodnie z teorią rozszerzającego się Wszechświata, rozwiniętą przez Friedmana, Wszechświat jako całość może być zarówno skończony, jak i nieskończony w przestrzeni, a w czasie jest w każdym razie skończony, to znaczy miał początek. A. A. Friedman uważał, że świat, czyli Wszechświat jako przedmiot kosmologii, jest „nieskończenie węższy i mniejszy niż świat-wszechświat filozofa”. Wręcz przeciwnie, przytłaczająca większość kosmologów, kierując się zasadą jednolitości, utożsamiała modele rozszerzającego się Wszechświata z naszą Metagalaktyką. Początkową ekspansję Metagalaktyki uznawano za „początek wszystkiego”, z kreacjonistycznego punktu widzenia – za „stworzenie świata”. Niektórzy kosmolodzy relatywistyczni, uznając jednolitość za niewystarczająco uzasadnione uproszczenie, uważali Wszechświat za kompleksowy układ fizyczny na większą skalę niż Metagalaktyka, a Metagalaktykę jedynie za ograniczoną część Wszechświata.
Kosmologia relatywistyczna radykalnie zmieniła obraz Wszechświata w naukowym obrazie świata. Ideologicznie powrócił do obrazu starożytnego kosmosu w tym sensie, że na nowo połączył człowieka z (ewoluującym) Wszechświatem. Kolejny krok w tym kierunku pojawił się w kosmologii. Nowoczesne podejście do interpretacji Wszechświata jako całości opiera się, po pierwsze, na rozróżnieniu między filozoficzną koncepcją świata a Wszechświatem jako przedmiotem kosmologii; po drugie, pojęcie to jest zrelatywizowane, tj. jego zakres jest skorelowany z określonym poziomem wiedzy, teorią czy modelem kosmologicznym – w sensie czysto językowym (niezależnie od ich obiektywnego statusu) lub w sensie obiektywnym. Wszechświat interpretowano na przykład jako „największą liczbę zdarzeń, do których można zastosować nasze prawa fizyczne, w ten czy inny sposób ekstrapolowane” lub „można je uznać za fizycznie z nami powiązane” (G. Bondi).
Rozwinięciem tego podejścia była koncepcja, według której Wszechświat w kosmologii to „wszystko, co istnieje”. nie w żadnym sensie absolutnym, ale tylko z punktu widzenia danej teorii kosmologicznej, czyli układu fizycznego o największej skali i porządku, który wynika z pewnego systemu wiedzy fizycznej. Jest to względne i przemijające w stosunku do znanego megaświata, zdeterminowanego możliwościami ekstrapolacji systemu wiedzy fizycznej. Wszechświat jako całość nie we wszystkich przypadkach oznacza ten sam „oryginał”. Wręcz przeciwnie, różne teorie mogą mieć za przedmiot różne oryginały, czyli układy fizyczne różnych porządków i skal strukturalnej hierarchii. Jednak wszelkie twierdzenia o reprezentowaniu wszechstronnej całości świata w sensie absolutnym pozostają bezpodstawne. Interpretując Wszechświat w kosmologii, należy rozróżnić to, co potencjalnie istnieje, od tego, co faktycznie istnieje. To, co dziś uważane jest za nieistniejące, jutro może wejść w obszar badań naukowych, okazać się istnieniem (z punktu widzenia fizyki) i zostać włączone do naszego rozumienia Wszechświata.
Jeśli zatem teoria rozszerzającego się Wszechświata w istocie opisywała naszą Metagalaktykę, to najpopularniejsza we współczesnej kosmologii teoria inflacyjnego („nadmuchującego”) Wszechświata wprowadza koncepcję wielu „innych wszechświatów” (lub, w języku empirycznym, , obiekty pozametagalaktyczne) o jakościowo odmiennych właściwościach. Teoria inflacji uznaje zatem megaskopowe naruszenie zasady jednolitości Wszechświata i wprowadza w jej znaczeniu zasadę nieskończonej różnorodności Wszechświata. I. S. Szkłowski zaproponował nazwanie całości tych wszechświatów „Metawersem”. Odradza się w specyficznej formie inflacyjna kosmologia, czyli idea nieskończoności Wszechświata (Metawersu) jako jego nieskończonej różnorodności. Obiekty takie jak Metagalaktyka są często nazywane w kosmologii inflacyjnej „miniwszechświatami”. Miniświaty powstają w wyniku spontanicznych wahań próżni fizycznej. Z tego punktu widzenia wynika, że początkowy moment ekspansji naszego Wszechświata, Metagalaktyki, niekoniecznie należy uważać za absolutny początek wszystkiego. To dopiero początkowy moment ewolucji i samoorganizacji jednego z kosmicznych systemów. W niektórych wersjach kosmologii kwantowej koncepcja Wszechświata jest ściśle powiązana z istnieniem obserwatora („zasada uczestnictwa”). „Rodząc obserwatorów uczestniczących na pewnym ograniczonym etapie swojego istnienia, nie nabywa
Strona portalu jest źródłem informacji, w którym można zdobyć wiele przydatnej i ciekawej wiedzy związanej z kosmosem. Przede wszystkim porozmawiamy o naszym i innych Wszechświatach, o ciałach niebieskich, czarnych dziurach i zjawiskach zachodzących w głębinach kosmosu.
Całość wszystkiego, co istnieje, materia, poszczególne cząstki i przestrzeń między tymi cząsteczkami, nazywana jest Wszechświatem. Według naukowców i astrologów wiek Wszechświata wynosi około 14 miliardów lat. Rozmiar widocznej części Wszechświata zajmuje około 14 miliardów lat świetlnych. Niektórzy twierdzą, że Wszechświat rozciąga się na ponad 90 miliardów lat świetlnych. Dla większej wygody przy obliczaniu takich odległości zwyczajowo używa się wartości parseków. Jeden parsek równa się 3,2616 lat świetlnych, co oznacza, że parsek to odległość, z której oglądany jest średni promień orbity Ziemi pod kątem jednej sekundy łukowej.
Uzbrojeni w te wskaźniki, możesz obliczyć kosmiczną odległość od jednego obiektu do drugiego. Na przykład odległość od naszej planety do Księżyca wynosi 300 000 km, czyli 1 sekunda świetlna. W rezultacie ta odległość do Słońca wzrasta do 8,31 minut świetlnych.
Na przestrzeni dziejów ludzie próbowali rozwikłać zagadki związane z przestrzenią i wszechświatem. W artykułach na stronie portalu można dowiedzieć się nie tylko o Wszechświecie, ale także o współczesnych naukowych podejściach do jego badania. Cały materiał opiera się na najbardziej zaawansowanych teoriach i faktach.
Należy zauważyć, że Wszechświat obejmuje dużą liczbę różnych obiektów znanych ludziom. Najbardziej znane z nich to planety, gwiazdy, satelity, czarne dziury, asteroidy i komety. W tej chwili przede wszystkim rozumie się planety, ponieważ żyjemy na jednej z nich. Niektóre planety mają własne satelity. Ziemia ma więc własnego satelitę - Księżyc. Oprócz naszej planety wokół Słońca krąży jeszcze 8 innych.
W kosmosie jest wiele gwiazd, ale każda z nich jest inna. Mają różną temperaturę, rozmiary i jasność. Ponieważ wszystkie gwiazdy są różne, klasyfikuje się je w następujący sposób:
Białe karły;
Giganci;
nadolbrzymy;
gwiazdy neutronowe;
kwazary;
Pulsary.
