10 фактов о теории Большого взрыва
Если вы спросите ученого, с чего началась Вселенная, то вероятнее всего услышите о Большом взрыве. Да, наша Вселенная, полная звезд и галактик, которые разделены огромной пустотой, не всегда была такой.
Сначала она была горячей, плотной и однородной, заполненной материей и излучением — без всяких галактик, звезд и даже атомов, — а потом долго расширялась и остывала.
13,8 млрд лет назад того, что есть сейчас, не было и в помине, а выяснили мы это буквально за последние сто лет. Но даже при нынешнем обилии информации есть огромное количество нюансов, которые многие люди — и даже ученые — не совсем понимают.
Представляем 10 самых занимательных фактов о теории Большого взрыва.
В 1915 году общая теория относительности Эйнштейна перевернула представления о гравитации и стала продолжением теории Ньютона. Теория Эйнштейна предсказала:
орбитальное движение Меркурия с такой точностью, которой не могла позволить теория Ньютона;
гравитационное отклонение света, что было подтверждено в 1919 году;
существование гравитационных волн, которые были обнаружены всего несколько месяцев назад.
Но в то же время теория указывала, что Вселенная, заполненная материей и статичная, то есть не изменяющаяся с течением времени, была бы нестабильной.
Когда в 1927 году бельгийский священник и ученый Джордж Леметр выдвинул идею о том, что пространственно-временная структура Вселенной, которая раньше была более сжатой, плотной и однородной, может расширяться, Эйнштейн написал ему: «Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable», что значит «ваши расчеты верны, но в физике вы ничего не смыслите».
2. Открытие Хабблом расширения Вселенной заставило ученых взглянуть на теорию Большого взрыва всерьез
Хотя задолго до Эйнштейна многие ученые считали, что спиральные туманности в небе — это далекие галактики, подобные нашей, лишь в 1920-е годы Эдвин Хаббл доказал, что это действительно так, и более того, чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется от нас.
Это открытие — закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной, — привело к очень простому выводу касательно теории Большого взрыва: если сейчас Вселенная расширяется, то когда-то она точно была меньше и плотнее!
3. Теория Большого взрыва появилась еще в 1922 году, но в течение многих лет ее никто не принимал всерьез
Советский физик Александр Фридман предложил эту концепцию еще в 1922 году, но тогда Эйнштейн его раскритиковал. Он осудил и работу Леметра в 1927 году, и даже после открытия Хаббла в 1929 году представление о том, что когда-то Вселенная была меньше, плотнее и однороднее, оставалось лишь причудливой идеей.
Однако Леметр пошел дальше и заявил, что красное смещение галактик можно объяснить как раз расширением пространства и что должен был быть некий «момент творения», который потом назвали «первичный атом» или «космическое яйцо».
4. К теории стали относиться серьезно в 1940-х, когда на ее основе удалось сделать ряд важных предсказаний
Джордж Гамов, американский ученый, принявший идеи Леметра, понял, что если Вселенная расширяется, значит, длина волны света со временем увеличивается, следовательно, Вселенная остывает. И если сейчас она остывает, то раньше была горячее.
Экстраполируя это изменение температуры в прошлое, он понял, что когда-то температура была слишком высокой для образования нейтральных атомов, а до того — даже для существования атомных ядер.
Затем, пока Вселенная расширялась и остывала, в ней должны были формироваться самые легкие элементы, и уже потом — первые нейтральные атомы. Если теория верна, в первые моменты существования Вселенная должна была представлять собой «первичный огненный шар».
Гамов предположил, что в космическом пространстве можно обнаружить следы этого состояния — холодное излучение с температурой всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.
