Рубрика «спросите итана» - 6

image
Спутник Solar Orbiter – отличный метод изучения Солнца, но с запуском опасных отходов на Солнце связано множество рисков и расходов

Десятки тысяч лет люди практически не влияли на нашу планету и окружающую среду. Всего несколько миллионов человек, распределённых по всему земному шару, даже с учётом пожаров, войн и мусора, могут отравить только небольшую часть мира на короткий отрезок времени. Но с ростом числа людей и наших технических возможностей росла и наша способность повреждать и уничтожать биосферу. Сейчас нас уже больше 7 миллиардов, и управлять окружающей средой сегодня сложно, как никогда – и так же важно. А раз уж мы вышли в космос, не стоит ли нам отправлять самые опасные и долговременные загрязнители – отходы ядерной промышленности, опасные отходы, неразлагаемый пластик, и т.п. – на Солнце? Именно об этом спрашивает наш читатель:

Я годами спорил с людьми, доказывая, что отправка радиоактивных отходов или космического мусора на Солнце будет слишком дорогой и неосуществимой. Согласно моему непрофессиональному пониманию орбитальной механики, мне кажется, что мы должны будем сначала ускорить отходы так, чтобы они сошли с орбиты Земли, а затем замедлить их, чтобы они «упали на Солнце». Я знаю, что это возможно, поскольку мы отправляли зонды на Венеру, но я не могу это визуализировать. Не могли бы вы помочь?

Во-первых, это, конечно же, физически возможно. Но можем ли мы это сделать и должны ли мы это делать – это два разных вопроса. Начнём с того, что необходимо для осуществления подобного предприятия.
Читать полностью »

image
Звёздный корабль Enterprise из «Star Trek: The Next Generation»

Когда дебют сериала «Звёздный путь» 50 лет назад впервые внедрил в общественное сознание варп-двигатель, наше понимание Вселенной отличалось от сегодняшнего. Во-первых, варп-двигатель был просто вспомогательным устройством для сюжета, позволявшим достигать удалённых звёзд без старения персонажей и Вселенной. Считалось, что он физически невозможен, ибо нарушает законы относительности Эйнштейна. Во-вторых, считалось, что гравитация работает на притяжение удалённых галактик друг к другу, и что если вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света, то в итоге долетите куда угодно; мы не знали о тёмной энергии. Исследование ускоряющейся Вселенной от 1998 года рассказало нам, что всего 3% галактик в наблюдаемой Вселенной достижимы для скорости света. Но в 1994 году Мигель Алькубьерре открыл решение для ОТО, внезапно перенесшее варп-двигатель в область физически возможного. Сможет ли варп-двигатель помочь нам достичь этих галактик? Читателя интересует именно это:

Будет ли возможным, используя двигатель Алькубьерре, достичь галактик, которые сегодня считаются недостижимыми?

Положительный ответ на вопрос лишь открывает завесу над тем, что будет в таком случае возможно.
Читать полностью »

image
Размер, длина волн и шкалы температур/энергий, соответствующие различным частям электромагнитного спектра

Если взять любое количество материи, сколь угодно малое или большое, то по поводу его состава будут только две возможности: либо его можно разделить на что-то поменьше, либо оно фундаментально и неделимо. Большую часть XIX века мы считали, что атомы и есть те самые фундаментальные мельчайшие сущности, поскольку греческое слово ἄτομος и означает буквально «неразрезаемый». Но теперь мы знаем больше, и можем делить атомы на ядра и электроны, а ядра можно делить не только на протоны и нейтроны, но и они сами могут быть разделены на более фундаментальные кварки и глюоны. Но откуда нам вообще известен их «размер»? Наш читатель спрашивает:

Что учёные имеют в виду, говоря о размере элементарной частицы?