Najgęstszą znaną nam substancją jest ołów. Na niektórych planetach gęstość ich substancji może być tysiące razy większa niż gęstość ołowiu, co rodzi wiele pytań dla naukowców.
Wszystkie planety krążą wokół Słońca, ale ono też nie stoi w miejscu. Gwiazdy mogą gromadzić się w gromady, które z kolei również krążą wokół wciąż nieznanego nam centrum. Gromady te nazywane są galaktykami. Nasza galaktyka nazywa się Drogą Mleczną. Wszystkie dotychczasowe badania wskazują, że większość materii, którą tworzą galaktyki, jest dotychczas niewidoczna dla człowieka. Z tego powodu nazwano ją ciemną materią.
Za najciekawsze uważa się centra galaktyk. Niektórzy astronomowie uważają, że możliwym centrum galaktyki jest czarna dziura. To wyjątkowe zjawisko powstałe w wyniku ewolucji gwiazdy. Ale na razie to wszystko tylko teorie. Prowadzenie eksperymentów czy badanie takich zjawisk nie jest jeszcze możliwe.
Oprócz galaktyk we Wszechświecie znajdują się mgławice (chmury międzygwiazdowe składające się z gazu, pyłu i plazmy), kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła, które przenika całą przestrzeń Wszechświata, oraz wiele innych mało znanych, a nawet zupełnie nieznanych obiektów.
Cyrkulacja eteru Wszechświata
Symetria i równowaga zjawisk materialnych jest główną zasadą organizacji strukturalnej i interakcji w przyrodzie. Co więcej, we wszystkich postaciach: gwiezdnej plazmy i materii, świata i uwolnionych eterów. Cała istota takich zjawisk tkwi w ich oddziaływaniach i przemianach, z których większość reprezentowana jest przez niewidzialny eter. Nazywa się je również promieniowaniem reliktowym. Jest to mikrofalowe kosmiczne promieniowanie tła o temperaturze 2,7 K. Istnieje opinia, że to właśnie ten wibrujący eter jest podstawową podstawą wszystkiego, co wypełnia Wszechświat. Anizotropia rozkładu eteru związana jest z kierunkami i intensywnością jego ruchu w różnych obszarach przestrzeni niewidzialnej i widzialnej. Cała trudność studiowania i badań jest porównywalna z trudnościami badania procesów turbulentnych w gazach, plazmach i cieczach materii.
Dlaczego wielu naukowców wierzy, że Wszechświat jest wielowymiarowy?
Po przeprowadzeniu eksperymentów w laboratoriach i w samym Kosmosie uzyskano dane, z których można założyć, że żyjemy we Wszechświecie, w którym położenie dowolnego obiektu można scharakteryzować za pomocą czasu i trzech współrzędnych przestrzennych. Z tego powodu powstaje założenie, że Wszechświat jest czterowymiarowy. Jednak niektórzy naukowcy, rozwijając teorie cząstek elementarnych i grawitacji kwantowej, mogą dojść do wniosku, że istnienie dużej liczby wymiarów jest po prostu konieczne. Niektóre modele Wszechświata nie wykluczają aż 11 wymiarów.
Należy wziąć pod uwagę, że istnienie wielowymiarowego Wszechświata jest możliwe dzięki zjawiskom wysokoenergetycznym - czarnym dziurom, Wielkiemu Wybuchowi, wybuchom. Przynajmniej taki jest jeden z pomysłów czołowych kosmologów.
Model rozszerzającego się Wszechświata opiera się na ogólnej teorii względności. Zaproponowano odpowiednie wyjaśnienie struktury przesunięcia ku czerwieni. Ekspansja rozpoczęła się w tym samym czasie, co Wielki Wybuch. Jego stan ilustruje powierzchnia nadmuchanej gumowej kuli, na którą naniesiono kropki – obiekty pozagalaktyczne. Kiedy taka piłka jest napompowana, wszystkie jej punkty oddalają się od siebie, niezależnie od położenia. Według tej teorii Wszechświat może się rozszerzać w nieskończoność lub kurczyć.
Asymetria barionowa Wszechświata
Znaczący wzrost liczby cząstek elementarnych w stosunku do całej liczby antycząstek obserwowanych we Wszechświecie nazywany jest asymetrią barionową. Bariony obejmują neutrony, protony i niektóre inne krótkotrwałe cząstki elementarne. Dysproporcja ta wystąpiła w epoce zagłady, czyli trzy sekundy po Wielkim Wybuchu. Do tego momentu liczba barionów i antybarionów odpowiadała sobie. Podczas masowej anihilacji elementarnych antycząstek i cząstek większość z nich łączyła się w pary i znikała, generując w ten sposób promieniowanie elektromagnetyczne.
Wiek Wszechświata na stronie portalu
Współcześni naukowcy uważają, że nasz Wszechświat ma około 16 miliardów lat. Według szacunków minimalny wiek może wynosić 12-15 miliardów lat. Minimum jest odpychane przez najstarsze gwiazdy w naszej Galaktyce. Jego prawdziwy wiek można określić jedynie za pomocą prawa Hubble'a, ale prawdziwy nie znaczy dokładny.
Horyzont widoczności
Kula o promieniu równym odległości, jaką pokonuje światło podczas całego istnienia Wszechświata, nazywana jest jego horyzontem widzialności. Istnienie horyzontu jest wprost proporcjonalne do rozszerzania się i kurczenia Wszechświata. Według modelu kosmologicznego Friedmana Wszechświat zaczął się rozszerzać z pojedynczej odległości około 15–20 miliardów lat temu. Przez cały czas światło pokonuje resztkową odległość w rozszerzającym się Wszechświecie, mianowicie 109 lat świetlnych. Z tego powodu każdy obserwator w chwili t0 po rozpoczęciu procesu rozszerzania może obserwować jedynie niewielką część, ograniczoną kulą, która w tym momencie ma promień I. Ciała i przedmioty znajdujące się w tym momencie poza tą granicą to: w zasadzie nie do zaobserwowania. Odbite od nich światło po prostu nie ma czasu dotrzeć do obserwatora. Nie jest to możliwe, nawet jeśli w momencie rozpoczęcia procesu ekspansji zgasło światło.
Ze względu na absorpcję i rozpraszanie we wczesnym Wszechświecie, ze względu na dużą gęstość, fotony nie mogły rozprzestrzeniać się w swobodnym kierunku. Dlatego obserwator jest w stanie wykryć tylko to promieniowanie, które pojawiło się w epoce Wszechświata przezroczystej dla promieniowania. Epokę tę wyznacza czas t»300 000 lat, gęstość substancji r»10-20 g/cm3 i moment rekombinacji wodoru. Z powyższego wynika, że im bliżej źródła znajduje się w galaktyce, tym większa będzie dla niego wartość przesunięcia ku czerwieni.
Wielki Wybuch
Moment powstania Wszechświata nazywa się Wielkim Wybuchem. Koncepcja ta opiera się na fakcie, że początkowo istniał punkt (punkt osobliwości), w którym znajdowała się cała energia i cała materia. Za podstawę tej cechy uważa się dużą gęstość materii. Nie wiadomo, co wydarzyło się przed tą osobliwością.
Nie ma dokładnych informacji na temat zdarzeń i warunków, które miały miejsce w czasie 5*10-44 sekund (moment zakończenia pierwszego kwantu czasu). Pod względem fizycznym tamtej epoki można jedynie przypuszczać, że temperatura wynosiła wówczas około 1,3*1032 stopni, a gęstość materii około 1096 kg/m 3. Wartości te stanowią granice zastosowania istniejących pomysłów. Pojawiają się one w wyniku związku pomiędzy stałą grawitacji, prędkością światła, stałymi Boltzmanna i Plancka i nazywane są „stałymi Plancka”.
