Чем заполнен космический вакуум?
Так ли пуст космос как принято считать? Отличия светлых и темных туманностей и подсчет количества звездного вещества в чайной ложке космической пустоты
Принято считать, что космические пространства заполнены разве что вакуумом, то есть пустотой. Однако, такое утверждение не совсем верно.
Начнем хотя бы с того, что даже сами наши представления о вакууме, то есть безвоздушном пространстве, весьма относительны. Например, в электрической лампочке «нет воздуха», говорим мы, он оттуда выкачан. Сравнительно с комнатным воздухом там — вакуум. Но физик с помощью своих лучших насосов может так выкачать воздух из какой-либо стеклянной трубки, что по сравнению с ним пространство внутри электрической лампы будет просто кишеть мириадами молекул.
Так выглядит газовая диффузная туманность
Вот и космический вакуум также относителен. Газовые диффузные туманности, хотя и имеют плотность, меньшую чем одна миллиардная от миллиардной доли грамма в кубическом сантиметре, но все же никак не могут считаться “пустотой”. Но и там, где нет ни звезд ни туманностей, тоже не царит абсолютное “ничто”. Оно также заполнено газом, пускай и ничтожной плотности. Вот и выходит, что космический вакуум это никакая не пустота, а та же газовая среда, хотя и ужасно разряженная.
Впрочем, не только газовая! На спектрографе космический вакуум “светится” громадным количеством атомов различных химических элементов, но преобладают среди них ничто иное как кальций. Сперва это вызывало недоумение, но потом выяснилось, что ионизированный кальций поглощает свет главным образом в тех двух своих линиях, которые находятся в легко наблюдаемой части спектра. Атомы других элементов поглощают свет либо в очень многих линиях, как, например, железо, либо в такой области спектра (ультрафиолетовой), которая недоступна для изучения из-за ее полного поглощения в нашей атмосфере.
Поэтому-то линии других межзвездных атомов, если они есть, либо вообще не могут быть обнаружены, либо они менее заметны, потому что их общее поглощение разбивается на много разных поглощений — в каждой линии понемногу. Поэтому нет оснований считать ионизированный кальций единственным или преобладающим газом в межзвездных далях. Фигурально выражаясь, он только заявляет о своем присутствии громче других.
Можно все же попытаться найти и другие межзвездные газы, хотя бы слабые следы их. И действительно, после специальных поисков в спектрах звезд был найден межзвездный натрий, титан, калий, железо, циан и даже углеводород.
Общая плотность поглощающего межзвездного газа в несколько тысяч раз меньше плотности излучающих свет газовых туманностей. Полная же плотность межзвездного газа значительно больше и составляет не менее одной миллионной от миллиардной части одной миллиардной доли грамма в кубическом сантиметре. Если бы этот газ состоял из одного лишь водорода, то при такой плотности в 1 кубическом сантиметре содержалось бы только по одному атому, тогда как в таком же объеме комнатного воздуха их содержится 10 миллиардов миллиардов!
В действительности дело почти так и обстоит, так как водород на самом деле является главной составной частью межзвездного газа. Следующее за ним место занимает натрий, но на водород приходится 90% всей межзвездной среды, включая космическую пыль и метеориты. На долю последних приходится, как оказывается, ничтожная доля массы всей межзвездной среды, и больше всего в них весит самый легкий из газов.
И темные и светлые туманности которые мы видим с Земли, состоят из очень разряженных газов
Светлые туманности, то тут, то там видимые среди звезд и состоящие из газов, также светятся благодаря воздействию со стороны звезд, но в данном случае мы наблюдаем процесс так называемой флюоресценции – сама туманность не излучает света, а только отражает звездный, как правило исходящий от очень горячих звезд.
Подводя итог, хочу вновь задать вопрос, как и в начале: можно ли считать, что космос наполнен лишь пустотой? Нет, и мы в этом только что убедились. Однако, положа руку на сердце, мы должны признать и то, что такое утверждение не так уж далеко от действительности. Не смотря на наличие в космическом вакууме громадного числа атомов самых разных химический элементов, их количество, все-таки ничтожно мало.
В пределах доступной исследованиям части Вселенной на каждый кубический сантиметр звездного вещества приходится приблизительно 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кубических сантиметров почти пустого пространства. А поскольку средняя плотность звезды лишь немного выше плотности воды, предыдущее утверждение можно перефразировать, сказав, что средняя плотность Вселенной порядка одного грамма на каждые 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кубических сантиметров.
