Планковские ЧД
Проблема планковских ЧД, что они никак не взаимодействуют с веществом, ибо невообразимо малы. Если сечение взаимодействия нейтрино с веществом 10⁻⁴³, то у микроскопических ЧД оно 10⁻⁶⁶. Нейтрино ловят в час по чайной ложке на мегадетекторах, а в случае ЧД сечение взаимодействия ещё на... 23, мать его, порядка величины меньше. И не надо бояться, что такие ЧД нас поглотят. Мы для них прозрачны, мы для них не существуем вовсе. А весит такая - микрограмм.
Жёлтый карлик
Жёлтый карлик — класс небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000—6000 K. (более горячие звёзды человеком визуально будут восприниматься как голубоватые или голубые). Как и у всех звезд главной последовательности, основным источником энергии у желтых карликов является термоядерный синтез гелия из водорода. Самым известным и наиболее изученным жёлтым карликом естественно является Солнце.
Солнце — одна из 400 млрд звезд в галактике Млечный путь, и самая близкая к нашей планете. Благодаря Солнцу сформировалась Земля, именно из-за солнечной активности на нашей планете происходят многие естественные процессы, без которых не было бы жизни. «Хайтек» разобрался, как формировалась самая важная для землян звезда, что с ней происходит сейчас и какое будущее ждет человечество.
Считается, что Солнце сформировалось около 4,5 млрд лет назад благодаря относительно быстрому сжатию под силами гравитации облака молекулярного водорода. Существует несколько теорий возникновения Солнечной системы, приверженцы самой распространенной гипотезы считают, что эта область Млечного пути начала формироваться после взрыва одной или нескольких сверхновых.
Эта теория основана на том, что в первичном веществе Солнечной системы содержится аномальное количество золота и урана. Согласно многим математическим моделям, их должно быть на порядок меньше, поэтому ученые развивают теорию эндотермических реакций из-за взрыва сверхновой.
В последние миллиарды лет Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона Млечного пути — между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом Местном межзвездном облаке — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность Местном пузыре — зоне рассеянного высокотемпературного межзвездного газа.
После постепенного формирования Солнца из оставшегося облака молекулярного газа под воздействием гравитации начали появляться и другие объекты Солнечной системы — каменные карлики недалеко от звезды и газовые гиганты на окраине образования. На Солнце приходится 99,8% всей массы Солнечной системы, при этом оно больше и ярче, чем 85% звезд во Вселенной. Оставшиеся 0,2% массы Солнечной системы делят все остальные планеты, спутники, астероиды и космическая пыль, хотя большая часть из этой массы досталась Юпитеру.
Звезды такого типа, как Солнце, в среднем существуют около 10 млрд лет — то есть сейчас оно находится на середине своего жизненного пути.
Солнце в настоящий момент состоит на 70% из водорода, на 28% из гелия, оставшиеся 2% приходятся на различные металлы. Этот показатель будет постоянно меняться со временем, поскольку звезда получает энергию благодаря термоядерным реакциям, превращая водород в гелий в его ядре. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн т вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируются солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (желтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ — в 1,4 раза больше, чем у воды. Температура — очень разная, зависит от слоя звезды — газовая поверхность нагревается не более чем до 5 тыс. градусов Цельсия, тогда как внешняя поверхность звезды — солнечная корона — может нагреться до 2 млн градусов Цельсия. Пока это одна из главных загадок в структуре Солнца, «Хайтек» подробно рассказывал об этом здесь.
Такое строение Солнца также сказывается и на разной скорости вращения его слоев. Поскольку Солнце не такое твердое тело, как Земля, его части вращаются с разной скоростью — на экваторе поверхность вращается один раз в 25,4 дней, а в районе полюсов — раз в 36 дней.
Расстояние от Земли до Солнца составляет в среднем 149,6 млн км — одна астрономическая единица. При этом солнце находится на расстоянии в 26 тыс. световых лет от центра Млечного пути. Один оборот вокруг центра галактики Солнечная система делает раз в 250 млн лет. В среднем орбитальная скорость Солнца составляет 217 км/час — это значит, что один световой год она проходит за 1,4 тыс. земных, а одну астрономическую единицу — за восемь земных суток.