Te zdarzenia, które są powiązane z 5*10-44 do 10-36 sekund, odzwierciedlają model „inflacyjnego Wszechświata”. Moment 10-36 sekund nazywany jest modelem „gorącego Wszechświata”.
W okresie od 1-3 do 100-120 sekund powstały jądra helu i niewielka liczba jąder innych lekkich pierwiastków chemicznych. Od tego momentu w gazie zaczęto ustalać stosunek: wodór 78%, hel 22%. Przed milionem lat temperatura we Wszechświecie zaczęła spadać do 3000-45 000 K i rozpoczęła się era rekombinacji. Wcześniej wolne elektrony zaczęły łączyć się z lekkimi protonami i jądrami atomowymi. Zaczęły pojawiać się atomy helu i wodoru oraz niewielka liczba atomów litu. Substancja stała się przezroczysta, a promieniowanie, które obserwuje się do dziś, zostało od niej odłączone.
Kolejny miliard lat istnienia Wszechświata upłynął pod znakiem spadku temperatury z 3000-45 000 K do 300 K. Naukowcy nazwali ten okres dla Wszechświata „wiekiem ciemnym”, gdyż nie wykształciły się jeszcze żadne źródła promieniowania elektromagnetycznego. pojawił się. W tym samym okresie niejednorodność mieszaniny gazów wyjściowych uległa zagęszczeniu pod wpływem sił grawitacyjnych. Po symulowaniu tych procesów na komputerze astronomowie zauważyli, że doprowadziło to nieodwracalnie do pojawienia się gigantycznych gwiazd, które miliony razy przekraczały masę Słońca. Ponieważ były tak masywne, gwiazdy te rozgrzały się do niewiarygodnie wysokich temperatur i ewoluowały przez dziesiątki milionów lat, po czym eksplodowały jako supernowe. Nagrzewając się do wysokich temperatur, powierzchnie takich gwiazd wytworzyły silne strumienie promieniowania ultrafioletowego. W ten sposób rozpoczął się okres rejonizacji. Powstała w wyniku takich zjawisk plazma zaczęła silnie rozpraszać promieniowanie elektromagnetyczne w jego widmowych zakresach krótkofalowych. W pewnym sensie Wszechświat zaczął pogrążać się w gęstej mgle.
Te ogromne gwiazdy stały się pierwszymi we Wszechświecie źródłami pierwiastków chemicznych znacznie cięższych od litu. Zaczęły powstawać obiekty kosmiczne drugiej generacji, które zawierały jądra tych atomów. Gwiazdy te zaczęto tworzyć z mieszanin ciężkich atomów. Nastąpił powtarzający się rodzaj rekombinacji większości atomów gazów międzygalaktycznych i międzygwiazdowych, co z kolei doprowadziło do nowej przezroczystości przestrzeni dla promieniowania elektromagnetycznego. Wszechświat stał się dokładnie tym, co możemy teraz obserwować.
Obserwowalna struktura Wszechświata na portalu internetowym
Obserwowana część jest niejednorodna przestrzennie. Większość gromad galaktyk i pojedynczych galaktyk tworzy strukturę komórkową lub plastra miodu. Budują ściany komórkowe o grubości kilku megaparseków. Komórki te nazywane są „pustkami”. Charakteryzują się dużymi rozmiarami, rzędu kilkudziesięciu megaparseków, a jednocześnie nie zawierają substancji wykazujących promieniowanie elektromagnetyczne. Pustka stanowi około 50% całkowitej objętości Wszechświata.
Skala odległości Wszechświata
Ponieważ Wszechświat się rozszerza, trudno jest odpowiedzieć na pytanie o odległości do bardzo odległych galaktyk. Wszystko zależy od twojego punktu widzenia.
Mgławica Omega
Mgławica Orzeł
Gromada Antlia
Na tym polega problem z określeniem odległości w rozszerzającym się wszechświecie: dwie galaktyki są blisko siebie, gdy wszechświat ma zaledwie 1 miliard lat. Pierwsza galaktyka emituje impuls światła. Druga galaktyka nie odbiera tego impulsu, dopóki Wszechświat nie osiągnie wieku 14 miliardów lat.
W tym momencie galaktyki te dzieli około 26 miliardów lat świetlnych; impuls świetlny podróżuje przez 13 miliardów lat; a obraz, jaki otrzymują ludzie w drugiej galaktyce, jest obrazem pierwszej galaktyki w czasie, gdy miała ona zaledwie miliard lat i była oddalona o zaledwie 2 miliardy lat świetlnych.
W kosmologii ogólnie przyjmuje się cztery różne skale odległości:
(1) Odległość fotometryczna - DL
W rozszerzającym się Wszechświecie odległe galaktyki są znacznie trudniejsze do zobaczenia, niż można by się spodziewać, ponieważ fotony światła są rozciągane i rozprzestrzeniane na dużym obszarze. Dlatego do obserwacji bardzo odległych galaktyk potrzebne są ogromne teleskopy. Najdalsze galaktyki widoczne przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a są tak słabe, że wydają się być oddalone o około 350 miliardów lat świetlnych, mimo że są znacznie bliżej.
Skala fotometryczna nie odzwierciedla rzeczywistej odległości, ale służy do określenia, jak słabe wydają się nam bardzo odległe galaktyki.
(2) Odległość średnicy kątowej - DA
W rozszerzającym się wszechświecie widzimy galaktyki na obrzeżach widzialnego wszechświata, gdy były bardzo młode, około 14 miliardów lat temu, ponieważ światło docierało do nas po około 14 miliardach lat.
Jednak galaktyki w tamtym czasie były nie tylko młode, ale także znajdowały się znacznie bliżej nas.
W momencie emisji światła najsłabsze galaktyki widoczne przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a znajdowały się zaledwie kilka miliardów lat świetlnych od nas.
Oznacza to, że bardzo odległe galaktyki wydają się znacznie większe, niż można by się spodziewać, jakby znajdowały się w odległości około 2 lub 3 miliardów lat świetlnych (chociaż wydają się również bardzo, bardzo słabe – patrz „Odległość fotometryczna”).
Odległość średnicy kątowej jest dobrym wskaźnikiem (szczególnie w przypadku płaskiej galaktyki takiej jak nasza) tego, jak blisko nas znajdowała się dana galaktyka, gdy emitowała światło, które teraz widzimy.
(3) Odległość popychacza – DC
Towarzysząca skala odległości rozszerza się wraz z Wszechświatem. Daje nam wyobrażenie o tym, gdzie obecnie znajdują się galaktyki, mimo że widzimy odległą galaktykę taką, jaką była, gdy była znacznie młodsza i mniejsza. W tej skali najdalsza krawędź widzialnego Wszechświata znajduje się obecnie w odległości 47 miliardów lat świetlnych, chociaż najdalsze galaktyki widoczne przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a znajdują się w odległości około 32 miliardów lat świetlnych.
Odległość zbliżania się jest przeciwieństwem odległości średnicy kątowej.
Odległość ta pokazuje, gdzie galaktyki znajdują się obecnie, a nie gdzie były, gdy emitowały światło, które widzimy teraz.
