Когда дети проходят собеседование перед поступлением в школу, их просят назвать свой домашний адрес. Зачем? Чтобы узнать, ориентируется ли он уже в реальной действительности или пока полностью погружён в игровые фантазии.
А мы, взрослые? Свой домашний адрес мы, конечно, знаем. Но значит ли это, что наше сознание уже окончательно «созрело»?
Так устроено наше сознание. (Фрагмент пирамидальной клетки коры головного мозга с дендритами)
Твой адрес – не дом и не улица
Мы живём на планете Земля. Здесь есть сёла и города, а в сёлах и городах есть улицы, а на улицах – дома, а в домах – квартиры.
То же самое – в большом мире. Есть Вселенная. А во Вселенной – скопления галактик – «улицы». Соседние галактики – всё равно что соседние дома, в которых много-много квартир – звёзд, окружённых планетами.
Наша с вами галактика называется «Млечный Путь», или же просто «Галактика» – только с большой буквы, а наша самая знаменитая соседняя галактика – это Туманность Андромеды, или, как её называют астрономы, М31.
Млечный Путь. Фотоснимок сделан с большой выдержкой. При наблюдении невооружённым глазом он не такой яркий
Туманность Андромеды. Снимок, сделанный через телескоп
Кстати, наши галактики – Млечный путь и Туманность Андромеды сближаются со скоростью 400 000 (четыреста тысяч) километров в час! Со временем они сольются в одну!
Зачем считать звёзды?
Итак, мы живём в галактике Млечный путь. Но галактика большая. В каком именно месте?
Допустим, мы с вами очутились в совершенно незнакомом городе. Можно ли, не спрашивая прохожих, определить, где мы находимся – в центре города или на окраине?
Можно. Для этого достаточно просто посчитать машины, пешеходов, фонари и вывески. В центре города их будет много (ну, во всяком случае, днём), а чем дальше мы будем удаляться от центра, тем их будет меньше.
Так выглядит ночной город из космоса. В центре всегда светлее, потому что больше домов и огней! Сравните с изображениями галактик…
Именно таким образом астрономы смогли определить форму Галактики и расположение нашей планеты внутри неё. Нетрудно сообразить, что участки, в которых звёзд больше всего, являются близкими к центру нашей звёздной системы, а участки, в которых звёзд мало – напротив, находятся с краю.
Галактика Млечный путь
Так вот, друзья, мы с вами живём на окраине!
Планета из рукава
От центра (где от звёзд глазам больно) Галактика распадается на несколько гигантских спиральных «рукавов». Эти рукава и есть «окраина» Галактики. Астрономы называют их по названиям созвездий: рукав Лебедя, рукав Центавра, рукав Стрельца, рукав Ориона, рукав Персея.
Наше Солнце, а вместе с ним и Земля расположены на внутреннем крае рукава Ориона, в той его области, которая называется Местный пузырь, на расстоянии приблизительно 30 000 световых лет от галактического центра…
Всё? Нет, не всё!
Как звёзды внутри галактики образуют светящиеся скопления ( центр и «рукава»), так и сами галактики тоже образуют скопления! Например, наша галактика Млечный Путь входит в скопление галактик, которое называется Местная группа. В Местной группе 54 галактики.
А Местная группа входит в сверхскопление Девы, в котором уже около 30 тысяч галактик!.. А сверхскопление Девы, в свою очередь, является частью мегаскопления Ланиакея (100 тысяч галактик).
Вообще же в наблюдаемой части вселенной предполагается наличие приблизительно 200 миллиардов галактик. Учтено и занесено в каталоги на текущий момент около 1 миллиона галактик.
Из них только около 3 десятков получили от нас названия. Среди них: «Водоворот», «Сигара», «Сомбреро», «Чёрный глаз», «Подсолнух», «Серебряная монетка», «Спрятанная Галактика», «Южная Вертушка», «Северная Вертушка», «Мышки»…
"Спрятанная галактика" называется так, потому что является невидимой. На снимке, сделанном с помощью комплекса телескопов ALMA, видны светящиеся частицы пыли, подогреваемые формирующимися в галактике звездами. Эта пыль блокирует весь остальной диапазон вол
Посмотрите, это наша Вселенная «вблизи». Каждая яркая точка здесь – это галактика. В измерительный отрезок внизу рисунка поместилось бы в длину 60 таких галактик, как наш Млечный Путь:
А это снова наша Вселенная, просто мы «отошли немного назад». Здесь в измерительный отрезок поместилась бы уже тысяча наших галактик:
Ещё чуточки «отошли» – и картина уже такая. Теперь в измерительном отрезке четыре тысячи наших галактик:
Очень даже запросто можно заблудиться! Так что запоминайте наш общий адрес, друзья:
Мегаскопление Ланиакея, сверхскопление Девы, скопление Местная группа, галактика Млечный Путь, рукав Ориона, Местный пузырь, Солнечная система, планета Земля 😊
С точки зрения науки любое явление, эффект или объект (а также их свойства) должны быть:
а) чётко и неоспоримо зафиксированы в природе; б) смоделированы в лаборатории в ходе опытов и экспериментов; в) описаны теоретически с помощью формул и чисел; г) полученные формулы и числа должны (хотя бы «чуть-чуть») совпадать с теми, которые были зафиксированы в природе и во время экспериментов.
