Věděli jste, že vesmír, který pozorujeme, má poměrně jasné hranice? Jsme zvyklí spojovat Vesmír s něčím nekonečným a nepochopitelným. nicméně moderní věda na otázku o „nekonečnosti“ Vesmíru nabízí zcela jinou odpověď na takto „samozřejmou“ otázku.
Podle moderních koncepcí je velikost pozorovatelného vesmíru přibližně 45,7 miliardy světelných let (nebo 14,6 gigaparseků). Co ale tato čísla znamenají?
První otázka, která vás napadne obyčejnému člověku– jak nemůže být vesmír nekonečný? Zdálo by se, že je nesporné, že schránka všeho, co kolem nás existuje, by neměla mít žádné hranice. Pokud tyto hranice existují, jaké přesně jsou?
Řekněme, že nějaký astronaut dosáhne hranic vesmíru. Co před sebou uvidí? Pevná zeď? Protipožární bariéra? A co je za tím – prázdnota? Jiný vesmír? Může ale prázdnota nebo jiný Vesmír znamenat, že jsme na hranici vesmíru? To koneckonců neznamená, že tam „nic“ není. Prázdnota a jiný vesmír jsou také „něco“. Ale Vesmír je něco, co obsahuje úplně všechno „něco“.
Dostáváme se k absolutnímu rozporu. Ukazuje se, že hranice Vesmíru před námi musí skrývat něco, co by nemělo existovat. Nebo by hranice Vesmíru měla ohradit „vše“ od „něčeho“, ale toto „něco“ by také mělo být součástí „všeho“. Obecně naprostá absurdita. Jak pak mohou vědci deklarovat limitující velikost, hmotnost a dokonce i stáří našeho vesmíru? Tyto hodnoty, i když jsou nepředstavitelně velké, jsou stále konečné. Argumentuje věda se samozřejmým? Abychom to pochopili, podívejme se nejprve, jak lidé dospěli k našemu modernímu chápání vesmíru.
Rozšiřování hranic
Od nepaměti se lidé zajímali o to, jaký je svět kolem nich. Není třeba uvádět příklady tří pilířů a dalších pokusů starověku vysvětlit vesmír. Zpravidla se to nakonec sešlo tak, že základem všech věcí je zemský povrch. Dokonce i v dobách starověku a středověku, kdy astronomové měli rozsáhlé znalosti o zákonech pohybu planet po „pevné“ nebeské sféře, zůstávala Země středem vesmíru.
Přirozeně zpátky dovnitř Starověké Řecko byli tací, kteří věřili, že Země obíhá kolem Slunce. Byli tací, kteří mluvili o mnoha světech a nekonečnosti Vesmíru. Ale konstruktivní zdůvodnění těchto teorií se objevilo až na přelomu vědecké revoluce.
V 16. století učinil polský astronom Mikuláš Koperník první velký průlom v poznání vesmíru. Pevně dokázal, že Země je pouze jednou z planet obíhajících kolem Slunce. Takový systém značně zjednodušil vysvětlení tak složitého a složitého pohybu planet v nebeské sféře. V případě nehybné Země museli astronomové vymyslet nejrůznější chytré teorie, které by toto chování planet vysvětlily. Na druhou stranu, pokud je Země přijímána jako pohybující se, pak vysvětlení pro takové složité pohyby přichází přirozeně. V astronomii se tak uchytilo nové paradigma zvané „heliocentrismus“.
Mnoho sluncí
Avšak i poté astronomové nadále omezovali vesmír na „sféru stálic“. Až do 19. století nebyli schopni odhadnout vzdálenost ke hvězdám. Po několik století se astronomové bezvýsledně pokoušeli detekovat odchylky v poloze hvězd vzhledem k orbitálnímu pohybu Země (roční paralaxy). Tehdejší přístroje neumožňovaly tak přesná měření.
Nakonec v roce 1837 rusko-německý astronom Vasily Struve změřil paralaxu. To znamenalo nový krok v pochopení měřítka vesmíru. Nyní mohou vědci bezpečně říci, že hvězdy jsou vzdálené podobnosti se Sluncem. A naše svítidlo už není středem všeho, ale rovnocenným „obyvatelem“ nekonečné hvězdokupy.
Astronomové se ještě více přiblížili k pochopení měřítka vesmíru, protože vzdálenosti ke hvězdám se ukázaly být skutečně monstrózní. Dokonce i velikost oběžných drah planet se ve srovnání zdála zanedbatelná. Dále bylo nutné pochopit, jak jsou hvězdy koncentrovány v .
Mnoho Mléčných drah
Slavný filozof Immanuel Kant předvídal základy moderního chápání rozsáhlé struktury vesmíru již v roce 1755. Předpokládal, že Mléčná dráha je obrovská rotující hvězdokupa. Mnohé z pozorovaných mlhovin jsou zase vzdálenější „mléčné dráhy“ – galaxie. Navzdory tomu až do 20. století astronomové věřili, že všechny mlhoviny jsou zdrojem vzniku hvězd a jsou součástí Mléčné dráhy.
Situace se změnila, když se astronomové naučili měřit vzdálenosti mezi galaxiemi pomocí . Absolutní svítivost hvězd tohoto typu striktně závisí na době jejich proměnlivosti. Porovnáním jejich absolutní svítivosti s tou viditelnou je možné s vysokou přesností určit vzdálenost k nim. Tuto metodu vyvinuli na počátku 20. století Einar Hertzschrung a Harlow Scelpi. Díky němu sovětský astronom Ernst Epic v roce 1922 určil vzdálenost k Andromedě, která se ukázala být řádově větší než velikost Mléčné dráhy.