(4) Odległość aberracji – DT
Odległość aberracyjna odnosi się do czasu potrzebnego, aby światło z odległych galaktyk dotarło do nas. To właśnie mają na myśli, gdy mówią, że widzialny Wszechświat ma promień 14 miliardów lat świetlnych.
Znaczenie tego stwierdzenia: wiek Wszechświata wynosi około 14 miliardów lat, ale światło z bardziej odległych galaktyk nie miało wystarczająco dużo czasu, aby do nas dotrzeć.
Odległość aberracji jest w równym stopniu miarą czasu, co miarą odległości. Główną zaletą tej skali jest to, że daje nam ona wyobrażenie o wieku obrazu danej galaktyki, który obecnie widzimy.
Dla małych odległości (około 2 miliardów lat świetlnych lub mniej) wszystkie cztery skale odległości są łączone i powtarzają się, dzięki czemu znacznie łatwiej jest określić odległości do galaktyk w otaczającym nas lokalnym Wszechświecie.
Poniżej znajdują się wszystkie cztery skale odległości nałożone na przesunięcie ku czerwieni. Przesunięcie ku czerwieni jest miarą rozciągnięcia światła spowodowanego ekspansją Wszechświata: galaktyka z dużym przesunięciem ku czerwieni jest dalej od galaktyki z niskim przesunięciem ku czerwieni. Najdalsze galaktyki widoczne przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a mają przesunięcie ku czerwieni wynoszące 10, podczas gdy najdalsze protogalaktyki we Wszechświecie mają prawdopodobnie przesunięcie ku czerwieni wynoszące około 15. Krawędź widzialnego Wszechświata ma przesunięcie ku czerwieni wynoszące nieskończoność. Dla porównania, typowy przenośny teleskop nie jest w stanie dostrzec obiektów z przesunięciem ku czerwieni znacznie większym niż 0,1 (około 1,3 miliarda lat świetlnych).
Odległość fotometryczna (DL) pokazuje, dlaczego tak trudno jest dostrzec odległe galaktyki: bardzo młoda i odległa galaktyka na poziomie przesunięcia ku czerwieni 15 wydaje się oddalona o 560 miliardów lat świetlnych, chociaż odległość średnicy kątowej (DA) pokazuje, że w tamtym czasie galaktyka emitowane światło, które widzimy obecnie, miało w rzeczywistości około 2,2 miliarda lat świetlnych. Odległość aberracyjna (DT) pokazuje, że światło z danej galaktyki przebyło 13,6 miliarda lat od chwili emisji do chwili obecnej. Odległość złożona (DC) pokazuje, że ta sama galaktyka, gdybyśmy mogli ją zobaczyć dzisiaj, byłaby odległa o 35 miliardów lat świetlnych.
Doktor nauk pedagogicznych E. LEVITAN, członek rzeczywisty Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych
Nauka i życie // Ilustracje
Jednym z najlepszych współczesnych obserwatoriów astrofizycznych jest Europejskie Obserwatorium Południowe (Chile). Na zdjęciu unikalny instrument tego obserwatorium - Teleskop Nowych Technologii (NTT).
Zdjęcie odwrotnej strony 3,6-metrowego zwierciadła głównego Teleskopu Nowych Technologii.
Galaktyka spiralna NGC 1232 w gwiazdozbiorze Erydana (odległość do niej wynosi około 100 milionów lat świetlnych). Rozmiar - 200 lat świetlnych.
Przed tobą ogromny dysk gazowy, być może nagrzany do setek milionów stopni Kelvina (jego średnica wynosi około 300 lat świetlnych).
Wydawałoby się to dziwnym pytaniem. Widzimy oczywiście Drogę Mleczną i inne gwiazdy Wszechświata, które są nam bliższe. Ale pytanie postawione w tytule artykułu w rzeczywistości nie jest takie proste, dlatego postaramy się to rozgryźć.
Jasne Słońce w ciągu dnia, Księżyc i rozproszenie gwiazd na nocnym niebie zawsze przyciągały uwagę człowieka. Sądząc po malowidłach naskalnych, na których najstarsi malarze przedstawiali postacie najbardziej zauważalnych konstelacji, już wtedy ludzie, przynajmniej najbardziej dociekliwi, zaglądali w tajemnicze piękno gwiaździstego nieba. I oczywiście okazali zainteresowanie wschodem i zachodem Słońca, tajemniczymi zmianami w wyglądzie Księżyca... Prawdopodobnie tak narodziła się „prymitywna astronomia kontemplacyjna”. Stało się to wiele tysięcy lat wcześniej, niż powstało pismo, którego pomniki stały się już dla nas dokumentami świadczącymi o pochodzeniu i rozwoju astronomii.
Być może początkowo ciała niebieskie były jedynie przedmiotem ciekawości, potem - deifikacji, a wreszcie zaczęły pomagać ludziom, pełniąc funkcję kompasu, kalendarza, zegara. Poważnym powodem do filozofowania na temat możliwej struktury Wszechświata może być odkrycie „wędrujących gwiazd” (planet). Próby rozwikłania niezrozumiałych pętli opisujących planety na tle rzekomo stałych gwiazd doprowadziły do skonstruowania pierwszych astronomicznych obrazów czy modeli świata. Geocentryczny system świata Klaudiusza Ptolemeusza (II w. n.e.) słusznie uważany jest za ich apoteozę. Starożytni astronomowie próbowali (w większości bezskutecznie) ustalić (ale jeszcze tego nie udowodnili!), jakie miejsce zajmuje Ziemia w stosunku do siedmiu znanych wówczas planet (uważano za nie Słońce, Księżyc, Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn). I dopiero Mikołajowi Kopernikowi (1473-1543) udało się to ostatecznie osiągnąć.
Ptolemeusz nazywany jest twórcą geocentrycznego, a Kopernik – heliocentrycznego układu świata. Ale zasadniczo systemy te różniły się jedynie zawartymi w nich ideami dotyczącymi położenia Słońca i Ziemi w stosunku do prawdziwych planet (Merkury, Wenus, Mars, Jowisz, Saturn) i Księżyca.
Kopernik zasadniczo odkrył Ziemię jako planetę, Księżyc zajął należne mu miejsce jako satelita Ziemi, a Słońce okazało się centrum obrotu wszystkich planet. Słońce i sześć krążących wokół niego planet (w tym Ziemia) – tak wyobrażano sobie Układ Słoneczny w XVI wieku.
Jak już wiemy, system nie jest jeszcze ukończony. Rzeczywiście, oprócz sześciu planet znanych Kopernikowi, obejmuje także Uran, Neptun i Pluton. Ta ostatnia została odkryta w 1930 roku i okazała się nie tylko najdalszą, ale i najmniejszą planetą. Ponadto Układ Słoneczny obejmuje około stu satelitów planet, dwa pasy asteroid (jeden między orbitami Marsa i Jowisza, drugi, niedawno odkryty, Pas Kuipera, w rejonie orbit Neptuna i Plutona) oraz wiele komety o różnych okresach orbitalnych. Hipotetyczna „chmura komet” (coś w rodzaju sfery ich zamieszkania) znajduje się, według różnych szacunków, w odległości około 100–150 tysięcy jednostek astronomicznych od Słońca. Granice Układu Słonecznego odpowiednio się wielokrotnie rozszerzyły.