Размер – понятие сложное, но квантовая механика спешит нам на помощь.
Читать полностью »

image

Хотя звёзды в нашей галактике будут жить миллиарды лет, иногда с какой-нибудь из них может произойти катастрофа, которая выкинет её со стабильной орбиты по галактике. Может ли быть так, что эта звезда не просто сойдёт с орбиты, но и насовсем покинет галактику? А если так, может ли быть, что она сможет удержать свои планеты, в результате чего появится обитаемый межгалактический мир, в котором ваше «солнце» (и возможно, несколько других планет) будут единственными видимыми светилами? Наш читатель на этой неделе спрашивает:

Может ли звезда вырваться из гравитационного притяжения галактики? Если да, то может ли она прихватить с собой планеты, движущиеся по орбите вокруг неё? Если так, и если вы окажетесь на такой планете и посмотрите в ночное небо, увидите ли вы созвездия, состоящие из галактик?
Читать полностью »

image

Пока что наша Земля неплохо себя чувствует. С тех пор, как наше Солнце сформировалось порядка 4,5 млрд лет назад, наша протоземля сформировалась во внутренней Солнечной системе, столкновение породило пару Земля/Луна, известную нам сегодня, и комбинация начальных условий и поздней бомбардировки привела к появлению океанов и атмосферы. За срок больший, чем 4 млрд лет, Солнце постоянно светило, и жизнь зародилась и процветала. Но это не может продолжаться вечно! Приведёт ли к нашему вымиранию окончание топлива на Солнце? На этой неделе мы обсуждаем этот вопрос благодаря читателю, который спрашивает:

Уменьшается ли ядерная энергия Солнца или остаётся стабильной? Сколько времени осталось существованию жизни на нашей планете, если Солнце уменьшает своё ядерное топливо?

Если отвлечься от возможных катастроф, инициированных самой Землёй (типа сверхвулкана или отравления биосферы) или Вселенной в целом (сильное столкновение, стерилизующий всплеск гамма-лучей или вспыхнувшая поблизости сверхновая), Солнце в итоге погубит всю жизнь на Земле.
Читать полностью »

image
Анимация вспыхнувшей в XVII веке сверхновой в созвездии Кассиопеи

Глядя на Вселенную, мы принимаем как должное, что то, что мы видим, существует на самом деле прямо сейчас. Но на самом деле это не совсем так. При общении с астронавтами миссий «Аполлон» были задержки, поскольку свету требовалось чуть более двух секунд, чтобы дойти до них и обратно. Роверы на Марсе вынуждены действовать самостоятельно, поскольку задержки в несколько минут слишком велики для того, чтобы люди вручную меняли направление их движения. А если выйти за пределы Солнечной системы, то расстояния до звёзд будут измеряться световыми годами, что означает, что когда мы видим удалённый объект, мы смотрим в прошлое. А откуда мы знаем, что то, что мы видим, совпадает с тем, что там есть? Один из читателей хочет узнать:

Сколько из наблюдаемых нами с Земли звёзд реально существуют? Поскольку свет от многих из них прошёл до нас сотни, тысячи и даже миллионы световых лет, не существует ли возможности, что многие из видимых нами звёзд уже отгорели или взорвались сотни или тысячи лет назад, и свет этих событий (или его отсутствие) просто не успел до нас дойти?

Ответ очень сильно зависит от того, насколько далеко вы готовы заглянуть.
Читать полностью »

image
Показанные здесь звёзды, галактики и скопления связаны гравитацией и не будут расширяться вместе со Вселенной

У расширения Вселенной длинная и поразительная история. Когда Хаббл впервые заметил взаимосвязь между расстоянием от нас до галактики и красным смещением её света, он сразу же понял, что это – последствия общей теории относительности Эйнштейна. Когда Хаббл объявил о своём открытии, Эйнштейн сразу же отрёкся от своей космологической константы – «дурацкого фактора», призванного держать Вселенную статичной – и назвал его своим величайшим промахом. Но в то время, как пространство между галактиками расширяется, атомы, люди и планеты сохраняют свой размер. Чем же это определяется? Наш читатель хочет выяснить:

Каков имеется в виду масштаб размеров, когда идёт речь о расширении Вселенной? Значит ли это, что планковская длина непостоянна? Растут ли орбиты атомов вместе с этим растяжением пространства или этому препятствует сильное взаимодействие?
Читать полностью »

image
Изображение чрезвычайно удалённой части Вселенной, многие галактики находятся в десятках миллиардов световых лет от нас

Со Вселенной связано несколько фундаментальных фактов – её происхождение, её история, её текущее состояние – которые очень сложно уложить в сознании. Один из них – Большой взрыв, идея о том, что Вселенная началась определённое количество лет назад, а именно, 13,8 млрд. Тогда случился первый момент, начиная с которого мы можем описывать Вселенную такой, какой знаем её сегодня: заполненной материей и излучением, и ингредиентами, которые в итоге выросли в звёзды, галактики, планеты и людей. Насколько же далеко мы можем заглянуть? Вы можете думать, что поскольку всё во Вселенной ограничено скоростью света, это будет период в 13,8 млрд лет. Но это не так, и один из читателей хочет узнать:

Как мы можем изучать участок космоса размером в 92 млрд миль [видимо, имелось в виду световых лет – прим. перев.], когда свет с краёв шёл к нам только 13,7 млрд лет? Даже если предположить, что эти точки отодвинулись от нас дальше за время путешествия света, и мы рассчитываем, где они должны быть, а не где мы их видим, и учитывая, что пространство на таких расстояниях расширяется быстрее с, всё равно кажется, что это слишком большие числа.
Читать полностью »

image

Из всех обсуждаемых концепций и тем, Большой взрыв – наиболее противоречивое понятие. Конечно, это довольно старая научная теория, присутствующая с 1940-х годов, и уже с 1960-х годов существует несметное количество доказательств в её пользу. Идея проста: у Вселенной было начало. У неё был день рождения. Был день, у которого не было «вчера», когда материя, излучение и расширяющаяся, охлаждающаяся Вселенная, известная нам, не существовали до определённого момента времени. И всё же мы здесь. Что вызывает шквал вопросов у любого пытливого ума. Один из наших читателей как раз обладает таким умом, и он хочет узнать:

Есть ли теории или эксперименты, способные вычислить и доказать наше расположение в космосе относительно точки Большого взрыва? Я думаю, что поскольку с позиции расположения нашей планеты наши возможности наблюдений весьма ограничены, будет непросто определить кривизну пространства. Почему мы думаем, что Большой взрыв произошёл в некоторой точке трёхмерного пространства? Почему мы считаем, что Вселенная – это сфера?

Это очень хорошие вопросы, и все они демонстрируют распространённое представление людей о Вселенной. Но верны ли эти представления?
Читать полностью »

image
Сверхскопление Ланиакея. Расположение Млечного пути показано красным.

На крупнейших масштабах тёмная энергия заставляет расширение Вселенной ускоряться. Оно не только отдаляет удалённые галактики друг от друга, оно заставляет их ускоряться друг относительно друга. С другой стороны, гравитация заставляет материю скапливаться вместе, так, как скопились наша Галактика и наша локальная группа, и может победить это ускорение, если соберёт достаточно большое количество вещества в одном месте. Но галактики и группы – не крупнейшие из известных нам структур. Во Вселенной существуют скопления и сверхскопления галактик, одно из которых находится прямо у нас под боком! Победит ли в итоге какое-нибудь из таких сверхскоплений тёмную энергию? Наш читатель спрашивает:

Если мы гравитационно связаны только с Андромедой, и всё остальное в итоге исчезнет из видимой области Вселенной, как же мы все можем двигаться по направлению к Великому аттрактору (или куда мы там направляемся к гравитационному центру Ланиакеи)?

С точки зрения космических масштабов недалеко от нас находятся тысячи галактик, притягивающих нас к себе.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js