Шаровая молния атакует церковь в Уидекомбе в 1638 году. Старинная гравюра
По таким вот строгим критериям учёные отбрасывают как ненаучные самые разные вещи и явления. И вечный двигатель, и НЛО, и привидения. Но вот шаровую молнию отбросить не получается, потому что есть не только многочисленные рассказы очевидцев, записи на киноплёнку и видеозаписи, но и экспертные расследования, и даже самая настоящая (вот уж «научнее не бывает») спектрограмма.
Спектр шаровой молнии полученный китайскими учеными в 2012 году
Этот случай произошёл не так давно, в 2012 году – китайские учёные на Тибетском плато изучали обыкновенные молнии – в природных условиях – с помощью различных приборов, в том числе спектрометров. Неожиданно на видео (которое до сих пор засекречено) и на запись спектрографа (которая опубликована) попала самая настоящая шаровая молния. По описаниям очевидцев – серьёзных учёных! – «сразу же после удара обычной молнии вдруг появился сияющий белый шар, размерами приблизительно около 5 метров. Он проплыл горизонтально расстояние примерно в 10 метров, после чего сменил цвет на красный и начал подниматься вверх».
И вот тут начинаются большие проблемы – очень серьёзные. Потому что если пункт «А» («доказанно существует и наблюдается в природе») для шаровой молнии выполняется, то остальные три – нет! Получить шаровую молнию в лаборатории учёным пока удавалось только в научно-фантастической литературе (например, «Замок ведьм» Александра Беляева). Более того – пока не удалось создать и более-менее убедительную теорию для этого явления, хотя этим занимались крупнейшие учёные мира (скажем, Пётр Леонидович Капица, знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии). И вот из-за этого учёные шаровую молнию не любят.
Каковы её свойства?
Что на текущий момент учёным удалось узнать достаточно достоверно из наблюдений? Довольно многое:
Размеры шаровой молнии – от теннисного мячика до шара диаметром в несколько метров.
Время существования – от нескольких секунд до нескольких минут
Цвет – самый разный (белый, жёлтый, синий, красный), иногда постоянно изменяющийся
Плотность – меньше воздуха
«Смерть» – иногда просто растворяется в воздухе, иногда взрывается, причиняя серьёзные разрушения
Взаимодействие с предметами – иногда плавит или поджигает, иногда отбрасывает в сторону на много метров, иногда проходит насквозь
Какова энергия, содержащаяся внутри шаровой молнии? В 1936 году английский физик Брайан Гудлет привёл совершенно уникальный случай: средних размеров (с грейпфрут) шаровая молния залетела в небольшой бочонок с водой, стоявший на кухне. Вода, только что принесённая из колодца, немедленно начала кипеть. Даже спустя 20 минут после происшествия вода была настолько горячей, что в неё нельзя было опустить руку. Поскольку физику было известно количество воды и её изначальная температура, то рассчитать энергию «по школьным формулам» не составило никакого труда: примерно 100 киловатт-часов, или 360 мегаджоулей на 1 килограмм массы. Это очень много. Достаточно сказать, что шар такого же размера, наполненный нитроглицерином (очень мощным взрывчатым веществом), содержит примерно в четыре раза меньше энергии...
Что касается взаимодействия с веществом – то тут всё ещё загадочнее. В том же самом наблюдении Гудлета сообщается, что шаровая молния, прежде чем залететь в бочонок с водой, пережгла металлические телеграфные провода и сильно опалила деревянную оконную раму. Температура плавления стали, из которой сделана проволока, в среднем составляет +1400 градусов. Значит, молния была примерно такой же температуры? Но тогда она должна была не «опалить» деревянную раму, а поджечь. Странно... Однако всё-таки в этом случае молния «как и положено» взаимодействует с веществом: плавит металл, поджигает древесину, кипятит воду. Среди других примеров «взаимодействия» есть и более «агрессивные»: шаровая молния может при взрыве перевернуть многотонный трактор, выломать в помещении все двери, сломать, как спичку, толстое бревно...
Отверстие с оплавленными краями, оставленное шаровой молнией в оконном стекле
Шаровая молния влетает в дом гравюра 1901 года
Но были и другие случаи! Скажем, «случай Дженнисона», описанный в 1963 году. Или «случай Аккуратова», описанный в 1946 году. И тут, и там шаровая молния каким-то неизвестным образом сумела пройти сквозь металлическую толстую стенку и попасть внутрь самолёта, летящего на большой высоте! При этом впоследствии, во время расследования, на стенках не было обнаружено никаких – ни проплавленных, ни просверленных, ни «прогрызенных» отверстий. Умение проходить сквозь стены – про такое знает квантовая физика (физики называют это «туннельный эффект»), но чтобы такое происходило в «большом» макромире?! А наблюдения лётчиков (людей психологически подготовленных и вовсе не склонных фантазировать) говорят обратное – сперва молния была снаружи самолёта, пролетела вдоль крыла к кабине, а потом вдруг оказалась внутри (где устроила пожар и чуть не убила радиста).