Na początku 2002 roku amerykańscy naukowcy „rozmawiali” ze swoją automatyczną stacją międzyplanetarną Pioneer 10, która została wystrzelona 30 lat temu i zdołała odlecieć od Słońca na odległość 12 miliardów kilometrów. Odpowiedź na sygnał radiowy wysłany z Ziemi nadeszła w ciągu 22 godzin i 6 minut (przy prędkości fal radiowych około 300 000 km/s). Biorąc pod uwagę to, co zostało powiedziane, Pioneer 10 będzie musiał długo lecieć do „granic” Układu Słonecznego (oczywiście pod pewnymi warunkami!). A potem poleci do najbliższej gwiazdy na swojej drodze, Aldebarana (najjaśniejszej gwiazdy w konstelacji Byka). „Pioneer 10” może tam dotrzeć i dostarczyć osadzone w nim przesłania Ziemian dopiero za 2 miliony lat…
Od Aldebarana dzieli nas co najmniej 70 lat świetlnych. A odległość do najbliższej nam gwiazdy (w układzie Centauri) wynosi zaledwie 4,75 lat świetlnych. Dziś nawet uczniowie powinni wiedzieć, czym jest „rok świetlny”, „parsek” lub „megaparsek”. Są to już pytania i terminy astronomii gwiazdowej, która po prostu nie istniała nie tylko w czasach Kopernika, ale także znacznie później.
Zakładano, że gwiazdy są odległymi ciałami, ale ich natura nie była znana. To prawda, że Giordano Bruno, rozwijając idee Kopernika, znakomicie zasugerował, że gwiazdy są odległymi słońcami i być może mają własne układy planetarne. Prawdziwość pierwszej części tej hipotezy stała się całkowicie oczywista dopiero w XIX wieku. A pierwsze dziesiątki planet krążących wokół innych gwiazd odkryto dopiero w ostatnich latach niedawno zakończonego XX wieku. Przed narodzinami astrofizyki i przed zastosowaniem analizy widmowej w astronomii zbliżenie się do naukowego rozwiązania natury gwiazd było po prostu niemożliwe. Okazało się więc, że gwiazdy nie odgrywały prawie żadnej roli w poprzednich układach świata. Gwiaździste niebo było swego rodzaju sceną, na której „występowały” planety i nie zastanawiały się zbytnio nad naturą samych gwiazd (czasami nazywano je… „srebrnymi gwoździami” wbitymi w firmament nieba) . „Kula gwiazd” była swego rodzaju granicą Wszechświata zarówno w układzie geocentrycznym, jak i heliocentrycznym świata. Cały Wszechświat był oczywiście uważany za widzialny, a to, co znajdowało się poza nim, było „królestwem niebieskim”…
Dziś wiemy, że gołym okiem widać tylko niewielki ułamek gwiazd. Białawy pasek rozciągający się przez całe niebo (Droga Mleczna) okazał się, jak domyślali się niektórzy starożytni greccy filozofowie, mnóstwem gwiazd. Galileusz (na początku XVII wieku) dostrzegł najjaśniejsze z nich nawet przy pomocy swojego bardzo niedoskonałego teleskopu. W miarę zwiększania się i ulepszania rozmiarów teleskopów astronomowie byli w stanie stopniowo penetrować głębiny Wszechświata, jakby go badając. Nie od razu jednak stało się jasne, że gwiazdy obserwowane w różnych kierunkach nieba mają jakiś związek z gwiazdami Drogi Mlecznej. Jednym z pierwszych, którym udało się to udowodnić, był angielski astronom i optyk V. Herschel. Dlatego z jego imieniem wiąże się odkrycie naszej Galaktyki (czasami nazywanej Drogą Mleczną). Jednak najwyraźniej zwykły śmiertelnik nie jest w stanie zobaczyć całej naszej Galaktyki. Oczywiście wystarczy zajrzeć do podręcznika astronomii, aby znaleźć tam przejrzyste diagramy: widok Galaktyki „z góry” (o wyraźnej budowie spiralnej, z ramionami złożonymi z gwiazd i materii gazowo-pyłowej) oraz widok „z góry”. z boku” (w tej perspektywie nasza gwiezdna wyspa przypomina soczewkę dwuwypukłą, jeśli nie wniknie się w szczegóły budowy centralnej części tej soczewki). Schematy, diagramy... Gdzie jest choć jedno zdjęcie naszej Galaktyki?
Gagarin był pierwszym Ziemianinem, który zobaczył naszą planetę z kosmosu. Teraz prawdopodobnie każdy widział zdjęcia Ziemi z kosmosu, transmitowane przez sztuczne satelity Ziemi, z automatycznych stacji międzyplanetarnych. Minęło czterdzieści jeden lat od lotu Gagarina i 45 lat minęło od wystrzelenia pierwszego satelity - początek ery kosmicznej. Jednak do dziś nie wiadomo, czy uda się kiedykolwiek zobaczyć Galaktykę, przekraczając jej granice... Dla nas jest to pytanie z kręgu science fiction. Wróćmy więc do rzeczywistości. Ale jednocześnie proszę pomyśleć o tym, że jeszcze sto lat temu obecna rzeczywistość mogła wydawać się najbardziej niewiarygodną fantazją.
Odkryto więc Układ Słoneczny i naszą Galaktykę, w której Słońce jest jedną z bilionów gwiazd (gołym okiem w całej sferze niebieskiej widać gołym okiem), a Droga Mleczna jest projekcją części Galaktyka na sferę niebieską. Ale tak jak w XVI wieku Ziemianie zdali sobie sprawę, że nasze Słońce jest najzwyklejszą gwiazdą, tak teraz wiemy, że nasza Galaktyka jest jedną z wielu innych obecnie odkrytych galaktyk. Wśród nich, podobnie jak w świecie gwiazd, są olbrzymy i karły, „zwykłe” i „niezwykłe” galaktyki, stosunkowo ciche i niezwykle aktywne. Znajdują się one w ogromnych odległościach od nas. Światło z najbliższego z nich pędzi w naszą stronę przez prawie dwa miliony trzysta tysięcy lat. Ale możemy zobaczyć tę galaktykę nawet gołym okiem; znajduje się ona w gwiazdozbiorze Andromedy. Jest to bardzo duża galaktyka spiralna, podobna do naszej, dlatego jej zdjęcia w pewnym stopniu „rekompensują” brak zdjęć naszej Galaktyki.
Prawie wszystkie odkryte galaktyki można zobaczyć jedynie na zdjęciach wykonanych przy użyciu nowoczesnych gigantycznych teleskopów naziemnych lub teleskopów kosmicznych. Zastosowanie radioteleskopów i interferometrów radiowych pomogło w znaczącym uzupełnieniu danych optycznych. Radioastronomia i pozaatmosferyczna astronomia rentgenowska podniosły kurtynę przed tajemnicą procesów zachodzących w jądrach galaktyk i kwazarach (najbardziej odległych obecnie znanych obiektach w naszym Wszechświecie, prawie nie do odróżnienia od gwiazd na zdjęciach wykonanych za pomocą teleskopów optycznych) ).
W niezwykle ogromnym i praktycznie ukrytym przed wzrokiem megaświecie (lub w Metagalaktyce) możliwe było odkrycie jego ważnych wzorców i właściwości: ekspansji, struktury na dużą skalę. Wszystko to przypomina nieco inny, już odkryty i w dużej mierze rozwikłany mikroświat. Tam badają bardzo bliskie nam, ale i niewidzialne elementy składowe wszechświata (atomy, hadrony, protony, neutrony, mezony, kwarki). Poznając strukturę atomów i wzorce interakcji ich powłok elektronowych, naukowcy dosłownie „ożywili” układ okresowy pierwiastków D. I. Mendelejewa.