В 40-х, 50-х и даже 60-х годах XX века главной космологической моделью считалась теория стационарной Вселенной: к тому времени ядерная физика подтвердила, что большинство атомов появилось из умерших звезд, а не из этой ранней плотной горячей материи. В своем выступлении на BBC в 1949 году Хойл сказал:
«Была одна идея о том, что Вселенная возникла конечное время назад в результате одного-единственного мощного взрыва, и что наблюдаемое расширение является следствием этого взрыва. Как по мне, эта идея большого взрыва казалась совершенно неудовлетворительной еще до того, как тщательные проверки показали, что она ведет к серьезным противоречиям».
В 1964 году американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон работая с микроволновой рупорной антенной в лабораториях Белла, обнаружили в атмосфере источник шумового сигнала, который шел отовсюду разом.
Не опознав в нем реликтовое излучение Большого взрыва, они предположили, что дело в антенне и попытались устранить этот «шум». Когда стало ясно, что ничего не помогает, ученым пришлось забраться в саму антенну, где они обнаружили голубиные гнезда. Но даже когда голубиный помет был смыт, сигнал остался.
Стало ясно, что открытие подтверждает предсказания Гамова, и модель Большого взрыва стала основной научной концепцией происхождения Вселенной. Это делает Пензиаса и Вилсона единственными учеными-лауреатами Нобелевской премии, которым на пути к своему открытию пришлось убирать птичий помет.
7. Теория Большого взрыва позволяет нам проследить историю образования во Вселенной звезд, галактик и скалистых планет
Если Вселенная сначала была горячей, плотной и однородной, то при расширении она стала остывать, образовались атомные ядра и нейтральные атомы, а потом потребовалось огромное количество времени, чтобы гравитация сделала свое дело и притянула объекты друг к другу.
На то, чтобы образовались первые звезды, ушло 50−100 млн лет; на первые галактики — 150−250 млн; галактикам размером с Млечный Путь понадобились миллиарды лет, а для появления первых каменистых планет нескольким поколениям звезд пришлось возникнуть, израсходовать свое ядерное топливо и взорваться во вспышке сверхновой.
Возможно, не случайно именно сейчас, через 13,8 млрд лет после Большого взрыва, у нас есть возможность изучать Вселенную — ровно столько времени требуется, чтобы на скалистых мирах могла возникнуть жизнь!
8. Колебания реликтового излучения говорят о том, насколько однородной была структура Вселенной в начале Большого взрыва
Сейчас температура реликтового излучения равна всего 2,725 К, однако как видно на картинке ниже, величина отклонения совсем ничтожна — около 100 микрокельвинов. Тот факт, что реликтовое фоновое излучение имеет небольшие отклонения определенной величины, говорит о том, что Вселенная была равномерна в степени 1 к 30000, но именно отклонения дали начало формированию структур — звезд, галактик и т. д.— которые мы наблюдаем сегодня.
Заманчиво, конечно, пытаться проследить это горячее, плотное, расширяющееся пространство вплоть до момента сингулярности, как 89 лет назад это сделал Леметр.
Однако сегодня мы можем наблюдать ряд эффектов — возникших из-за флуктуаций в первичном огненном шаре — которые говорят о том, что сингулярности могло и не быть; модель космической инфляции предполагает, что вся наша Вселенная появилась из небольшой области пространства, которое существовало задолго до Большого взрыва, а затем начало расширяться с растущей скоростью.
Верна ли эта модель, пока неизвестно, но, так или иначе, наука все дальше и дальше продвигается назад во времени, и конца этому движению пока не видно.
Теория Большого взрыва рассказывает нам о соревновании между гравитацией, которая пыталась сжать обратно расширяющуюся Вселенную, и изначальным расширением, которое старалось растащить все части в стороны.
Но Большой взрыв сам по себе ничего не говорит о том, чем все закончится; для этого нам нужно узнать, из чего состоит вся Вселенная. Существование темной энергии обнаружили всего 18 лет назад, и тогда стало ясно, что расширение не просто победит, но самые удаленные галактики будут разлетаться от нас со все растущей скоростью.