Одна ли она?
Удивление вызывает «разнообразие» поведения шаровой молнии при взрыве. Если мы, допустим, возьмём две тротиловые шашки одной и той же массы, то и взорваться они должны с одной и той же силой. А тут при наблюдениях всё совершенно иначе – в одном случае шаровая молния, попав в деревянную мачту корабля, «разносит её в щепки и поджигает весь корабль целиком». А в другом – залетев под кресло радиста в самолёте, взрывается, разносит в куски рацию, плавит (!) металлическое основание сиденья, но сам радист при этом каким-то чудом остаётся цел и невредим.
Столько же вопросов вызывает поведение шаровой молнии при контакте с металлическими объектами или электрическими проводами. Обычная молния, благодаря своей электрической природе, как известно, «любит» именно металлические предметы (на этом основан принцип работы громоотводов). В мультфильме «Ничуть не страшно» мальчики Коля и Юра спасаются от шаровой молнии именно благодаря свисающему со столба электрическому проводу.
Но вот с настоящей шаровой молнией – не вполне так. Иногда она действительно движется в сторону электрических проводов или антенн, а иногда – проплывает мимо них абсолютно «равнодушно», и даже наоборот:
...В нашей палатке – а она была закрыта – лежали радиостанция, карабины и альпенштоки. Но шаровая молния не тронула ни одного металлического предмета, казалось, она «охотилась» только на людей...
Кстати, «вдогоночку». А вообще – насколько и чем опасна шаровая молния для человека? И здесь данные тоже есть самые противоречивые. Многим знаком хрестоматийный случай гибели в Петербурге в 1753 году от удара шаровой молнией физика Георга Рихмана, друга Ломоносова. На лбу учёного нашли «всего лишь красное пятнышко величиной с мелкую монету». Но вот упомянутый нами только что случай, произошедший с группой альпинистов на Северном Кавказе в 1978 году – там шаровая молния «размером с мячик для тенниса» оставляла на теле «страшные глубокие раны, буквально выдирая мясо до костей» (тогда 4 человека получили серьёзные травмы и остались инвалидами, а один погиб).
Гибель Георга Рихмана от шаровой молнии в 1753 году
Именно поэтому многие исследователи всерьёз задаются вопросом – а действительно ли мы имеем дело с одним и тем же явлением? Реагирует шаровая молния на металл – или НЕ реагирует? Прожигает предметы – или проходит их НАСКВОЗЬ? Какой запах остаётся в помещении после взрыва шаровой молнии – запах ОЗОНА или запах СЕРЫ (да-да, и здесь показания свидетелей тоже бывают самые разные)? Или шаровых молний вообще не одна – а две (или три, или даже больше?). Схожих внешне, но обладающих совершенно разными свойствами?
А молния ли это?
«Шаровая молния» – устоявшийся, привычный термин. И в самом деле большинство свидетельств описывают появление шаровой молнии именно во время грозы, то есть как бы подразумевают «родство» молнии обыкновенной и молнии шаровой. Однако «большинство» – совершенно не значит «все». Возьмём тот же самый случай в самолёте, произошедший в 1946 году – тогда шаровая молния проникла в самолёт зимой, при забортной температуре минус пятнадцать градусов, и никаких признаков грозы не наблюдалось на сотни километров вокруг! Но тем не менее – шаровая молния была, её прекрасно видели второй пилот и оба штурмана...
Обложка журнала "Техника – молодежи" 1982 год с рассказом о случае 1946 года
Второй момент. Обычная молния – это раскалённая добела плазма с температурой порядка 30 тысяч градусов, здесь физики друг с другом не спорят. Но и гаснет («высвечивается») обычная молния, как вы знаете, очень быстро. Шаровая же молния может существовать длительное время – несколько десятков секунд, а то и несколько минут! Учёным очень хорошо знакомо такое явление, как «высвечивание» плазменного «огненного шара» при взрыве ядерной или водородной бомбы. Ещё академик Капица справедливо указывал – если огненный шар диаметром 150 метров высвечивается за 10 секунд, тогда «плазменная» шаровая молния диаметром 10 сантиметров должна высветиться всего лишь за сотую долю секунды! А закон сохранения энергии никто не отменял – если вытащить из детской игрушки батарейку, она перестанет работать. А вот шаровая молния, выходит, «в батарейке не нуждается»...