Edwin Hubble pokračoval v iniciativě Epic. Měřením jasnosti cefeid v jiných galaxiích změřil jejich vzdálenost a porovnal ji s rudým posuvem v jejich spektrech. V roce 1929 tedy vyvinul svůj slavný zákon. Jeho práce definitivně vyvrátila zažitý názor, že Mléčná dráha je okrajem Vesmíru. Nyní byl jednou z mnoha galaxií, které ho kdysi považovaly nedílná součást. Kantova hypotéza byla potvrzena téměř dvě století po jejím vývoji.
Následně HST objevená souvislost mezi vzdáleností galaxie od pozorovatele a rychlostí jejího oddálení od něj umožnila nakreslit úplný obrázek o rozsáhlé struktuře vesmíru. Ukázalo se, že galaxie byly jen jeho nevýznamnou součástí. Spojovaly se do shluků, shluků do nadshluků. Na druhé straně superkupy tvoří největší známé struktury ve vesmíru – vlákna a stěny. Tyto struktury přiléhající k obrovským supervoidům () tvoří rozsáhlou strukturu v současnosti známého vesmíru.
Zdánlivé nekonečno
Z výše uvedeného vyplývá, že za pouhých pár století věda postupně přešla od geocentrismu k modernímu chápání Vesmíru. To však neodpovídá, proč dnes omezujeme Vesmír. Koneckonců, až dosud jsme mluvili pouze o měřítku vesmíru, nikoli o jeho samotné podstatě.
První, kdo se rozhodl ospravedlnit nekonečnost vesmíru, byl Isaac Newton. Objevování zákona univerzální gravitace věřil, že pokud by byl prostor konečný, všechna její těla by se dříve nebo později spojila v jediný celek. Pokud před ním někdo vyjádřil myšlenku nekonečnosti vesmíru, bylo to výhradně ve filozofickém duchu. Bez jakéhokoliv důvodu vědecké zdůvodnění. Příkladem toho je Giordano Bruno. Mimochodem, stejně jako Kant, byl o mnoho století před vědou. Byl první, kdo prohlásil, že hvězdy jsou vzdálená slunce a planety se kolem nich také točí.
Zdálo by se, že samotný fakt nekonečna je zcela oprávněný a zřejmý, ale zlomové body vědy 20. století touto „pravdou“ otřásly.
Stacionární vesmír
První významný krok k vývoji moderního modelu vesmíru učinil Albert Einstein. Slavný fyzik představil svůj model stacionárního vesmíru v roce 1917. Tento model byl založen na obecná teorie relativity, kterou rozvinul o rok dříve. Podle jeho modelu je Vesmír nekonečný v čase a konečný v prostoru. Ale jak bylo uvedeno dříve, podle Newtona se vesmír s konečnou velikostí musí zhroutit. K tomu Einstein zavedl kosmologickou konstantu, která kompenzovala gravitační přitažlivost vzdálených objektů.
Bez ohledu na to, jak paradoxní to může znít, Einstein neomezil samotnou konečnost vesmíru. Podle jeho názoru je Vesmír uzavřenou skořápkou hypersféry. Obdobou je povrch obyčejné trojrozměrné koule, například zeměkoule nebo Země. Bez ohledu na to, kolik cestovatel cestuje po Zemi, nikdy nedosáhne jejího okraje. To však neznamená, že Země je nekonečná. Cestovatel se jednoduše vrátí na místo, odkud svou cestu začal.
Na povrchu hypersféry
Stejným způsobem se vesmírný tulák, který proplouvá Einsteinovým vesmírem na hvězdné lodi, může vrátit zpět na Zemi. Pouze tentokrát se tulák nebude pohybovat po dvourozměrném povrchu koule, ale po trojrozměrném povrchu hyperkoule. To znamená, že vesmír má konečný objem, a tedy konečný počet hvězd a hmotnost. Vesmír však nemá hranice ani střed.
Einstein došel k těmto závěrům spojením prostoru, času a gravitace ve své slavné teorii. Před ním byly tyto pojmy považovány za samostatné, a proto byl prostor Vesmíru čistě euklidovský. Einstein dokázal, že gravitace samotná je zakřivením časoprostoru. To radikálně změnilo rané představy o povaze vesmíru, založené na klasické newtonovské mechanice a euklidovské geometrii.
Rozšiřující se vesmír
Ani samotnému objeviteli „nového vesmíru“ nebyly iluze cizí. Přestože Einstein omezoval vesmír ve vesmíru, nadále jej považoval za statický. Podle jeho modelu byl a zůstává vesmír věčný a jeho velikost zůstává vždy stejná. V roce 1922 sovětský fyzik Alexander Friedman tento model výrazně rozšířil. Podle jeho výpočtů není Vesmír vůbec statický. V průběhu času se může rozšiřovat nebo smršťovat. Je pozoruhodné, že Friedman dospěl k takovému modelu založenému na stejné teorii relativity. Podařilo se mu správněji aplikovat tuto teorii a obejít kosmologickou konstantu.
Albert Einstein tento „dodatek“ okamžitě nepřijal. Tento nový model přišel na pomoc dříve zmíněnému objevu Hubblea. Recese galaxií nesporně prokázala skutečnost expanze vesmíru. Takže Einstein musel uznat svou chybu. Nyní měl vesmír určité stáří, které striktně závisí na Hubbleově konstantě, která charakterizuje rychlost jeho rozpínání.