Темная энергия не сулит нам ничего, кроме холода и одиночества. Но если в самом начале во Вселенной было хоть немногим больше материи или излучения, чем то, что мы наблюдаем сегодня, то судьба наша может сложиться совершенно иначе!
Если всё это правда ,то это здорово и побольше бы таких примеров!
http://izvestia.ru/news/603781 Вроде как правда.
P.S. Жаль только что для таких подвижек понадобились эти самые санкции.
Хочу все знать! #78. Астероид Бенну, Земля и Луна — на одном снимке.
NASA поделилось удивительным снимком, сделанным космическим аппаратом OSIRIS-REx: на фотографии можно заметить астероид Бенну (цель миссии зонда), а также нашу планету и Луну, которые на момент съемки находились от аппарата примерно в 114 миллионах километров.
OSIRIS-REx в художественном представлении
Зонд OSIRIS-REx был запущен в сентябре 2016 года, а к цели своей миссии — астероиду Бенну — прибыл в декабре 2018-го.
Бенну — это 500-метровый астероид, относящийся к углеродным астероидам спектрального класса B и входящий в группу Аполлонов.
Изучение данного и других подобных объектов, как полагают ученые, поможет получить много ценной информации об эволюции нашей Солнечной системы.
По прибытии к Бенну OSIRIS-REx уже позволил узнать довольно много об астероиде.
Так, исследователи проанализировали данные, полученные спектрометрами зонда OVIRS и OTES, и установили, что Бенну богат гидроксилами (молекулами, состоящими из связанных атомов кислорода и водорода): это указывает на присутствие воды в жидкой фазе на астероиде в прошлом — возможно, на более крупном астероиде, от которого когда-то откололся Бенну.
Недавно специалисты миссии поделились снимком, сделанным навигационной камерой OSIRIS-REx NavCam1 19 декабря. На снимке, полученном с пятисекундной экспозицией, можно заметить астероид, а также Землю и Луну.
Последние находятся в левом нижнем углу (во время съемки они располагались от аппарата на расстоянии около 114 млн километров), так что все мы с Вами на снимке)), а Бенну — в правой части снимка (от астероида на момент съемки зонд отделяло примерно 43 километра).
OSIRIS-REx должен будет сделать забор образцов грунта с Бенну, которые, как ожидается, будут доставлены на Землю в 2023 году.
На этом пока прощаюсь.
Всего доброго. До встречи!
Искусственная гравитация и ядерный двигатель. Как в СССР хотели отправить к Марсу космический корабль и почему не смогли
Автор: Антон Мерзляков
Как известно, советское руководство уделяло освоению космоса, военной и тяжелой промышленности особое внимание в сравнении с производством товаров «народного потребления». Но даже при таком раскладе некоторые амбициозные проекты так и не были реализованы. Иногда не хватало финансирования, иногда силы решали перебросить на более, как тогда казалось, перспективные направления. В этом материале мы расскажем, как не дошел до воплощения один из подобных проектов — по разработке и запуску «тяжелого межпланетного корабля».
"Как появилась идея создания межпланетного космического корабля"
Насчет частичного освоения (ну или хотя бы посещения) Марса, четвертой планеты Солнечной системы, человечество размышляет уже не первый десяток лет. Понятно, что подобные планы строили и советские инженеры и конструкторы, особенно после успешных запусков первых в своем роде космических спутников и выхода человека в околоземное пространство. Не стоит забывать и о космической и военной гонке, разворачивавшейся между СССР и США.
В общем, к началу 1960-х годов в Союзе начали всерьез задумываться о создании так называемого тяжелого межпланетного корабля, или ТМК. Как понятно из названия, его основным предназначением виделись долговременные космические экспедиции с высадкой космонавтов на ближайших к Земле планетах — сначала на Марсе, а впоследствии и на Венере.