Кстати, единственное (пока) исследование шаровой молнии спектрометром в 2012 году показало, что в её составе есть железо, кремний, кальций, кислород, алюминий, фосфор и титан. То есть на спектр «обыкновенной» молнии спектр шаровой молнии решительно не похож – она «из другого вещества». Так что весьма вероятно, что «шаровая молния» – это вовсе не «молния»... Но тогда что это?
Возможные гипотезы
Почему шаровая молния круглая? Скорее всего, по той же самой причине, почему круглую форму приобретают капли воды в невесомости. По той же самой причине, почему при взрыве атомной бомбы образуется плазменный шар (а не куб и не пирамидка). Шаровая молния – просто по законам физики – как бы «стремится» тратить как можно меньше энергии на поддержание собственной формы, а потому и превращается в плавающую в воздухе шарообразную «каплю». Но... это только одно из многих объяснений.
Почему летает? Вот уж точно не потому, почему летает воздушный шар. Шар, наполненный горячим воздухом (или состоящий из раскалённого вещества, как при взрыве атомной бомбы), по тем же самым законам физики обязан полететь – но полететь строго вверх! Как пузырёк воздуха внутри открытой бутылки с газированной водой. А движение шаровой молнии может быть очень сложным – она может висеть неподвижно, подниматься, опускаться, двигаться быстрее или медленнее, причём «сама по себе», безо всякого там «ветра». Движение шаровой молнии во время трагедии 1978 года очевидец описывал так:
…Странный это был визитёр. Казалось, он сознательно и злобно, методически, соблюдая одному ему известную очерёдность, раз за разом проникал в наши спальные мешки и жёг нас, предавая страшной пытке...
Как устроена? Самая сложная часть вопроса. Все существующие теории (и их создателей) можно разделить на несколько больших групп:
Группа 1 – «иллюзионисты»: Шаровая молния – это своего рода устойчивая галлюцинация, вызванная воздействием электромагнитных волн на человеческий мозг. Так легче всего объяснить, скажем, «прохождение шаровой молнии сквозь стены». Или тот же случай с альпинистами в 1978 году объясняется тем, что спортсмены, «загипнотизированные» галлюцинацией, сами себе наносили раны... Минусы таких теорий: галлюцинации не могут плавить стекло и железо, а также переворачивать трактора и разносить в щепки корабельные мачты.
Группа 2 – «традиционалисты»: Шаровая молния – это устойчивый объект шарообразной формы, наполненный неизвестным науке веществом. Сам объект может быть устроен по-разному – и как некая «губка» из плазмы, и как некий быстро вращающийся «вихрь», переносящий раскалённое содержимое. Здесь минус – обычный закон сохранения энергии: из такого объекта энергия должна «перетекать» в окружающую среду, причём очень быстро. Да и сквозь стены такой пройти уже не сумеет.
Группа 3 – «волновики»: Шаровая молния – это особая стоячая электромагнитная волна (математики и физики называют такие удивительные волны-одиночки «солитонами»), которая и подпитывает энергией «снаружи» сгусток плазмы – «резонансную область». Минусы здесь – наблюдаемые явления, тот же «опыт Гудлета». Такая стоячая волна никаким образом не смогла бы вскипятить бочонок с водой (это противоречит всем законам физики сразу). Ну и взрыв такого «резонанса» по расчётам – просто хлопок воздушного шарика. Разнести на куски прочный предмет он не способен.
Группа 4 – «пространственники»: Шаровая молния – это результат «прокола» нашего пространства-времени, как бы проникновения в нашу вселенную другой вселенной. Представьте себе шар или цилиндр, который проходит сквозь тонкий лист бумаги – на листе «из ниоткуда» возникает точка, которая превращается в круг, какое-то время «живёт» на листе, а затем снова исчезает в никуда. Взрыв шаровой молнии – результат действия силового поля, возникающего на границе тех самых разных вселенных. Минусы – столкновение двух вселенных, по идее, должно не то что бочонок воды вскипятить, а как минимум пару галактик разнести в клочья... Но... кто знает?
Группа 5 – «биологи»: Шаровая молния – это ни на что не похожая и крайне редко наблюдаемая атмосферная форма жизни (у некоторых исследователей – даже разумной жизни). Эта жизнь питается электричеством или электромагнитными волнами (как «волновики» в одноимённом фантастическом рассказе Фредерика Брауна), но при определённых обстоятельствах может стать видимой для людей и взаимодействовать с «обыкновенной» материей. Этакий вариант рассказа Виктора Драгунского «Он живой и светится», только для взрослых...
Кстати, вам какая теория «устройства шаровой молнии» нравится больше? В любом случае, это явление природы, до сих пор учёными не разгаданное...
«Каниба» – так называли жители Багамских островов своих беспокойных соседей, обитателей острова Гаити.
Взгляните на карту: от Гаити до Багам рукой подать!
Всё ещё уверены, что электродрель по утрам и сопровождаемые танцами ночные застолья – худшее соседство, какое только бывает на свете?