Жизнь на Земле появилась под огромным влиянием Солнца. Излучение ближайшей к нам звезды — основной источник энергии для огромного количества процессов, происходящих на нашей планете. Свет необходим для начальных стадий фотосинтеза, в результате чего выделяется кислород для появления дальнейшей жизни, солнечное тепло определяет климат и температуру на Земле, именно солнечная энергия способствовала появлению нефти и других видов полезных ископаемых.
Земная поверхность и вся тропосфера — нижняя часть атмосферы, где образуются облака — получает энергию непосредственно от Солнца. До поверхности Земли доходят только 40% солнечного излучения, остальные 60% остаются в атмосфере или отражаются обратно в космос. При этом в последние десятилетия земная атмосфера начинает поглощать больше солнечного излучения из-за парникового эффекта.
Благодаря солнечному свету на Земле также происходят дожди, туманы, снегопады, ураганы, даже меняются течения, в том числе океанические, формируются Эль-Ниньо. Кроме того, под действием солнечного света образуются облака, из которых идут дожди, а также на море появляются волны, приводящие к эрозии пород.
Существует наука гелиобиология, изучающая воздействие активности Солнца на человека. Чаще всего ученые анализируют воздействие солнечного ветра на магнитосферу Земли — именно ее реакция сказывается сильнее всего на самочувствии человека, на работе многих электрических приборов.
Другой объект изучения гелиобиологов — солнечные вспышки, когда звезда выбрасывает потоки высокоэнергетических заряженных частиц, долетающие до Земли за несколько часов. Несмотря на то, что Земля в основном защищена от них магнитосферой, вспышки сильно влияют на орбитальные спутники.
К большому сожалению, будущее Земли пока является не самым светлым. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. При этом уже сейчас Солнце просуществовало 4,5 млрд лет — около половины от своей возможной жизни.
По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы водорода, оно становится все горячее, а его светимость медленно возрастает. Через 1,1 млрд лет — в возрасте 5,5 млрд лет — яркость Солнца увеличится на 11%. Тогда звезда начнет длительный переход в другой класс — красного гиганта, а жизнь на Земле полностью закончится из-за кардинального повышения температуры и парникового эффекта, связанного с увеличением солнечной активности. При этом в таком возрасте Солнце достигнет своей максимальной температуры и в будущем станет только остывать.
Недавно китайские ученые предложили несколько вариантов развития Земли и возможностей изменения орбиты, чтобы нашу планету не постигла судьба сухой и горячей Венеры.
К возрасту примерно в 8 млрд лет — через 3,5 млрд лет от настоящего времени — яркость Солнца увеличится на 40%. При этом по мере того, как водородное топливо в ядре Солнца будет сокращаться и выгорать, его внешняя оболочка начнет расширяться, а ядро, наоборот, сжиматься и нагреваться. К этому времени радиус Солнца увеличится настолько, что поверхность звезды будет находиться примерно в районе нынешней Венеры.
Постепенно Солнце начнет медленнее крутиться, и даже если жителям Земли к тому моменту удастся избежать вымирания, планета постепенно начнет сходить с орбиты и приближаться к звезде. Кроме того, мощнейший солнечный ветер, связанный со снижением производства энергии из водорода и уплотнения гелия, должен уничтожить всю атмосферу Земли.
В возрасте 10,9 млрд лет водород в ядре закончится, а температура увеличится настолько, что запустится процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это приведет к тому, что Солнце перейдет в другую классификацию и станет красным гигантом. В этой фазе радиус солнца увеличится уже в 256 раз по сравнению с современным, а внешние слои достигнут орбиты нынешней Земли.