Амбициозно? Не то слово. Особенно с учетом того, что начать осуществление таких полетов предполагалось уже к середине 1970-х годов (напомним, что на Марс человек не попал и по сей день — экспедиция отправится к планете в лучшем случае в 2025 году силами компании SpaceX Илона Маска).
При этом к концу 1950-х — началу 1960-х вывести в космос межпланетный корабль (если предположить, что его разработка вполне реальна) способны были только сверхтяжелые ракеты. У СССР на тот период была всего одна подобная ракета — Р-7. На такой на орбиту выводили первые спутники и собак Белку и Стрелку, а также «Восток» с Юрием Гагариным.
Так появилась необходимость в разработке более совершенной и мощной ракеты. В книге «Марсианский проект Королева» (есть в свободном доступе) инженер-конструктор Владимир Бугров вспоминает: «На основании постановления правительства от 23 июня 1960 года С. П. Королев вместе с большой кооперацией смежных организаций, привлеченных к этим работам, со своими соратниками В. П. Мишиным и М. К. Тихонравовым приступил к созданию ракеты Н1 и тяжелого межпланетного корабля».
"Как, по задумке исследователей, должна была выглядеть ракета-носитель Н1"
В той же книге одна из глав открывается такими словами, описывающими основные характеристики и компоновку как самого корабля, так и ракеты-носителя: «Облик марсианского пилотируемого ракетно-космического комплекса (МПРКК) окончательно сформировался к 1964 году — лишь на четвертый год проектирования. Он состоял из двух основных частей: марсианского пилотируемого космического комплекса (МПКК) — для полета экипажа к Красной планете, высадки на ее поверхность и возвращения на Землю (иногда тяжелый межпланетный комплекс называли ТМК) — и межпланетного ракетного комплекса (МРК), где в качестве основного элемента использовалась трехступенчатая ракета-носитель Н1, а также имелись технический, стартовый комплексы и другие наземные сооружения».
«Википедия» уточняет: H1 — советская ракета-носитель сверхтяжелого класса, которая должна была оказаться способна выводить на орбиту с Земли 80 тонн груза. Разрабатывалась с начала 1960-х годов в ОКБ-1 (нынешняя РКК «Энергия») под руководством академика Сергея Королева. Сейчас Н1 известна скорее благодаря планам по ее использованию в советской лунно-посадочной пилотируемой программе (последнюю позже также закрыли, так и не достигнув целевого результата). Но в самом начале 1960-х, когда только планировали постройку межпланетного космического корабля, идеи вроде «Быстрее, выше, сильнее» процветали, существенного недостатка в финансировании еще не было, так что выводить ТМК в космическое пространство должна была именно эта сверхтяжелая ракета.
"В чем заключалась разница подходов двух ученых, параллельно работавших над проектом ТМК"
Сам межпланетный космический корабль также предлагался в двух вариантах. Описанный выше проект — авторства Константина Феоктистова, инженера-разработчика и летчика-космонавта. Если коротко, то он был максимально амбициозен и, как выяснилось, существенно опережал не только свое время (проект представляли в 1962—1964 годах), но и наше.
Тяжелый межпланетный корабль в вариации 1963 года. Иллюстрация: «Марсианский проект Королева»
Так, ТМК Феоктистова должен был собираться на околоземной орбите с последующим разгоном к Марсу и предполагал высадку на поверхность планеты двух космонавтов (полная численность экипажа — три человека). Интересно, что двигатели корабля изначально должны были использовать «электрореактивную двигательную установку с ядерным реактором (ЯЭРДУ)».
В книге Бугрова процесс описывается так: «В результате ядерной реакции горючее превращается в высокотемпературный газ, истечение которого из сопла с очень высокой скоростью создает тягу. ЭРДУ создает значительно меньшую по сравнению с ЖРД тягу, но за счет длительного включения, постепенно наращивая скорость и раскручивая комплекс в течение нескольких месяцев на околоземных орбитах, может обеспечить его разгон к Марсу. Таким же образом предполагалось выполнять операции при переходе на орбиту спутника Марса и при старте с нее».