Další vývoj kosmologie
Když se vědci snažili vyřešit tuto otázku, bylo objeveno mnoho dalších důležitých součástí vesmíru a byly vyvinuty různé jeho modely. V roce 1948 tedy George Gamow představil hypotézu „horkého vesmíru“, která se později změnila v teorii velkého třesku. Objev v roce 1965 jeho podezření potvrdil. Nyní mohli astronomové pozorovat světlo, které pocházelo z okamžiku, kdy se vesmír stal průhledným.
Temná hmota, kterou v roce 1932 předpověděl Fritz Zwicky, byla potvrzena v roce 1975. Temná hmota vlastně vysvětluje samotnou existenci galaxií, kup galaxií a samotnou vesmírnou strukturu jako celek. Tímto způsobem vědci zjistili, že většina hmoty vesmíru je zcela neviditelná.
Konečně, v roce 1998, během studia vzdálenosti k, bylo objeveno, že vesmír se rozpíná zrychlujícím se tempem. Tento poslední zlom ve vědě dal vzniknout našemu modernímu chápání povahy vesmíru. Kosmologický koeficient, zavedený Einsteinem a vyvrácený Friedmanem, opět našel své místo v modelu Vesmíru. Přítomnost kosmologického koeficientu (kosmologické konstanty) vysvětluje jeho zrychlenou expanzi. Pro vysvětlení přítomnosti kosmologické konstanty byl představen koncept hypotetického pole obsahujícího většinu hmoty vesmíru.
Moderní chápání velikosti pozorovatelného vesmíru
Moderní model vesmíru se také nazývá ΛCDM model. Písmeno "Λ" znamená přítomnost kosmologické konstanty, která vysvětluje zrychlené rozpínání vesmíru. "CDM" znamená, že vesmír je naplněn chladem temná hmota. Nedávné studie ukazují, že Hubbleova konstanta je asi 71 (km/s)/Mpc, což odpovídá stáří vesmíru 13,75 miliardy let. Když známe stáří vesmíru, můžeme odhadnout velikost jeho pozorovatelné oblasti.
Podle teorie relativity se informace o jakémkoli objektu nemůže dostat k pozorovateli rychlostí větší, než je rychlost světla (299 792 458 m/s). Ukazuje se, že pozorovatel nevidí jen předmět, ale jeho minulost. Čím dále je od něj předmět, tím vzdálenější minulosti vypadá. Například při pohledu na Měsíc vidíme, jak to bylo před více než sekundou, Slunce - před více než osmi minutami, nejbližší hvězdy - roky, galaxie - před miliony let atd. V Einsteinově stacionárním modelu vesmír nemá žádné věkové omezení, což znamená, že jeho pozorovatelná oblast také není ničím omezena. Pozorovatel, vyzbrojený stále dokonalejšími astronomickými přístroji, bude pozorovat stále vzdálenější a starodávnější objekty.
Máme jiný obrázek s moderním modelem vesmíru. Vesmír má podle ní věk, a tedy i hranici pozorování. To znamená, že od zrození vesmíru nemohl žádný foton urazit vzdálenost větší než 13,75 miliardy světelných let. Ukazuje se, že můžeme říci, že pozorovatelný vesmír je omezen od pozorovatele na sférickou oblast o poloměru 13,75 miliardy světelných let. Není to však tak docela pravda. Neměli bychom zapomínat na rozšiřování prostoru Vesmíru. V době, kdy foton dosáhne pozorovatele, bude objekt, který jej emitoval, již 45,7 miliardy světelných let od nás. let. Tato velikost je horizontem částic, je to hranice pozorovatelného Vesmíru.
Za horizontem
Velikost pozorovatelného vesmíru je tedy rozdělena do dvou typů. Zdánlivá velikost, nazývaný také Hubbleův poloměr (13,75 miliardy světelných let). A skutečná velikost, nazývaná horizont částic (45,7 miliard světelných let). Důležité je, že oba tyto horizonty vůbec necharakterizují skutečnou velikost Vesmíru. Za prvé, závisí na poloze pozorovatele v prostoru. Za druhé, mění se v průběhu času. V případě modelu ΛCDM se horizont částic rozšiřuje rychlostí větší než Hubbleův horizont. Moderní věda neodpovídá na otázku, zda se tento trend v budoucnu změní. Ale pokud předpokládáme, že se vesmír stále zrychluje, pak všechny objekty, které nyní vidíme, dříve nebo později zmizí z našeho „zorného pole“.
V současnosti je nejvzdálenějším světlem pozorovaným astronomy kosmické mikrovlnné záření na pozadí. Při pohledu do něj vědci vidí vesmír takový, jaký byl 380 tisíc let po velkém třesku. Vesmír se v tuto chvíli ochladil natolik, že byl schopen emitovat volné fotony, které jsou dnes detekovány pomocí radioteleskopů. V té době ve Vesmíru nebyly hvězdy ani galaxie, ale pouze souvislý mrak vodíku, helia a nepatrného množství dalších prvků. Z nehomogenit pozorovaných v tomto oblaku se následně vytvoří kupy galaxií. Ukazuje se, že právě ty objekty, které vzniknou z nehomogenit v kosmickém mikrovlnném záření pozadí, se nacházejí nejblíže horizontu částic.