Красный гигант — самая короткая фаза жизни Солнца. Спустя 10 млн лет в ядре температура достигнет 100 млн градусов Цельсия, произойдет гелиевая вспышка, благодаря которой начнется термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. В результате появления нового источника энергии размер Солнца резко уменьшится — на период в 100 млн лет, пока звезда не уничтожит весь гелий. После этого она снова станет красным гигантом, а яркость увеличится уже в 5,2 тыс. раз. В таком состоянии Солнце просуществует не более 20 млн лет, после чего внешняя оболочка звезды оторвется от ядра, и от нее останется только белый карлик, сравнимый по размеру с Землей. Ученые считают, что у звезды не хватит энергии, чтобы закончить свое существование взрывом сверхновой или трансформацией в черную дыру.
Появившийся в результате смерти Солнца белый карлик будет постепенно угасать в течение миллиардов лет. Такой жизненный цикл считается типичным для звезд комплекции и состава Солнца, поэтому крайне маловероятно, что солнечное развитие пойдет по другому пути. Человечество, если, конечно, нам не удастся основать внеземные колонии или сбежать в соседние галактики, вряд ли застанет столь бесславный конец нашей главной звезды — звезды по имени Солнце.
О возвращении астрономии в школы
Опасна ли комета ISON? (с)пёрто. Фото и гифки в коментах.
Я давно ждал, что же придумают параноики, после феерического облома с концом света в 2012 году. И, наконец, они разродились. Люди издревле боялись комет, даже когда более-менее разобрались в происхождении этих небесных явлений. Сейчас глобальной паники кометы уже не вызывают. Однако ISON обеспечили громкий пиар сами ученые: «ярче Луны», «комета века», и это создало основания для попыток запугивания необразованных масс. Правда масштаб локален: всерьез опасаются кометы, кажется, только в России. Западные уфологи просто смакуют фейковые видео, с изображением "кораблей сопровождения" кометы.
Давайте разберемся, представляет ли комета C/2012 S1 (ISON) какую-либо опасность.
Когда ее только обнаружили в 2012 году, предварительные оценки ее размера и траектории позволили предположить, что она будет очень хорошо заметна на земном небосводе. Поэтому появилась надежда, что это будет Большая комета.
Однако с тех пор она значительно приблизилась, ее изучили с помощью межпланетных, орбитальных и наземных телескопов. Поэтому оценки масштабов события существенно изменились, и теперь только в результате очень удачного стечения обстоятельств мы ее вообще сможем увидеть невооруженным глазом.
Посмотрим внимательнее, что же к нам летит.
Одно из первых интереснейших наблюдений было проведено в январе 2013 года межпланетной станцией NASA Deep Impact, которая вращается в астероидном поясе между Марсом и Юпитером. Она значительно превысила предполагаемый ресурс своей работы, изучила все, до чего смогла дотянуться и уже долгое время летала без дела. Фактически съемка ISON стала для станции последним большим делом – в августе 2013 связь с ней прервалась, и в сентябре специалисты NASA заявили об окончательной потере аппарата.
Следующую важную съемку кометы провел космический телескоп Hubble.
Серия съемок проведенных в апреле и мае, с расстояния 650 млн. км позволила гораздо лучше рассмотреть комету. Удалось даже сделать небольшой таймлапс.
Когда же комета пересекла орбиту Юпитера и направилась в сторону Марса стало ясно, что эпохального зрелища нам ждать уже не приходится. Прогнозы астрономов становились все скромнее и скромнее: яркость кометы отставала от оптимистичных предположений, а активность формирования комы (атмосферы и хвоста) не оправдывала ожиданий.
Я с нетерпением ждал результатов наблюдений кометы в конце сентября и начале октября, проведенных марсианскими орбитальными станциями и марсоходами. Но в результате Curiosity даже не смог разглядеть комету на небосводе, а полуметровый телескоп спутника MRO прислал совсем уж несерьезную мелочь.
Тут надо понимать, что разница между съемкой Hubble и MRO в том, что первый снял комету целиком – с ее комой, диаметр которой был около 50 тыс. км, а второй – только ядро, диаметром около 2 км.
Сегодня наблюдение кометы доступно практически всем владельцам более-менее серьезных телескопов. Для примера: снимок с телескопа диаметром 10,5 см.