С учетом того, что подобная марсианская экспедиция получилась бы достаточно продолжительной (если отталкиваться от заданной траектории полета с возвращением в район Земли, получается не менее двух-трех лет), проект ТМК Феоктистова предполагал разработку систем жизнеобеспечения, регенерации кислорода и производства еды прямо во время миссии.
Вот некоторые цитаты из книги с описанием нескольких блоков ТМК:
«Главным фактором, определявшим облик и конструкцию, являлась длительная невесомость. Бороться с ней пытались путем создания искусственной тяжести за счет вращения корабля вокруг центра масс».
«Снизить необходимость обеспечения экипажа пищей можно только за счет воспроизводства на борту. Для этого разрабатывался специальный замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК)».
«В состав ЗБТК также входили хлорельный реактор, ферма с животными — кроликами или курами, от которых впоследствии отказались, — и система утилизации отходов с запасами реактивов».
Вариация ТМК от Глеба Максимова, советского ученого и инженер-конструктора, была более приземленной и не предполагала высадки космонавтов на Марс.
Задумывалось создание «небольшого по массе корабля, рассчитанного на трех членов экипажа, с исследованием на пролетной траектории и без посадки на его поверхность или без выхода на околомарсианскую орбиту с последующим возвращением корабля в район Земли с посадкой отделяемого спускаемого аппарата». В состав такого корабля хотели включить «жилой, рабочий (со шлюзом для выхода в открытый космос), биологический, агрегатный отсеки, спускаемый аппарат и корректирующую двигательную установку».
Интересно, что этот вариант предполагал создание так называемого наземного экспериментального комплекса (НЭК), и эту идею даже реализовали. С этой целью разработали специальный полноразмерный макет ТМК, с чем помогал основанный в 1963 году Институт космической биологии и медицины (впоследствии Институт медико-биологических проблем).
В книге с воспоминаниями Бугрова заявляется, что НЭК «содержал все необходимые системы для имитации условий длительного межпланетного полета (кроме невесомости) и обеспечения жизнедеятельности экипажа в этих условиях». Именно в НЭКе в 1967—1969 годах установили образец тяжелого межпланетного корабля, в составе которого проходили наземную отработку «бортовые системы жизнеобеспечения, радиационной защиты, спасения в аварийных ситуациях, сбора и обработки экологической и медико-биологической информации и многие другие».
"Почему проекты межпланетных космических кораблей так и не были реализованы"
Если коротко, советское руководство решило, что освоение Луны является более перспективным направлением (тем более что США делали в этом значительные успехи, а космическую гонку между двумя сверхдержавами никто не отменял). Вторая причина кроется в смерти Королева, после чего успешно «продавливать» идеи по экспедициям к Марсу или Венере (а в теории и к другим планетам) ни у кого не получалось. Да и сама эта идея к середине 1970-х слегка устарела.
Впрочем, сыграли свою роль и испытательные запуски сверхтяжелой ракеты Н1, произведенные на космодроме Байконур (всего их было четыре): все они оказывались неудачными, сбои происходили еще на этапе работы первой ступени. В общем, активную работу над Н1 полностью свернули уже к 1976 году. По сути, это и поставило крест что на марсианской, что на лунной программе СССР — к тому моменту советская космонавтика переходила к идеям долговременных орбитальных станций.
Автор: Антон Мерзляков
Фото: носят иллюстративный характер
Источник: https://tech.onliner.by/2021/12/10/kosmicheskie-korabli-sssr
Друг познается в чате
«Чат на чат» — новое развлекательное шоу RUTUBE. В нем два известных гостя соревнуются, у кого смешнее друзья. Звезды создают групповые чаты с близкими людьми и в каждом раунде присылают им забавные челленджи и задания. Команда, которая окажется креативнее, побеждает.
Реклама ООО «РУФОРМ», ИНН: 7714886605