Najważniejsze jest to, że człowiek okazał się zdolny do odkrywania i poznawania światów o różnej skali, które nie były przez niego bezpośrednio postrzegane (megaświat i mikroświat).
W tym kontekście astrofizyka i kosmologia wydają się nieoryginalne. Ale tu dochodzimy do najciekawszej części.
Otworzyła się „kurtyna” znanych od dawna konstelacji, zabierając ze sobą ostatnie próby naszego „centryzmu”: geocentryzm, heliocentryzm, galaktykocentryzm. My sami, podobnie jak nasza Ziemia, jak Układ Słoneczny, jak Galaktyka, jesteśmy tylko „cząstkami” struktury Wszechświata, niewyobrażalnej w zwykłej skali i złożoności, zwanej „Metagalaktyką”. Obejmuje wiele układów galaktyk o różnej złożoności (od „podwójnych” po gromady i supergromady). Zgadzam się, że jednocześnie świadomość skali własnego, znikomego rozmiaru w ogromnym mega-świecie nie upokarza człowieka, ale wręcz przeciwnie, podnosi siłę jego Umysłu, zdolnego odkryć to wszystko i zrozumieć, co było odkryłem wcześniej.
Wydawałoby się, że czas się uspokoić, skoro współczesny obraz struktury i ewolucji Metagalaktyki został stworzony w sposób ogólny. Jednak po pierwsze kryje w sobie wiele zasadniczo nowych rzeczy, wcześniej nam nieznanych, a po drugie możliwe jest, że oprócz naszej Metagalaktyki istnieją inne miniwszechświaty, które tworzą wciąż hipotetyczny Wielki Wszechświat...
Może powinniśmy na razie na tym poprzestać. Ponieważ teraz, jak mówią, chcielibyśmy poznać nasz Wszechświat. Faktem jest, że pod koniec XX wieku sprawił on astronomii wielką niespodziankę.
Ci, którzy interesują się historią fizyki, wiedzą, że na początku XX wieku niektórzy wielcy fizycy myśleli, że ich tytaniczne dzieło zostało zakończone, ponieważ wszystko, co ważne w tej nauce, zostało już odkryte i zbadane. Co prawda na horyzoncie pozostało kilka dziwnych „chmur”, ale niewielu wyobrażało sobie, że wkrótce „zamienią się” w teorię względności i mechanikę kwantową... Czy coś takiego naprawdę czeka na astronomię?
Jest to całkiem prawdopodobne, gdyż nasz Wszechświat, obserwowany przy pomocy całej mocy współczesnych instrumentów astronomicznych i pozornie już dość dokładnie zbadany, może okazać się dopiero wierzchołkiem uniwersalnej góry lodowej. Gdzie jest reszta? Jak mogło powstać tak śmiałe założenie o istnieniu czegoś ogromnego, materialnego i zupełnie nieznanego dotychczas?
Wróćmy jeszcze raz do historii astronomii. Jedną z jej triumfalnych stron było odkrycie planety Neptun „na czubku pióra”. Grawitacyjny wpływ jakiejś masy na ruch Urana skłonił naukowców do zastanowienia się nad istnieniem wciąż nieznanej planety, pozwolił utalentowanym matematykom określić jej położenie w Układzie Słonecznym, a następnie powiedzieć astronomom dokładnie, gdzie jej szukać na sferze niebieskiej . A w przyszłości grawitacja świadczyła podobne usługi dla astronomów: pomogła odkryć różne „dziwaczne” obiekty - białe karły, czarne dziury. Zatem obecnie badanie ruchu gwiazd w galaktykach i galaktyk w ich gromadach doprowadziło naukowców do wniosku o istnieniu tajemniczej, niewidzialnej („ciemnej”) materii (lub być może jakiejś nieznanej nam formy materii) oraz Zasoby tej „materii” powinny być kolosalne.
Według najśmielszych szacunków wszystko, co obserwujemy i bierzemy pod uwagę we Wszechświecie (gwiazdy, kompleksy gazowo-pyłowe, galaktyki itp.) stanowi zaledwie 5 procent masy, która „powinna być” według obliczeń opartych na prawach grawitacji. Te 5 procent obejmuje cały znany nam megaświat, od ziaren pyłu i kosmicznych atomów wodoru po supergromady galaktyk. Niektórzy astrofizycy uwzględniają tu nawet wszechobecne neutrina, wierząc, że pomimo małej masy spoczynkowej neutrina, swoją niezliczoną liczbą, w pewnym stopniu przyczyniają się do tych samych 5 procent.
Być może jednak „niewidzialną materią” (a przynajmniej jej częścią, nierównomiernie rozłożoną w przestrzeni) jest masa wymarłych gwiazd czy galaktyk, albo niewidzialne obiekty kosmiczne, takie jak czarne dziury? W pewnym stopniu takie założenie nie jest pozbawione sensu, choć brakujące 95 proc. (lub według innych szacunków 60-70 proc.) nie zostanie nadrobione. Astrofizycy i kosmolodzy zmuszeni są rozważać różne inne, przeważnie hipotetyczne możliwości. Najbardziej fundamentalne idee sprowadzają się do tego, że znaczną część „ukrytej masy” stanowi „ciemna materia”, składająca się z nieznanych nam cząstek elementarnych.
Dalsze badania z zakresu fizyki wykażą, które cząstki elementarne, poza tymi, które składają się z kwarków (bariony, mezony itp.) lub są pozbawione struktury (np. miony), mogą istnieć w przyrodzie. Prawdopodobnie łatwiej będzie rozwiązać tę zagadkę, jeśli połączymy siły fizyków, astronomów, astrofizyków i kosmologów. Duże nadzieje pokłada się w danych, które będzie można uzyskać w nadchodzących latach w przypadku udanych wystrzeleń specjalistycznych statków kosmicznych. Na przykład planowane jest wystrzelenie teleskopu kosmicznego (średnica 8,4 metra). Będzie w stanie zarejestrować ogromną liczbę galaktyk (do 28mag; przypomnijmy, że gołym okiem widać luminatory do 6mag), co umożliwi skonstruowanie mapy rozkładu „ukrytej masy” po całym niebie. Pewne informacje można wydobyć także z obserwacji naziemnych, gdyż „ukryta materia”, posiadająca dużą grawitację, powinna załamywać promienie światła docierające do nas z odległych galaktyk i kwazarów. Przetwarzając obrazy takich źródeł światła na komputerze, można zarejestrować i oszacować niewidzialną masę grawitacyjną. Podobne przeglądy poszczególnych obszarów nieba już zostały dokonane. (Patrz artykuł akademika N. Kardaszewa „Problemy kosmologii i SETI”, opublikowany niedawno w czasopiśmie popularnonaukowym Prezydium Rosyjskiej Akademii Nauk „Ziemia i Wszechświat”, 2002, nr 4.)
Na zakończenie wróćmy do pytania postawionego w tytule artykułu. Wydaje się, że po tym wszystkim, co zostało powiedziane, jest mało prawdopodobne, aby można było na to pytanie z całą pewnością udzielić pozytywnej odpowiedzi... Najstarsza z najstarszych nauk, astronomia dopiero się zaczyna.
Cześć wszystkim! Dziś chcę podzielić się z Wami moimi wrażeniami z Wszechświata. Wyobraź sobie, że nie ma końca, zawsze było ciekawie, ale czy to mogło się zdarzyć? Z tego artykułu dowiesz się o gwiazdach, ich typach i życiu, o Wielkim Wybuchu, o czarnych dziurach, o pulsarach i o kilku innych ważnych rzeczach.