Сейчас за кометой наблюдают десятки профессионалов и любителей, регулярные отчеты и свежие снимки со всего мира можно с легкостью найти, если задаться такой целью. Еще немного и ее уже можно будет заснять на обычные фотоаппараты с телеобъективами. Правда для этого потребуется ясное небо, отсутствие засветки, и прямые руки из плеч.
Пока NASA имитировало бездействие, научная команда Hubble провела новые съемки ISON 9 октября. Это исследование позволило уточнить диаметр ядра - 2 км, и убедиться, что оно не утратило целостность.
Теперь поговорим о траектории.
Хотя комета ISON пролетит к Земле ближе, чем недавняя хвостатая гостья Panstarrs, все равно, нас будет разделять значительное расстояние. Максимальное сближение ISON и Земли произойдет 26 декабря, и расстояние составит около 64,2 млн. км. Для примера – это превышает расстояние от Земли до Марса во время максимального сближения, и составляет 167 дистанций от Земли до Луны. Поэтому, как исключена вероятность падения Марса на Землю, так и не существует опасности падения ISON на нашу планету.
Проследить траекторию ISON можно в насовском сервисе Orbit Diagram или в удобном интерактивном сайте solarsystemscope.com.
Но сторонники теории «мывсеумрем» придумали отговорку на этот счет: а вдруг комета взорвется, и на нас упадут ее осколки?
Начнем с того, что, пока на ISON не всадится Брюс Уиллис с буровой установкой и атомной бомбой, вообще нет угрозы взрыва кометы. Но комета может раздробиться на несколько фрагментов. Это весьма вероятный исход тесного сближения кометы с Солнцем, и такие события наблюдались ранее неоднократно.
ISON должна пройти на расстоянии 1,1 млн. км от поверхности звезды. От гравитационного воздействия и приливных сил она может разделиться на несколько фрагментов. Подобное наблюдалось во время падения кометы D/1993 F2 (Шумейкеров-Леви) на Юпитер. Что показательно: все куски раздробившейся кометы продолжили исправное движение по прежней орбите.
Может комета развалиться и под действием внутренних процессов. Например предыдущая надежда параноиков – комета Еленина, распалась на подлете к Солнцу, а с Землей сблизилось только едва заметное облако пыли и газа.
Короткопериодическая комета Швассмана-Вахмана, распадается уже с 1995 года.
С каждым трехлетним витком этой кометы обломков становится все больше, но все они продолжают следовать прежней траекторией. Кстати, эта «хвостатая звезда» является хорошим примером того, что происходит с распавшейся, но неиспарившейся кометой: крупные обломки продолжают дробиться, и постепенно удаляться от ядра. Происходит это от гравитационных возмущений небесных тел, рядом с которыми фрагменты могут пролетать. В зависимости от массы фрагмента гравитационные поля влияют на них по-разному, поэтому постепенно хвост кометы становится шире и шире, но при этом прежняя орбита сохраняется. Скорость расширения хвоста составляет всего 45 км/ч
Не исключено, что распад произойдет и с ISON, но отличие от Швассмана-Вахмана нынешняя комета - долгопериодическая. Следующее ее возвращение ожидается только через 2 млн. лет, поэтому за один месяц ее фрагменты не успеют отклониться от прежней орбиты на 60 млн. км. То есть, если комета развалится прямо сейчас, в момент ее максимального сближения с Землей, ее фрагменты будут к нам ближе примерно на 75 тыс км, что в космических масштабах является незначительным мизером.
Да, Земля в январе сблизится с хвостом кометы ISON, но это будет хвост, который остался от кометы до ее сближения с Солнцем, т.е. крупных фрагментов там не будет. Прохождение через хвост кометы само по себе для Земли и землян не страшно. Собственно наша планета регулярно пересекает орбиты комет, через которые протянуты те самые «хвосты». В дни встречи Земли и «хвоста» наблюдаются метеорные потоки. Наверно все любовались падающими звездами в августовском небе, но не все задумывались, что наблюдают результат пересечения Землей орбиты кометы Свифта-Туттля. Будем надеяться, что нам повезет с погодой и ISON подарит нам красочное зрелище, даже если сама не появится на небосводе.