Так вот, каннибализм бывает не только на Земле. В космосе он тоже встречается. Посмотрите на фотографию. Это спиральная галактика М51 из созвездия Гончих Псов. Обратите внимание на её странную форму – возле привычной галактической спирали как бы «прицепилось» яркое облачко...
Галактика каннибал М51 из созвездия Гончих Псов
Но это никакое не облачко! Это ещё одна галактика, точнее – то, что от неё осталось. Перед нами – типичный пример «галактического каннибализма» – то есть явления, когда одна галактика поглощает, «пожирает» другую.
Сливающиеся галактики
Как возникает подобное явление? Галактики, нетрудно догадаться, не висят в космическом пространстве, как прибитые гвоздями – они постоянно движутся. И если во время движения одна галактика приблизится к другой, сработает закон всемирного тяготения – и более крупная галактика, как пылесосом, начинает «выкачивать» вещество (звёзды, газ и пыль) из меньшей галактики. Никаких шансов на спасение у маленькой галактики нет – рано или поздно она будет полностью поглощена более крупным соседом. Во время движения взаимодействующие галактики могут оставлять за собой длинные «следы» из звёзд – приливные потоки. Их, например, очень хорошо видно у галактик «Антенны» (NGC4038/4039) в созвездии Ворона.
Образование приливного потока при поглощении
Галактический каннибализм – явление очень распространённое. Например, астрономы утверждают, но Млечный Путь – наша с вами Галактика – за время своего существования уже «съела» пять или шесть более мелких галактик! У нашей Галактики есть две галактики-спутника – это Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако.
Магеллановы облака - спутники нашей галактики
Расчёты и наблюдения показывают, что наша Галактика уже «высасывает» вещество из Магеллановых облаков, и между нашими галактиками как бы протянут «мостик» из межзвёздного газа. Через 10 миллиардов лет Магеллановы облака будут полностью поглощены нашей Галактикой.
Старый джедай Оби-Ван Кеноби говорил: «Правда зависит от нашей точки зрения». Ну, например...
"...Или хотя бы номер галактики в спирали?"
Вот три географические карты мира. Какая из них правильная?
Вам, скорее всего, покажется, что правильная – первая. А что же остальные три? А остальные тоже правильные! Просто мы привыкли, что «посередине карты должна быть Африка». А почему привыкли? Вернее, почему большинство карт мира выглядят именно так – с Африкой посередине?
А потому что там, приблизительно в 350 морских милях от побережья Африки, находится «географический центр Земли» – точка, где нулевая параллель (экватор) пересекается с нулевым меридианом.
Вот она, нулевая точка!
Ничего особенного, вода и вода...
Хорошо, с Землёй разобрались. А что же космос? Где у космоса «нулевая точка»?
Вот уже несколько тысяч лет астрономы всего мира используют геоцентрические координаты. В них за условную «точку ноль» принимаются центр Земли. Центр вселенной – наша планета, и всё тут!
Однако со временем учёные поняли, что Земля вращается вокруг Солнца, и поэтому проводить расчёты «в геоцентрической системе» жутко неудобно. Гораздо удобнее переместить начало координат в центр Солнца. Такие координаты стали называть гелиоцентрическими. Именно в этой системе рассчитывают орбиты космических аппаратов, а также, комет и астероидов.
Однако наша Галактика вращается вокруг Галактического Центра (один оборот длится приблизительно 230 миллионов лет), который расположен на расстоянии примерно 27000 световых лет от Солнца, в созвездии Стрельца. Решая астрономические задачи, касающиеся движений звёзд в Галактике, астрономы пользуются галактической системой координат. В ней «нулевой плоскостью» будет плоскость вращения Млечного Пути, за «точку ноль» принимается Солнце, а углы будут отсчитываться от направления на Галактический Центр. Впрочем, есть и вторая галактическая система, в которой «точкой ноль» является Галактический Центр, а не Солнце.
Галактическая система координат
Но Вселенная намного больше одной галактики! Наш Млечный Путь входит в Местную Группу.
Местный пузырь
Местная группа
Местная Группа – в сверхскопление Девы, содержащее около 30 000 галактик. А сверхскопление Девы, в свою очередь, является частью мегаскопления Ланиакея... Как куклы-матрёшки – одна структура внутри другой! Когда-нибудь для их изучения наверняка понадобятся новые системы координат.
А пока – на случай встречи с пролетающими мимо заблудившимися инопланетянами («не подскажете, какой это номер в тентуре?») запоминайте наш адрес: мегаскопление Ланиакея, сверхскопление Девы, скопление Местная Группа, галактика Млечный Путь, рукав Ориона, Местный Пузырь, Солнечная Система, планета Земля.
P.S. Автор первого комментария "На картинке не Оби Ван, дебилы" получит приз – велосипед!(Трёхколёсный.)
Отчего Земля вращается? Почему Галактика плоская? Как измеряют расстояние до звёзд? Почему стрелка компаса не всегда указывает на север? Рассказывает журнал "Лучик".