- to wszystko, co istnieje: przestrzeń, materia, czas, energia. Obejmuje całą planetę, gwiazdy i inne ciała kosmiczne.
- to cały istniejący świat materialny, jest nieograniczony w przestrzeni i czasie oraz różnorodny w formach, jakie przybiera materia w procesie swego rozwoju.
Wszechświat badany przez astronomię- jest to część świata materialnego dostępna do badań metodami astronomicznymi, odpowiadającymi osiągniętemu poziomowi nauki (ta część Wszechświata nazywana jest czasem Metagalaktyką).
Metagalaktyka jest częścią Wszechświata dostępną nowoczesnym metodom badawczym. Metagalaktyka zawiera kilka miliardów.
Wszechświat jest tak ogromny, że nie sposób pojąć jego wielkości. Porozmawiajmy o Wszechświecie: jego widoczna dla nas część rozciąga się na ponad 1,6 miliona milionów milionów milionów km - i nikt nie wie, jak duża jest ona poza widzialnym.
Wiele teorii próbuje wyjaśnić, w jaki sposób wszechświat uzyskał swoją obecną formę i skąd się wziął. Według najpopularniejszej teorii, 13 miliardów lat temu narodził się w wyniku gigantycznej eksplozji. Czas, przestrzeń, energia, materia – wszystko to powstało w wyniku tej fenomenalnej eksplozji. Nie ma sensu mówić, co wydarzyło się przed tak zwanym „wielkim wybuchem”, przed nim nie było nic.
– według współczesnych koncepcji jest to stan Wszechświata w przeszłości (około 13 miliardów lat temu), kiedy jego średnia gęstość była wielokrotnie większa niż obecnie. Z biegiem czasu gęstość Wszechświata maleje w wyniku jego ekspansji.
Odpowiednio, w miarę zagłębiania się w przeszłość, gęstość wzrasta, aż do momentu, w którym klasyczne wyobrażenia o czasie i przestrzeni tracą na ważności. Ten moment można uznać za początek odliczania. Przedział czasu od 0 do kilku sekund jest umownie nazywany okresem Wielkiego Wybuchu.
Materia Wszechświata na początku tego okresu nabrała kolosalnych prędkości względnych („eksplodowała” i stąd nazwa).
Obserwowane w naszych czasach dowody Wielkiego Wybuchu to stężenie helu, wodoru i niektórych innych lekkich pierwiastków, promieniowanie reliktowe oraz rozkład niejednorodności we Wszechświecie (na przykład galaktykach).
Astronomowie uważają, że po Wielkim Wybuchu Wszechświat był niesamowicie gorący i pełen promieniowania.
Cząsteczki atomowe – protony, elektrony i neutrony – powstały w ciągu około 10 sekund.
Same atomy – atomy helu i wodoru – powstały zaledwie kilkaset tysięcy lat później, kiedy Wszechświat ostygł i znacznie się powiększył.
Echa Wielkiego Wybuchu.
Gdyby Wielki Wybuch miał miejsce 13 miliardów lat temu, Wszechświat ostygłby już do temperatury około 3 stopni Kelvina, czyli 3 stopni powyżej zera absolutnego.
Naukowcy zarejestrowali szum radiowy tła za pomocą teleskopów. Te szumy radiowe na gwiaździstym niebie odpowiadają tej temperaturze i są uważane za echa Wielkiego Wybuchu, które wciąż do nas docierają.
Według jednej z najpopularniejszych legend naukowych Izaak Newton zobaczył, jak jabłko spada na ziemię i zdał sobie sprawę, że stało się to pod wpływem grawitacji emanującej z samej Ziemi. Wielkość tej siły zależy od masy ciała.
Ciężar jabłka, które ma małą masę, nie wpływa na ruch naszej planety, Ziemia ma dużą masę i przyciąga jabłko do siebie.
Na orbitach kosmicznych siły grawitacyjne utrzymują wszystkie ciała niebieskie. Księżyc porusza się po orbicie Ziemi i nie oddala się od niej; na orbitach okołosłonecznych siła grawitacji Słońca utrzymuje planety, a Słońce jest utrzymywane w pozycji względem innych gwiazd, co jest siłą znacznie większą niż siła grawitacji siła.
Nasze Słońce jest gwiazdą, i to dość zwyczajną, średniej wielkości. Słońce, podobnie jak wszystkie inne gwiazdy, jest kulą świetlistego gazu i przypomina kolosalny piec, wytwarzając ciepło, światło i inne formy energii. Układ Słoneczny składa się z planet krążących po orbicie słonecznej i oczywiście samego Słońca.
Inne gwiazdy, ponieważ są bardzo daleko od nas, wydają się maleńkie na niebie, ale w rzeczywistości niektóre z nich mają setki razy większą średnicę niż nasze Słońce.
Gwiazdy i galaktyki.
Astronomowie określają położenie gwiazd, umieszczając je w konstelacjach lub w stosunku do nich. Konstelacja - jest to grupa gwiazd widoczna w pewnym obszarze nocnego nieba, ale w rzeczywistości nie zawsze znajdująca się w pobliżu.
Gwiazdy na rozległych przestrzeniach kosmicznych zgrupowane są w gwiezdne archipelagi zwane galaktykami. Nasza Galaktyka, zwana Drogą Mleczną, obejmuje Słońce ze wszystkimi jego planetami. Nasza galaktyka nie jest największa, ale jest na tyle ogromna, że można ją sobie wyobrazić.
Odległości we Wszechświecie mierzy się w odniesieniu do prędkości światła, ludzkość nie zna nic szybszego od niej. Prędkość światła wynosi 300 tys. km/s. Astronomowie posługują się taką jednostką jako rok świetlny - jest to odległość, jaką promień światła przebyłby w ciągu roku, czyli 9,46 miliona milionów km.
Proxima w gwiazdozbiorze Centaura jest najbliższą nam gwiazdą. Znajduje się 4,3 lat świetlnych od nas. Nie widzimy jej tak, jak patrzyliśmy na nią ponad cztery lata temu. A światło Słońca dociera do nas w ciągu 8 minut i 20 sekund.
Droga Mleczna z setkami tysięcy milionów gwiazd ma kształt gigantycznego obracającego się koła z wystającą osią – piastą. Słońce znajduje się 250 tysięcy lat świetlnych od swojej osi, bliżej krawędzi tego koła. Słońce krąży wokół centrum Galaktyki na swojej orbicie co 250 milionów lat.
Nasza Galaktyka jest jedną z wielu i nikt nie wie, ile ich jest w sumie. Odkryto już ponad miliard galaktyk, a w każdej z nich wiele milionów gwiazd. Setki milionów lat świetlnych od Ziemian to najdalsza ze znanych już galaktyk.
Badając je, zaglądamy w najodleglejszą przeszłość Wszechświata. Wszystkie galaktyki oddalają się od nas i od siebie nawzajem. Wydaje się, że Wszechświat wciąż się rozszerza, a jego początkiem był Wielki Wybuch.
Jakie rodzaje gwiazd istnieją?
Gwiazdy to kule lekkiego gazu (plazmy), podobne do Słońca. Powstają w środowisku pyłowo-gazowym (głównie z helu i wodoru) na skutek niestabilności grawitacyjnej.
Gwiazdy są różne, ale kiedy już wszystkie powstaną, po milionach lat znikną. Nasze Słońce ma prawie 5 miliardów lat i zdaniem astronomów tyle samo będzie istnieć, a potem zacznie umierać.