Это примерно в 10 триллионов раз меньше той плотности, которая считается высоким вакуумом, достигаемым при помощи обычной лабораторной техники.
Источник
Космос, это пустота или глубина?)
Космос [гр. cosmos строй, порядок, мир, Вселенная]
1. первоначально у древних греков (начиная с Пифагора – VI век до н. э. ) понятие «Вселенная» выражало стройную организованную систему в противоположность хаосу, беспорядочному нагромождению материи. От греков термин «Космос» перешёл в современную науку как синоним Вселенной. Космос включает межпланетное, межзвёздное, межгалактическое пространство со всеми находящимися в нём объектами (БСЭ) ;
2. название материального пространственного объёма мироздания, воспринимаемого человеком как некоторая бесконечная пустота, в которой нет ничего, кроме звёзд и планет, нет и жизни. (Старое понятие материалистического учения, соответствующее уровню развития физической науки конца ХХ века. Заменяется понятием космоорганизм или Естество) .
Естество – ограниченный пространственный объём, принадлежащий огромному космическому организму, в котором находится и развивается всё, что обеспечивает его нормальные жизненные функции и совершенствование. Всё, существующее в нём, подчиняется законам его развития и главной цели существования. Естество представляет собой одушевлённую частность, которая является единым сплочённым формированием. Особенность его состоит в том, что оно, являясь для нас внешним, общим объёмом, может быть частностью в ещё большем объёме и одновременно содержит в себе абсолютное число частностей меньшего порядка, то есть их мощность меньше общего объёма Естества на целую Иерархию. Естество – абсолютно по построению, и имеет предельные габариты. Ему присуще абсолютное число Сутей и процессов. В мироздании находится множество Естеств, каждое из которых обладает своей качественной направленностью развития, задающей его цель эволюционирования. Цель формирования Естества задаётся той большей формой, в которой оно существует. В то же время само Естество задаёт качественную направленность развития всему тому, что находится в нём. Поэтому любое частное развитие не произвольно, а целенаправлено к общим задачам данного Естества. Все Естества связаны между собой общими Законами Мироздания, являясь его составными частями.
Источник
Миллиарды космической пустоты или что такое Войд
Пожалуй одно из самых необычный открытий в нашей Вселенной, пустоты невероятного размера. Когда на протяжении миллиардов световых лет, нет практически ни какой известной науки материи. Именно о них сегодня поговорим.
В первые о войдах заговорили в середине семидесятых годов прошлого века, когда астрономы стали плотно заниматься эффектом расширения Вселенной. Для чего приходилось измерять расстояния до галактик. Нанося их на карту, группа учёных обратила внимание, что галактики во Вселенной расположены не равномерно. Где-то очень густо, где то сильно пусто.
На фото предоставлена небольшая область Вселенной, где чётко видны скопления и пустоты.
Первый публикации в научных журналах на тему пустот, войдов, были восприняты как шарлатанство. Но, время всё расставило на свои места. Появлялись более мощные телескопы, наблюдений за Вселенной стало больше. Научное общество было вынуждено признать открытие первопроходцев.
После чего было принято решение составлять трехмерную модель Вселенной, где будут наноситься галактики. Выбрали один сектор на небе. Получилось вот такая картина.
Оказалось, что основную часть Вселенной занимают пустоты, войды. А вся видимая материя в лице галактик, звёздной пыли, газов, образовывают так называемые суперскопления и нити их соединяющие. Была создана трёхмерная модель одного участка нашей Вселенной размером 2 000 000 000 (миллиарда) световых лет.
Учёным предстало картина напоминающая нейронную сеть. Где суперскопления выступали в виде нейронных узлов, нити цепочками нейронов, а между ними огромные пустоты.
Посмотрите, как Вселенные выглядит на фото.
Дальнейшее изучение Вселенной позволили узнать размеры войдов. Они варьируются от 32 000 000 до 487 000 000 световых лет. Цифры настолько огромные, что учёные предпочитают пользоваться другой единицей измерения Парсек.
1 Парсек равен 3,25 световых года.
Давайте для наглядности посмотрим, сколько километров составляет один такой маленький войд, размером в 10 Мегапарсеков.
Что самое фантастическое, в одном из таких войдов находится наша галактика Млечный путь. Получается мы находимся в одном из самых больший войдов обнаруженных в нашей Вселенной.
Теперь представьте, размер Млечного Пути составляет 100 000 световых лет. А размер войда в котором мы находимся 2 000 000 000 (миллиард) световых лет. Одна из самых больших пустот наблюдаемой в нашей Вселенной.