Skutečné hranice
Zda má vesmír skutečné, nepozorovatelné hranice, je stále předmětem pseudovědeckých spekulací. Tak či onak se všichni shodnou na nekonečnosti Vesmíru, ale tuto nekonečnost si vykládají úplně jinak. Někteří považují vesmír za multidimenzionální, kde náš „místní“ trojrozměrný vesmír je pouze jednou z jeho vrstev. Jiní říkají, že vesmír je fraktál – což znamená, že náš místní vesmír může být částicí jiného. Neměli bychom zapomínat na různé modely Multivesmíru s jeho uzavřenými, otevřenými, paralelními vesmíry a červími dírami. A existuje mnoho a mnoho různých verzí, jejichž počet je omezen pouze lidskou fantazií.
Ale pokud zapneme chladný realismus nebo jednoduše ustoupíme od všech těchto hypotéz, pak můžeme předpokládat, že náš vesmír je nekonečnou homogenní nádobou všech hvězd a galaxií. Navíc v jakémkoli velmi vzdáleném bodě, ať už jde o miliardy gigaparseků od nás, budou všechny podmínky naprosto stejné. V tomto bodě budou horizont částic a Hubbleova koule přesně stejné, se stejným reliktním zářením na jejich okraji. Kolem budou stejné hvězdy a galaxie. Je zajímavé, že to není v rozporu s rozpínáním vesmíru. Koneckonců, nerozpíná se jen Vesmír, ale jeho prostor samotný. To, že v okamžiku velkého třesku vznikl vesmír z jednoho bodu, znamená pouze to, že tehdejší nekonečně malé (prakticky nulové) rozměry se nyní změnily v nepředstavitelně velké. V budoucnu budeme používat právě tuto hypotézu, abychom jasně porozuměli měřítku pozorovatelného vesmíru.
Vizuální reprezentace
Různé zdroje poskytují nejrůznější vizuální modely, které lidem umožňují pochopit měřítko vesmíru. Nestačí nám však uvědomit si, jak velký vesmír je. Je důležité si představit, jak se ve skutečnosti projevují pojmy jako Hubbleův horizont a horizont částic. K tomu si krok za krokem představíme náš model.
Zapomeňme, že moderní věda nezná „cizí“ oblast Vesmíru. Když zapomeneme na verze multivesmírů, fraktálního vesmíru a jeho dalších „odrůd“, představme si, že je prostě nekonečný. Jak již bylo uvedeno dříve, není to v rozporu s rozšířením jeho prostoru. Samozřejmě, vezměme v úvahu, že jeho Hubbleova koule a částicová koule jsou 13,75 a 45,7 miliardy světelných let.
Měřítko vesmíru
Stiskněte tlačítko START a objevte nový, neznámý svět!
Nejprve se pokusme pochopit, jak velké je univerzální měřítko. Pokud jste cestovali po naší planetě, dokážete si dobře představit, jak je pro nás Země velká. Nyní si představte naši planetu jako zrnko pohanky pohybující se na oběžné dráze kolem vodního melounu-Slunce o velikosti poloviny fotbalového hřiště. V tomto případě bude oběžná dráha Neptuna odpovídat velikosti malého města, oblast bude odpovídat Měsíci a oblast hranice vlivu Slunce bude odpovídat Marsu. Ukazuje se, že naše sluneční soustava je na tom stejně více než Země O kolik větší je Mars než pohanka? Ale to je jen začátek.
Nyní si představme, že tato pohanka bude naším systémem, jehož velikost je přibližně rovna jednomu parseku. Pak bude mít Mléčná dráha velikost dvou fotbalových stadionů. To nám však stačit nebude. Také Mléčná dráha se bude muset zmenšit na centimetry. Bude tak trochu připomínat kávovou pěnu zabalenou ve víru uprostřed kávově černého mezigalaktického prostoru. Dvacet centimetrů od ní je stejná spirálovitá „drobenka“ - mlhovina Andromeda. Kolem nich bude roj malých galaxií naší Místní kupy. Zdánlivá velikost našeho vesmíru bude 9,2 kilometru. Dospěli jsme k pochopení vesmírných dimenzí.
Uvnitř univerzální bubliny
K pochopení samotné stupnice nám to však nestačí. Je důležité si uvědomit Vesmír v dynamice. Představme si sebe jako obry, pro které má Mléčná dráha průměr centimetru. Jak bylo právě uvedeno, ocitneme se uvnitř koule o poloměru 4,57 a průměru 9,24 kilometrů. Představme si, že jsme schopni se v této kouli vznášet, cestovat a za sekundu pokrýt celé megaparseky. Co uvidíme, bude-li náš Vesmír nekonečný?
Samozřejmě se před námi objeví nespočet galaxií všeho druhu. Eliptické, spirálové, nepravidelné. Některé oblasti se jimi budou hemžit, jiné budou prázdné. hlavní rys bude to, že vizuálně budou všichni nehybní, zatímco my nehybní. Ale jakmile uděláme krok, samotné galaxie se začnou pohybovat. Například pokud jsme schopni vidět v centimetrech mléčná dráha mikroskopické Sluneční soustavy, budeme moci pozorovat její vývoj. Ve vzdálenosti 600 metrů od naší galaxie uvidíme protohvězdu Slunce a protoplanetární disk v okamžiku formování. Když se k němu přiblížíme, uvidíme, jak se jeví Země, vzniká život a objevuje se člověk. Stejně tak uvidíme, jak se galaxie mění a pohybují, když se od nich vzdalujeme nebo se k nim přibližujeme.