Słońce - to jest gwiazda pojedyncza, wiele innych gwiazd jest podwójnych, to znaczy w rzeczywistości składają się z dwóch gwiazd, które krążą wokół siebie. Astronomowie znają także gwiazdy potrójne i tak zwane gwiazdy wielokrotne, które składają się z wielu ciał gwiazdowych.
Nadolbrzymy to największe gwiazdy.
Jedną z takich gwiazd jest Antares, którego średnica jest 350 razy większa od średnicy Słońca. Jednak wszystkie nadolbrzymy mają bardzo niskie gęstości. Olbrzymy to mniejsze gwiazdy o średnicy od 10 do 100 razy większej niż Słońce.
Ich gęstość jest również niska, ale jest większa niż gęstość nadolbrzymów. Większość widocznych gwiazd, w tym Słońce, klasyfikuje się jako gwiazdy ciągu głównego lub gwiazdy pośrednie. Ich średnica może być dziesięć razy mniejsza lub dziesięć razy większa niż średnica Słońca.
Nazywa się czerwone karły najmniejsze gwiazdy ciągu głównego i białe karły - nazywane są jeszcze mniejszymi ciałami, które nie należą już do gwiazd ciągu głównego.
Białe karły (mniej więcej wielkości naszej planety) są niezwykle gęste, ale bardzo słabe. Ich gęstość jest wiele milionów razy większa niż gęstość wody. W samej Drodze Mlecznej może znajdować się nawet 5 miliardów białych karłów, chociaż naukowcy odkryli do tej pory zaledwie kilkaset takich ciał.
Jako przykład obejrzyjmy film porównujący rozmiary gwiazd.
Życie gwiazdy.
Jak wspomniano wcześniej, każda gwiazda rodzi się z chmury pyłu i wodoru. Wszechświat jest pełen takich chmur.
Tworzenie się gwiazdy rozpoczyna się, gdy pod wpływem jakiejś innej (nikt nie rozumie) siły i pod wpływem grawitacji, jak mówią astronomowie, następuje zapadnięcie się lub „zapadnięcie” ciała niebieskiego: chmura zaczyna się obracać i jego środek nagrzewa się. Możesz obserwować ewolucję gwiazd.
Reakcje jądrowe rozpoczynają się, gdy temperatura wewnątrz obłoku gwiazd osiąga milion stopni.
Podczas tych reakcji jądra atomów wodoru łączą się, tworząc hel. Energia wytworzona w wyniku reakcji jest uwalniana w postaci światła i ciepła, po czym zapala się nowa gwiazda.
Wokół nowych gwiazd obserwuje się pył gwiezdny i resztkowe gazy. Z tej materii powstały planety wokół naszego Słońca. Z pewnością podobne planety powstały wokół innych gwiazd, a na wielu planetach prawdopodobnie istnieją pewne formy życia, o których odkryciu ludzkość nie wie.
Wybuchy gwiazd.
Los gwiazdy w dużej mierze zależy od jej masy. Kiedy gwiazda taka jak nasze Słońce wykorzystuje swoje wodorowe „paliwo”, otoczka helu kurczy się, a zewnętrzne warstwy rozszerzają się.
Na tym etapie swojego życia gwiazda staje się czerwonym olbrzymem. Następnie z biegiem czasu jej zewnętrzne warstwy gwałtownie się oddalają, pozostawiając jedynie małe, jasne jądro gwiazdy – biały karzeł. Czarny karzeł(ogromna masa węgla), w którą gwiazda się stopniowo ochładza.
Bardziej dramatyczny los czeka gwiazdy o masie kilkukrotnie większej od masy Ziemi.
W miarę wyczerpywania się paliwa nuklearnego stają się nadolbrzymami, znacznie większymi od czerwonych olbrzymów, i rozszerzają się, osiągając ogromne rozmiary.
Następnie pod wpływem grawitacji następuje gwałtowne zapadnięcie się ich jąder. Gwiazda zostaje rozerwana na kawałki przez niewyobrażalną eksplozję uwolnionej energii.
Astronomowie nazywają taki wybuch supernową. Miliony razy jaśniejsza od Słońca supernowa świeci przez jakiś czas. Po raz pierwszy od 383 lat, w lutym 1987 roku, gołym okiem z Ziemi można było zobaczyć supernową z sąsiedniej galaktyki.
W zależności od początkowej masy gwiazdy, po supernowej może pozostać małe ciało zwane gwiazdą neutronową. Przy średnicy nie większej niż kilkadziesiąt kilometrów taka gwiazda składa się ze stałych neutronów, dzięki czemu jej gęstość jest wielokrotnie większa niż ogromna gęstość białych karłów.
Czarne dziury.
Siła zapadnięcia się jądra w niektórych supernowych jest tak duża, że zagęszczenie materii praktycznie nie prowadzi do jej zniknięcia. Zamiast materii pozostaje fragment przestrzeni kosmicznej o niewiarygodnie dużej grawitacji. Taki obszar nazywany jest czarną dziurą; jej siła jest tak potężna, że przyciąga wszystko do siebie.
Czarne dziury nie są widoczne ze względu na ich naturę. Astronomowie wierzą jednak, że je zlokalizowali.
Astronomowie poszukują układów podwójnych gwiazd emitujących silne promieniowanie i uważają, że powstaje ono w wyniku ucieczki materii do czarnej dziury, której towarzyszy nagrzewanie się do temperatur sięgających milionów stopni.
Takie źródło promieniowania odkryto w gwiazdozbiorze Łabędzia (tzw. czarna dziura Cygnus X-1). Niektórzy naukowcy uważają, że oprócz czarnych dziur istnieją również białe. Te białe dziury pojawiają się w miejscu, gdzie zebrana materia przygotowuje się do rozpoczęcia formowania nowych ciał gwiazdowych.
Wszechświat jest także pełen tajemniczych formacji zwanych kwazarami. Są to prawdopodobnie jądra odległych galaktyk, które jasno świecą, a poza nimi nie widzimy nic we Wszechświecie.
Wkrótce po powstaniu Wszechświata ich światło zaczęło przesuwać się w naszą stronę. Naukowcy uważają, że energia równa energii kwazarów może pochodzić jedynie z kosmicznych dziur.
Pulsary są nie mniej tajemnicze. Pulsary to formacje regularnie emitujące wiązki energii. Według naukowców są to gwiazdy, które szybko się obracają i emanują z nich promienie świetlne niczym kosmiczne latarnie.
Przyszłość Wszechświata.
Nikt nie wie, jaki jest los naszego wszechświata. Wygląda na to, że po początkowej eksplozji nadal się rozszerza. W bardzo odległej przyszłości możliwe są dwa scenariusze.
Według pierwszego z nich, teorii otwartej przestrzeni, Wszechświat będzie się rozszerzał, aż cała energia zostanie zużyta na wszystkie gwiazdy, a galaktyki przestaną istnieć.
Drugi - teoria przestrzeni zamkniętej, zgodnie z którą ekspansja Wszechświata pewnego dnia ustanie, zacznie się ponownie kurczyć i będzie się kurczyć, aż w tym procesie zniknie.
Naukowcy nazwali ten proces, przez analogię do Wielkiego Wybuchu, wielką kompresją. W rezultacie może nastąpić kolejny Wielki Wybuch, tworząc nowy Wszechświat.
A więc wszystko miało swój początek i będzie koniec, ale nikt nie wie, jaki będzie...