Долгое время существование у нашей планеты магнитного поля казалось чем-то совершенно естественным: у Земли есть магнитное поле, значит, и у других планет оно есть! Но во второй половине XX века учёные начали понимать: всё не так просто...
Уже первые полёты спутников показали, что уровень радиации в космосе просто «зашкаливает». Обычное оконное стекло, отправленное в космос, через пару-тройку месяцев становится жёлтым, потом коричневым и растрескивается:
Вот что делает радиация с обычным стеклом. Слева внизу радиационно стойкое стекло - для сравнения
От нашего Солнца постоянно истекает «солнечный ветер» – мощнейший поток заряжённых частиц (электронов, протонов и ядер гелия), летящих с бешеной скоростью – почти 1000 километров в секунду. Если бы этот поток радиации долетал до поверхности Земли, жизнь на ней никогда бы не зародилась...
Магнитное поле Земли - щит от солнечной радиации
Солнечный ветер несёт в себе и другую опасность. Если его энергичные частицы свободно сталкиваются с молекулами газов земной атмосферы, они (как бильярдные шары или пули в тире) раскалывают их и безжалостно «выбрасывают» в космическое пространство. Мощный поток солнечной радиации за несколько десятков тысяч лет может «сдуть» с Земли всю её атмосферу!
Однако на пути солнечного ветра встаёт надёжный щит – магнитное поле нашей планеты. Заряженные частицы оказываются в ловушке силовых линий поля и пролетают мимо. Только небольшая часть ионов всё-таки долетает до нашей атмосферы в районах Северного и Южного полюсов – и тогда мы видим такое явление природы, как северное сияние.
Северное сияние
Ещё больше учёные удивились, когда наши космические аппараты достигли Луны и других планет земной группы – Меркурия, Венеры и Марса. Оказалось, что магнитного поля там или нет вообще, или оно невероятно слабенькое, в сотни раз слабее земного! Получается, наша планета –исключение?
Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс
Нет, у далёких газовых гигантов – Юпитера или Сатурна – магнитное поле обнаружено, да ещё какое мощное! Но почему его нет у ближайших «родственников» Земли?
Если мы мысленно «разрежем» Землю напополам, то глубоко внутри обнаружим твёрдое раскалённое (между прочим, горячее поверхности Солнца!) железное ядро. Между твёрдым ядром и мантией находится внешнее ядро, в котором железо находится в жидком состоянии. Оно постоянно «кипит», буквально как вода в чайнике – более горячие частицы поднимаются вверх, остывшие опускаются вниз (физики называют это явление конвекцией). А ещё наша планета быстро вращается, делает 1 оборот вокруг своей оси за 24 часа! Так получается самое настоящее планетарное динамо, в котором создаются колоссальной силы электрические токи. Именно они-то и создают магнитное поле.
Внутреннее строение Земли
Попробуем «по шагам» реконструировать события, происходившие более 4 миллиардов лет назад. (Само собой, это предположения – но предположения научные, обоснованные. Сможете предложить другие, более убедительные – всегда пожалуйста!)
Итак, 4 миллиарда лет назад вблизи нашей звезды сформировались 4 очень похожие друг на друга планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Все они имели жидкое горячее ядро из железа и никеля, все они имели внешнюю твёрдую оболочку из силикатов, у всех у них была первичная атмосфера из углекислоты, метана и водяного пара и у всех у них было мощное магнитное поле. Но вот дальше, как это часто водится у братишек-сестрёнок из одной семьи, «дорожки сильно разошлись».
Больше всего не повезло Меркурию. Помните сказку про Винни-Пуха, в которой Пятачок вечно жаловался, что он – «очень маленькое существо»? Оказывается, быть маленькой планетой – тоже совсем невесело. Горячее ядро Меркурия быстро остыло, конвекционные потоки ослабли, магнитное поле практически исчезло, а колоссальной силы солнечный ветер попросту «раздел» планету, «сдув» с неё незащищённую ничем зачаточную атмосферу. Итог: Меркурий – это голый безжизненный кусок скалы с кратерами.
Судьба Марса оказалась похожей на судьбу Меркурия, хотя Марс «продержался» дольше. Всего 3 с половиной миллиарда лет назад у него были атмосфера, горячее железное ядро, магнитное поле и даже океаны из жидкой воды на поверхности. Но снова сказался небольшой размер планеты – когда ядро остыло, магнитное поле исчезло и атмосфера оказалась беззащитной. Тяжёлый углекислый газ планета ещё смогла удержать, а вот воду и метан – нет. Они были «выброшены» солнечным ветром в космическое пространство. Итог: Марс – это замёрзшая сухая пустыня с тоненькой углекислотной атмосферой и бешеным (по земным меркам) уровнем радиации на поверхности.