Proto tím více vzdálené galaxie Budeme se dívat, čím starší pro nás budou. Nejvzdálenější galaxie se tedy budou nacházet dále než 1300 metrů od nás a na přelomu 1380 metrů již uvidíme reliktní záření. Pravda, tato vzdálenost pro nás bude imaginární. Když se však přiblížíme záření kosmického mikrovlnného pozadí, uvidíme zajímavý obrázek. Přirozeně budeme pozorovat, jak se budou formovat a vyvíjet galaxie z počátečního oblaku vodíku. Když dosáhneme jedné z těchto vytvořených galaxií, pochopíme, že jsme vůbec neurazili 1,375 kilometru, ale všech 4,57.
Oddálení
V důsledku toho ještě více zvětšíme velikost. Nyní můžeme umístit celé dutiny a stěny do pěsti. Ocitneme se tedy v docela malé bublině, ze které se nelze dostat. Nejenže se vzdálenost k objektům na okraji bubliny bude zvětšovat, jak se budou přibližovat, ale samotný okraj se bude posouvat na neurčito. To je celý bod velikosti pozorovatelného vesmíru.
Bez ohledu na to, jak je vesmír velký, pro pozorovatele vždy zůstane omezenou bublinou. Pozorovatel bude vždy ve středu této bubliny, ve skutečnosti je jejím středem. Při pokusu dostat se k jakémukoli objektu na okraji bubliny posune pozorovatel její střed. Jak se přibližujete k objektu, tento objekt se bude pohybovat stále dále od okraje bubliny a zároveň se bude měnit. Například z beztvarého vodíkového mraku se promění v plnohodnotnou galaxii nebo dále galaktickou kupu. Kromě toho se cesta k tomuto objektu bude zvětšovat, jak se k němu přiblížíte, protože se změní samotný okolní prostor. Po dosažení tohoto objektu jej pouze přesuneme z okraje bubliny do jejího středu. Na okraji vesmíru bude reliktní záření stále blikat.
Pokud předpokládáme, že se Vesmír bude i nadále rozpínat zrychleným tempem, pak být ve středu bubliny a posouvat čas vpřed o miliardy, biliony a ještě vyšší řády let, všimneme si ještě zajímavějšího obrázku. I když se naše bublina také zvětší, její měnící se složky se od nás budou vzdalovat ještě rychleji a opustit okraj této bubliny, dokud každá částice Vesmíru nebude putovat samostatně ve své osamělé bublině bez možnosti interakce s jinými částicemi.
Moderní věda tedy nemá informace o skutečné velikosti vesmíru a o tom, zda má hranice. S jistotou však víme, že pozorovatelný vesmír má viditelnou a skutečnou hranici, která se nazývá Hubbleův poloměr (13,75 miliardy světelných let) a poloměr částic (45,7 miliardy světelných let). Tyto hranice zcela závisí na pozici pozorovatele v prostoru a v čase se rozšiřují. Pokud se Hubbleův poloměr rozpíná striktně rychlostí světla, pak se rozpínání horizontu částic urychlí. Otevřená zůstává otázka, zda bude jeho zrychlování horizontu částic pokračovat a zda bude nahrazeno kompresí.
Neuvěřitelná fakta
Přemýšleli jste někdy, jak velký je vesmír?
8. To však není nic ve srovnání se Sluncem.
Fotografie Země z vesmíru
9. A toto pohled na naši planetu z Měsíce.
10. To jsme my z povrchu Marsu.
11. A toto pohled na Zemi za prstenci Saturnu.
12. A toto je ta slavná fotografie“ Bledě modrá tečka“, kde je Země vyfotografována z Neptunu, ze vzdálenosti téměř 6 miliard kilometrů.
13. Zde je velikost Země ve srovnání se Sluncem, který se ani úplně nevejde do fotky.
Největší hvězda
14. A tohle Slunce z povrchu Marsu.
15. Jak kdysi řekl slavný astronom Carl Sagan, ve vesmíru více hvězd než zrnek písku na všech plážích Země.
16. Je jich mnoho hvězd, které jsou mnohem větší než naše Slunce. Jen se podívejte, jak je Slunce maličké.
Fotografie galaxie Mléčná dráha
18. Ale nic se nevyrovná velikosti galaxie. Pokud snížíte Slunce do velikosti leukocytu(bílé krvinky) a zmenšit galaxii Mléčná dráha ve stejném měřítku, Mléčná dráha by měla velikost Spojených států.
19. Je to proto, že Mléčná dráha je prostě obrovská. Právě tam je sluneční soustava uvnitř.
20. Ale vidíme jen velmi mnoho malá část naší galaxie.
21. Ale i naše galaxie je ve srovnání s ostatními malinká. Tady Mléčná dráha ve srovnání s galaxií IC 1011, která se nachází 350 milionů světelných let od Země.
22. Přemýšlejte o tom, na této fotografii pořízené Hubbleovým dalekohledem tisíce galaxií, z nichž každá obsahuje miliony hvězd, z nichž každá má své vlastní planety.
23. Zde je jeden z galaxie UDF 423, která se nachází 10 miliard světelných let daleko. Když se podíváte na tuto fotografii, díváte se miliardy let do minulosti. Některé z těchto galaxií vznikly několik set milionů let po velkém třesku.
24. Ale pamatujte, že tato fotografie je velmi, velmi malá část vesmíru. Je to jen nepodstatná část noční oblohy.
25. Můžeme s jistotou předpokládat, že někde existuje černé díry. Zde je velikost černé díry v porovnání s oběžnou dráhou Země.
Které jsou na něm. Z velké části jsme všichni připoutáni k místu, kde žijeme a pracujeme. Velikost našeho světa je úžasná, ale ve srovnání s Vesmírem je to naprosto nic. Jak přísloví praví - "narodil se příliš pozdě na to, aby prozkoumával svět, a příliš brzy na to, aby zkoumal vesmír". Je to dokonce urážlivé. Nicméně začněme – jen pozor, aby se vám netočila hlava.
1. Toto je Země.
Jedná se o stejnou planetu, která je v současnosti jediným domovem lidstva. Místo, kde se magicky objevil život (nebo možná ne tak magicky) a v průběhu evoluce jsme se objevili vy i já.
2. Naše místo v Sluneční Soustava.
Nejbližší major vesmírných objektů které nás obklopují, jsou samozřejmě naši sousedé ve sluneční soustavě. Všichni si pamatují jejich jména z dětství a při lekcích o světě kolem sebe vyrábí modely. Tak se stalo, že ani mezi nimi nejsme největší...
3. Vzdálenost mezi naší Zemí a Měsícem.
Nezdá se to tak daleko, že? A pokud vezmeme v úvahu také moderní rychlosti, pak je to „vůbec nic“.
4. Ve skutečnosti je to docela daleko.
Pokud se o to pokusíte, pak velmi přesně a pohodlně – mezi planetu a satelit snadno umístíte zbytek planet sluneční soustavy.
5. Pokračujme však v povídání o planetách.
Před tebou Severní Amerika, jako by byl umístěn na Jupiteru. Ano, tato malá zelená skvrnka je Severní Amerika. Dokážete si představit, jak obrovská by byla naše Země, kdybychom ji přesunuli do měřítka Jupitera? Lidé by pravděpodobně stále objevovali nové země)
6. Toto je Země ve srovnání s Jupiterem.
Tedy přesněji šest Zemí – pro názornost.
7. Saturnovy prstence, pane.
Saturnovy prstence by měly tak nádherný vzhled, pokud by se otáčely kolem Země. Podívejte se na Polynésii – trochu jako ikonu Opery, že?
8. Srovnáme Zemi se Sluncem?
Na obloze to tak velké nevypadá...
9. Toto je pohled na Zemi při pohledu z Měsíce.
Krásné, že? Tak osamělý na pozadí prázdného prostoru. Nebo ne prázdný? Pokračujme...
10. A tak z Marsu
Vsadím se, že bys ani nebyl schopen říct, jestli to byla Země.
11. Toto je záběr Země těsně za prstenci Saturnu
12. Ale za Neptunem.
Celkem 4,5 miliardy kilometrů. Jak dlouho by trvalo hledání?
13. Vraťme se tedy ke hvězdě zvané Slunce.
Úchvatný pohled, že?
14. Zde je Slunce z povrchu Marsu.
15. A zde je její srovnání s Měřítkem hvězdy VY Canis Majoris.
Jak se ti to líbí? Více než působivé. Dokážete si představit, jaká energie je tam soustředěna?
16. Ale to je všechno nesmysl, pokud srovnáme naši nativní hvězdu s velikostí galaxie Mléčná dráha.
Aby to bylo jasnější, představte si, že jsme naše Slunce stlačili na velikost bílé krvinky. V tomto případě je velikost Mléčné dráhy zcela srovnatelná s velikostí například Ruska. Toto je Mléčná dráha.
17. Obecně platí, že hvězdy jsou obrovské
Vše, co je umístěno v tomto žlutém kruhu, je vše, co můžete v noci ze Země vidět. Zbytek je pouhým okem nepřístupný.
18. Ale existují i jiné galaxie.
Zde je Mléčná dráha ve srovnání s galaxií IC 1011, která se nachází 350 milionů světelných let od Země.
Projdeme si to znovu?
Takže tato Země je náš domov.
Pojďme si oddálit velikost sluneční soustavy...
Pojďme to ještě trochu oddálit...
A teď k velikosti Mléčné dráhy...
Pokračujme ve snižování...
A dále…
Téměř připraveno, nebojte...
Připraveno! Dokončit!
To je vše, co nyní může lidstvo pozorovat pomocí moderních technologií. Není to ani mravenec... Posuďte sami, jen se nezbláznit...
Taková měřítka jsou těžko pochopitelná. Někdo ale sebevědomě prohlašuje, že jsme ve Vesmíru sami, ačkoli si sami nejsou ve skutečnosti jisti, zda Američané byli na Měsíci nebo ne.
Vydržte, kluci... vydržte.
Srovnání rozměrů objektů ve vesmíru (foto)
1. Toto je Země! bydlíme tady. Na první pohled je velmi velký. Ale ve skutečnosti je naše planeta ve srovnání s některými objekty ve vesmíru zanedbatelná. Následující fotografie vám pomohou alespoň zhruba představit si něco, co se vám prostě do hlavy nevejde.
2. Umístění planety Země ve sluneční soustavě.
3. Zmenšená vzdálenost mezi Zemí a Měsícem. Nevypadá příliš daleko, že?
4. Do této vzdálenosti můžete umístit všechny planety naší sluneční soustavy, krásně a úhledně.
5. Tato malá zelená skvrna je kontinent Severní Ameriky na planetě Jupiter. Dokážete si představit, jak moc více Jupiter než Země.
6. A tato fotografie dává představu o velikosti planety Země (tedy našich šesti planet) ve srovnání se Saturnem.
7. Takto by vypadaly Saturnovy prstence, kdyby byly kolem Země. Krása!
8. Mezi planetami sluneční soustavy létají stovky komet. Tak vypadá ve srovnání s Los Angeles kometa Čurjumov-Gerasimenko, na které na podzim roku 2014 přistála sonda Philae.