Что произошло с Венерой? Скорее всего в те далёкие времена эта планета претерпела колоссальную катастрофу – столкнулась с другой планетой (размером с Марс или Меркурий). При этом получилось так, что скорость вращения планеты замедлилась – один «день» на Венере длится целых 8 наших месяцев, она вращается в 243 раза медленнее, чем Земля. Мощность планетарного динамо при этом ослабла, и магнитное поле планеты не смогло защитить лёгкие газы. Часть воды превратилась в серную кислоту, другая была выброшена солнечным ветром в космос. В итоге Венера осталась без воды и метана – но, в отличие от Марса, благодаря своим размерам смогла удержать плотную атмосферу из углекислого газа. Итог: Венера – это раскалённый ад под толстыми облаками из серной кислоты.
С нашей Землёй тоже случилась похожая катастрофа, и приблизительно в то же самое время – Земля столкнулась с другой планетой (учёные даже придумали ей имя – Тейя).
Столкновение молодой Земли и Тейи (рисунок художника)
Однако удар пришелся как бы «вскользь», по касательной, и вращение Земли, напротив, ускорилось. Из обломков, оставшихся от столкновения, сформировалась Луна, которая своей гравитацией постоянно воздействовала – и до сих пор воздействует! – на жидкое земное ядро, как бы «взбалтывая» его. В результате наша планета получила очень мощное магнитное поле, надёжно защищающее поверхность и атмосферу от солнечного ветра.
В майском номере журнала мы расскажем:
Что такое красота? Как работает наша память – куда девается то, что мы забываем? Что такое звёздная пыль и лестница в небо? Для чего живым существам латинские названия? Поговорим об эволюции, о приспособлении, естественном и отрицательном отборе – и поучимся слушать умную музыку. "Слишком умную"!
Журнал "Лучик" – это НЕОБЫЧНЫЙ детский журнал. Судите сами: вот тутлюди выложили несколько старых номеров "Лучика". (Нас, что характерно, не спросили. И правильно сделали!)
Странно – как можно открыть вселенную? Она же есть и всегда была! Но всегда ли мы знали об этом? Возможно, вы удивитесь, но нет! О вселенной люди узнали совсем недавно...
Французский астроном Шарль Мессье был неутомимым охотником за кометами. Кометы были его главной страстью. Но – вот незадача! – в объектив его телескопа то и дело попадали какие-то странные «туманные» объекты... Это были не кометы – кометы движутся, а эти объекты были неподвижными. Шарль Мессье даже составил специальный каталог, в который собирал такие вот неподвижные «туманности», мешающие заниматься поиском комет. Но что это были за туманности? Какова их природа?
Шарль Мессье (1730–1817) и обнаруженные им «туманности»
Мессье это не интересовало, но вот другие астрономы задумались...
Не стоит думать, что происходило это дело в каком-то там «каменном веке». Напротив, тогда уже умели строить очень большие (даже по современным меркам!) телескопы с прекрасной оптикой. И астрономия в те годы была уже наукой весьма точной и серьёзной...
В середине XIX века астрономам на помощь пришли такие мощные средства, как спектрография и фотография, а «туманные пятна» так и оставались туманными пятнами.
Как тогда рассуждали учёные?
1. В небе мы даже невооружённым глазом отлично видим туманную полосу Млечного Пути. В телескоп Млечный Путь рассыпается на миллионы мелких звёздочек. Но возможно ли, что туманности из каталога Мессье, такие как туманность Андромеды, – тоже скопления звёзд? Нет! Потому что ни в какой, даже в самый мощный телескоп, эти туманности на звёзды не распадаются. А значит, мы имеем дело с облаками – скорее всего, облаками светящегося газа.
2. В самые мощные телескопы нашего времени (например, в «Левиафан» Лорда Росса) довольно неплохо видно, что некоторые туманности строением напоминают закрученную спираль. Как можно объяснить такую странную форму газового облака? Скорее всего, это иллюзия, оптический обман. Скажем, даже простой изогнутый кусок проволоки в разных проекциях может давать весьма причудливые формы. Именно этим и объясняется кажущаяся «спиральность» туманностей.
3. В спектроскоп при наблюдении туманностей явно видна спектральная линия, не принадлежащая ни одному из известных нам химических элементов. Поэтому туманности наверняка содержат неизвестный нам газ – «небулий» (от латинского слова «небула», то есть «туманность»).
4. Какого размера эти облака? Они огромные – наверняка не меньше, чем наша Солнечная Система, а вполне возможно, даже больше. Скажем, туманность Андромеды. Если предположить, что она расположена от нас на расстоянии примерно 200 тысяч астрономических единиц (то есть приблизительно 3,2 световых года), то размеры этой туманности в 6 миллионов раз больше нашего Солнца!
Обратите внимание: все эти рассуждения абсолютно научны и логичны. И именно эти рассуждения излагались и многократно перепечатывались в разного рода учебниках и толстых книгах по астрономии. До сих пор мы говорим: «Туманность Андромеды».
Для учёных того времени туманности были объектами, принадлежащими нашему Млечному Пути, да и собственно вся видимая Вселенная «упаковывалась» в Млечный Путь. Думать иначе казалось дикой ненаучной фантастикой! Галактика была только одна – наука знала это совершенно точно!