9. Ale všechny objekty ve sluneční soustavě jsou ve srovnání s naším Sluncem zanedbatelné.
10. Takto vypadá naše planeta z povrchu Měsíce.
11. Takto vypadá naše planeta z povrchu Marsu.
12. A to jsme my ze Saturnu.
13. Pokud poletíte na okraj sluneční soustavy, uvidíte naši planetu takto.
14. Vraťme se trochu zpět. To je velikost Země ve srovnání s velikostí našeho Slunce. Působivé, že?
15. A toto je naše Slunce z povrchu Marsu.
16. Ale naše Slunce je pouze jednou z hvězd ve vesmíru. Jejich počet je větší než zrnka písku na kterékoli pláži na Zemi.
17. To znamená, že existují hvězdy mnohem větší než naše Slunce. Stačí se podívat, jak malé je Slunce ve srovnání s největší dnes známou hvězdou VY v souhvězdí Velkého psa.
18. Ale ani jedna hvězda se nemůže srovnávat s velikostí naší Galaxie Mléčná dráha. Pokud zmenšíme naše Slunce na velikost bílé krvinky a o stejnou hodnotu zmenšíme celou Galaxii, pak bude mít Mléčná dráha velikost Ruska.
19. Naše galaxie Mléčná dráha je obrovská. Bydlíme někde tady.
20. Bohužel všechny předměty, které můžeme v noci na obloze vidět pouhým okem, jsou umístěny v tomto žlutém kruhu.
21. Ale Mléčná dráha není zdaleka největší galaxií ve vesmíru. Toto je Mléčná dráha ve srovnání s galaxií IC 1011, která je od Země vzdálena 350 milionů světelných let.
22. Ale to není všechno. Na této fotografii od Hubbleův dalekohled Byly vyfotografovány tisíce a tisíce galaxií, z nichž každá obsahuje miliony hvězd s vlastními planetami.
23. Například jedna z galaxií na fotografii, UDF 423. Tato galaxie se nachází deset miliard světelných let od Země. Když se podíváte na tuto fotografii, díváte se miliardy let do minulosti.
24. Tento tmavý kousek noční oblohy vypadá úplně prázdný. Po přiblížení se ale ukáže, že obsahuje tisíce galaxií s miliardami hvězd.
25. A to je velikost černé díry ve srovnání s velikostí oběžné dráhy Země a oběžné dráhy planety Neptun.
Jedna taková černá propast by mohla snadno nasát celou sluneční soustavu.
Byly doby, kdy se svět lidí omezoval na povrch Země pod jejich nohama. S rozvojem techniky lidstvo rozšířilo své obzory. Nyní lidé přemýšlejí o tom, zda má náš svět hranice a jaké je měřítko vesmíru? Ve skutečnosti si nikdo nedokáže představit jeho skutečnou velikost. Protože nemáme žádné vhodné referenční body. I profesionální astronomové si představují (alespoň ve své fantazii) modely mnohonásobně zmenšené. Je důležité přesně korelovat rozměry objektů ve vesmíru. A při řešení matematických úloh jsou obecně nedůležité, protože se ukáže, že jsou to jen čísla, se kterými astronom operuje.
O stavbě sluneční soustavy
Abychom mohli mluvit o měřítku vesmíru, musíme nejprve pochopit, co je nám nejbližší. Za prvé, existuje hvězda zvaná Slunce. Za druhé, planety obíhající kolem něj. Kromě nich se kolem některých pohybují i satelity, na které nesmíme zapomenout
Planety na tomto seznamu byly pro lidi zajímavé již dlouhou dobu, protože jsou nejpřístupnější pro pozorování. Od jejich studia se začala rozvíjet věda o struktuře Vesmíru – astronomie. Hvězda je uznávána jako střed sluneční soustavy. Je také jejím největším objektem. Ve srovnání se Zemí má Slunce milionkrát větší objem. Zdá se, že je relativně malý, protože je velmi daleko od naší planety.
Všechny planety sluneční soustavy jsou rozděleny do tří skupin:
- Pozemský. Zahrnuje planety, které jsou svým vzhledem podobné Zemi. Jedná se například o Merkur, Venuši a Mars.
- Obří předměty. Mají toho hodně velké velikosti ve srovnání s první skupinou. Navíc obsahují hodně plynů, proto se jim také říká plynné. Patří mezi ně Jupiter, Saturn, Uran a Neptun.
- Trpasličí planety. Jsou to ve skutečnosti velké asteroidy. Jedna z nich byla donedávna součástí složení hlavních planet - jedná se o Pluto.
Planety „neodlétají“ od Slunce vlivem gravitační síly. Ale nemohou spadnout na hvězdu kvůli vysokým rychlostem. Objekty jsou opravdu velmi „svižné“. Například rychlost Země je přibližně 30 kilometrů za sekundu.
Jak porovnat velikosti objektů ve sluneční soustavě?
Než se pokusíte představit si měřítko vesmíru, stojí za to pochopit Slunce a planety. Koneckonců, může být také obtížné je vzájemně korelovat. Nejčastěji se konvenční velikost ohnivé hvězdy ztotožňuje s kulečníkovou koulí, jejíž průměr je 7 cm. Stojí za zmínku, že ve skutečnosti dosahuje asi 1 400 tisíc km. V takovém modelu „hračky“ je první planeta od Slunce (Merkur) ve vzdálenosti 2 metry 80 centimetrů. V tomto případě bude mít koule Země průměr jen půl milimetru. Nachází se ve vzdálenosti 7,6 metru od hvězdy. Vzdálenost k Jupiteru v tomto měřítku bude 40 m a k Plutu - 300.
Pokud mluvíme o objektech, které jsou mimo Sluneční soustavu, pak nejbližší hvězdou je Proxima Centauri. Odstraní se natolik, že toto zjednodušení je příliš malé. A to i přesto, že se nachází v Galaxii. Co můžeme říci o měřítku vesmíru? Jak vidíte, je prakticky neomezená. Vždy chci vědět, jak spolu souvisí Země a Vesmír. A po obdržení odpovědi nemohu uvěřit, že naše planeta a dokonce i Galaxie jsou bezvýznamnou součástí obrovského světa.
Jaké jednotky se používají k měření vzdáleností ve vesmíru?
Centimetr, metr a dokonce kilometr – všechna tato množství se již v rámci sluneční soustavy ukazují jako zanedbatelná. Co můžeme říci o Vesmíru? K označení vzdálenosti v Galaxii se používá hodnota zvaná světelný rok. To je doba, kterou by světlu trvalo jeden rok. Připomeňme, že jedna světelná vteřina se rovná téměř 300 tisícům km. Po přepočtu na obvyklé kilometry se tedy světelný rok rovná přibližně 10 tisícům miliard. Je nemožné si to představit, proto je rozsah vesmíru pro lidi nepředstavitelný. Pokud potřebujete uvést vzdálenost mezi sousedními galaxiemi, pak světelný rok nestačí. Je potřeba ještě větší hodnota. Ukázalo se, že jde o parsek, který se rovná 3,26 světelným letům.
Jak Galaxy funguje?
Je to obří útvar skládající se z hvězd a mlhovin. Malá část z nich je vidět každou noc na obloze. Struktura naší Galaxie je velmi složitá. Lze jej považovat za vysoce komprimovaný rotační elipsoid. Navíc má rovníkovou část a střed. Rovník Galaxie se většinou skládá z plynných a horkých mlhovin masivní hvězdy. V Mléčné dráze se tato část nachází v její centrální oblasti.
Sluneční soustava není výjimkou z pravidla. Nachází se také poblíž rovníku Galaxie. Mimochodem, hlavní část hvězd tvoří obrovský disk, jehož průměr je 100 tisíc a tloušťka je 1500. Pokud se vrátíme k měřítku, které bylo použito pro znázornění sluneční soustavy, pak bude velikost Galaxie úměrná.To je neuvěřitelné číslo. Proto se Slunce a Země ukáží jako drobky v Galaxii.
Jaké objekty existují ve Vesmíru?
Uveďme si ty nejdůležitější:
- Hvězdy jsou masivní samosvítící koule. Vznikají z prostředí sestávajícího ze směsi prachu a plynů. Většina z nich je vodík a helium.
- CMB záření. Jsou to ti, kteří se šíří ve vesmíru. Jeho teplota je 270 stupňů Celsia. Navíc je toto záření ve všech směrech stejné. Tato vlastnost se nazývá izotropie. Navíc jsou s ním spojeny některé záhady Vesmíru. Například vyšlo najevo, že vznikl v okamžiku velkého třesku. To znamená, že existuje od samého počátku existence Vesmíru. Potvrzuje také myšlenku, že se rozšiřuje rovnoměrně všemi směry. Navíc toto tvrzení platí nejen pro současnou dobu. Bylo to tak úplně na začátku.
- Tedy skrytá hmota. To jsou ty objekty vesmíru, které nelze studovat přímým pozorováním. Jinými slovy, nevyzařují elektromagnetické vlny. Ale dělají gravitační vliv k jiným orgánům.
- Černé díry. Nebyly dostatečně prozkoumány, ale jsou velmi dobře známé. Stalo se tak kvůli masivnímu popisu takových objektů ve sci-fi dílech. Černá díra je ve skutečnosti těleso, ze kterého se nemůže šířit elektromagnetické záření, protože druhá kosmická rychlost na ní je rovna. aby opustil vesmírný objekt.
Kromě toho existují ve Vesmíru kvasary a pulsary.
Tajemný vesmír
Je plná věcí, které ještě nebyly zcela objeveny nebo prozkoumány. A to, co bylo objeveno, často vyvolává nové otázky a související záhady Vesmíru. Patří mezi ně i známá teorie „velkého třesku“. Je to skutečně pouze podmíněná doktrína, protože lidstvo může jen hádat, jak se to stalo.
Druhou záhadou je věk Vesmíru. Dá se přibližně vypočítat již zmíněným reliktním zářením, pozorováním kulových hvězdokup a dalších objektů. Dnes se vědci shodují, že stáří vesmíru je přibližně 13,7 miliardy let. Další záhada – existuje-li život na jiných planetách? Ostatně nejen ve sluneční soustavě vznikly vhodné podmínky a objevila se Země. A vesmír je s největší pravděpodobností naplněn podobnými útvary.
Jeden?
Co je mimo Vesmír? Co je tam, kam lidský pohled nepronikl? Je něco za touto hranicí? Pokud ano, kolik je vesmírů? To jsou otázky, na které vědci dosud nenašli odpověď. Náš svět je jako krabice překvapení. Kdysi se zdálo, že sestává pouze ze Země a Slunce a na obloze je několik hvězd. Pak se pohled na svět rozšířil. V souladu s tím se hranice rozšířily. Není divu, že mnoho bystrých myslí již dávno dospělo k závěru, že vesmír je pouze částí ještě většího útvaru.