100-дюймовый телескоп Маунт Вилсон
Гром грянул в 1918 году, когда в США в обсерватории на горе Маунт Вилсон построили новый телескоп – рефлектор с главным зеркалом диаметром 2,6 метра. Молодой астроном Эдвин Хаббл занялся изучением тех самых туманностей, с которыми, казалось бы, «всё и так понятно». И новый мощный телескоп позволил «разбить» туманность Андромеды на крохотные звёзды! Более того, среди этих звёзд Хаббл смог обнаружить цефеиды – особые «пульсирующие» звёзды, позволяющие с хорошей точностью определить расстояние до объекта.
Эдвин Хаббл за работой
Полученные цифры сперва казались полным бредом – но означать могли только одно: наша Вселенная намного больше, чем наша Галактика. Туманность Андромеды – никакая не «туманность», а точно такая же содержащая сотни миллиардов звёзд галактика! До неё не 3.2 световых года, а 2 500 000 световых лет!
Туманность Андромеды, какой её видели 100 лет назад и какой мы видим её сегодня
Наша Галактика оказалась не единственной во Вселенной. А вступившие в строй в XX веке новые гигантские телескопы позволили нам понять, что галактик во Вселенной как минимум несколько триллионов...
В общем, «в итоге всё оказалось совершенно не так». Здесь стоит задаться вопросом: а насколько точны наши современные знания о Вселенной? Насколько они подробны и безошибочны?
Почему наша Галактика плоская? Как измеряют расстояния до звёзд? Почему Земля вращается? Как устроена бесконечность? Рассказывает журнал "Лучик".
одна столовая ложка вещества весит порядка 100 миллионов тонн.
Не могу на это смотреть без боли. Для такой массы радиус Шварцшильда (горизонта событий) будет составлять 1.485×10^-16 метров. Какая столовая ложка? С такой плотностью данный магнетар не мог бы существовать, а сколлапсировал бы давным-давно в черную дыру.
Это случилось 27 декабря 2004 года. В 21 час 30 минут по всемирному времени российский космический телескоп «Коронас-Ф», предназначенный для наблюдений солнечной активности, неожиданно зафиксировал сильный поток гамма-излучения в созвездии Стрельца.
Вспышка длилась приблизительно 0.2 секунды – но при этом успела довольно чувствительно потрепать земную ионосферу. Виновник случившегося был найден быстро – им оказалась звезда-магнетар SGR1806-20, расположенная на расстоянии 50 000 световых лет от Земли.
Если бы магнетар SGR1806-20находился от нас на таком же расстоянии, как ближайшие к Солнцу звёзды (около 5 световых лет), чудовищная радиация вспышки попросту уничтожила бы всю высокоорганизованную жизнь на суше и в верхних слоях мирового океана.
За одну десятую долю секунды магнетар «выстрелил» в нашу сторону энергетическим лучом мощностью 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10 в сороковой степени) ватт – это больше, чем Солнце испускает за 100 тысяч лет!
Так выглядела бы вспышка магнетара С ЗЕМЛИ, если бы мы могли видеть гамма-лучи
Что же представляют собой магнетары? Это короткоживущие (менее 1 миллиона лет – по космическим меркам «почти ноль») нейтронные звёзды, обладающие колоссальной силы магнитным полем. У магнетаров такая же огромная плотность, как у обычных нейтронных звёзд – одна столовая ложка вещества весит порядка 100 миллионов тонн.
Время от времени тонкая «кора» звезды, состоящая из деформированных магнитным полем атомов, как бы «лопается», происходит своего рода «звездотрясение». Именно во время таких вот звездотрясений и происходят чудовищные энергетические выбросы, подобные тому, что случился в 2004 году.
Гамма-вспышка магнетара (рисунок художника)
Какова сила магнитного поля у такой звезды? Магнитное поле измеряется в специальных единицах – гауссах. Обычная работающая микроволновка на кухне обладает магнитным полем в 80 миллигаусс. 500 миллигаусс – усреднённая сила магнитного поля Земли. Магнитик для холодильника – обладает силой в 50 гаусс. Аппарат МРТ(опасная штука!) – 10 – 15 тысяч гаусс.
Трагический случай в одной из индийских больниц: магнитно-резонансный томограф притянул сотрудника, который, нарушив инструкцию, вошёл в помещение с металлическим предметом
А теперь внимание. Магнитное поле магнетара в сотни миллионов раз мощнее любого созданного человеком магнита. На расстоянии порядка нескольких тысяч километров магнитное поле такой силы убьёт человека, полностью блокируя передачу нервных импульсов. А если попробовать подобраться к магнетару «ещё чуть поближе», магнитное поле звезды просто разорвёт все молекулярные связи: любое живое существо или предмет мгновенно превратятся в пыль, рассыплются на отдельные атомы!
А это наш Телеграм-канал: https://t.me/luchik_magazine Он не дублирует этот канал, там мы публикуем другие статьи.