Почему-то Она (Вселенная) отправила нашу галактику практически в пустоту. Не скопление, а в пустоту. Мы по сути летим в одиночестве. За исключением нескольких галактик, одна из которых Андромеда, летит к нам на встречу.
Что больше всего поразила учёных, войды продолжают расширять в геометрической прогрессии. Словно пустота появляется ни откуда. Вот её не было, и вот она появилась. Самое загадочное явление, как Вселенная может расширяться в геометрической прогрессии. Когда пространство появляется буквально ни откуда.
Такое расширение задают именно войды. Буквально расталкивая видимую материю в разные стороны. Всё дальше и дальше удаляя друг от друга суперскопления, делая связывающие нити всё тоньше и тоньше.
Силу находящуюся в войдах, заставляющую Вселенную расширяться, учёные назвали тёмной энергией. Одна из самых загадочных сил. Пока для учёных она остаётся загадкой. Темная энергия настолько другая, что мы пока не может даже понять как её зафиксировать.
Источник
Космическая пустота что это, и почему ученые так этого бояться.
Бесспорно, основной ингредиент физической реальности это пустота. С одной стороны, этот тезис хорошо подтверждается субатомным миром, где элементарные частицы даже не составляют промилле объема всего атома. С другой стороны, вакуум определенно доминирует в космологическом масштабе, что легко увидеть, даже не высунув нос за пределы Солнечной системы. Экватор Земли составляет 40 000 километров, а расстояние до Луны – ближайшего небесного тела – почти в десять раз превышает расстояние до космической пустоты. Расстояния между планетами, и Солнцем уже исчисляются миллионами километров. Это долгий путь, и, если повезет, вы не найдете более крупного объекта.
Выйдя за пределы нашей Системы, мы столкнемся с более крупными структурами, но также и с более развитыми областями тьмы и холода. Мы уже находимся на расстоянии миллиардов километров от соседних звезд или миллионов световых лет. Кажется, много, но, как мы знаем уже сто лет благодаря знаменитому Эдвину Хабблу и менее известному Эрнсту Эпику, звезды – это просто частицы, сосредоточенные в одной космической песочнице – Млечном Пути. Этот, в свою очередь, представляет собой не более одного из тысяч звездных островков – галактик, разделенных миллионами световых лет безлюдного космоса. Если вы немного больше увлекаетесь астрономией, вы, вероятно, также знаете, что галактики не функционируют в одиночку и любят организовываться в большие группы. Таким образом, Млечный Путь остается в контакте с Андромедой и примерно с пятьюдесятью меньшими галактиками, как часть так называемой Местной группы. Это, в свою очередь, принадлежит сверхскоплению Девы, объединяющему несколько десятков галактических групп.
Однако самое интересное еще впереди. Кластеры и сверхскопления, притягиваемые гравитацией, образуют некий узор. Однако, чтобы увидеть его очертания, вам придется смотреть на весь космический пейзаж издалека. На таком расстоянии, что любая галактика, содержащая миллиарды звезд, выглядит как блестящая точка, подвешенная в космическом вакууме. Только тогда перед вашими глазами развернется потрясающий вид на масштабные сооружения. Внешне образования, напоминающие гигантскую губку или, если хотите, паутину.
Волокна в структуре Вселенной с видимыми областями космического вакуума
Оказывается, подавляющая часть вещества во Вселенной остается сконцентрированной в светящихся нитях, называемых волокнами, на протяжении миллионов или миллиардов световых лет. Что между этими волокнами? Конечно же, ужасающе пещеристые области пустоты. Настолько огромны, что упомянутые ранее промежутки, разделяющие галактики, перестают производить впечатление.
К сожалению, величественный ландшафт космических мегаструктур мы можем только представить. На самом деле, очень трудно обнаружить истинные формы, образованные галактиками, просто сидя внутри одной из них.
Помимо стандартных наблюдений за небом и компьютерного моделирования, анализ микроволнового фонового излучения (CMB) помог ученым лучше понять Вселенную в макроуровне. Если вы забыли: остаточное излучение – это тонкие фотоны, которые путешествуют в космосе, отголоски древнего света, испускавшегося, когда Вселенная была раскаленной добела. Этот великий пережиток Большого взрыва не только свидетельствует о бурном прошлом космоса, но и принес нам нечто вроде карты распределения плотности материи в космосе.
Сегодня мрачное излучение выглядит очень бедным (2,7 К) и однородным (различия порядка тысячных долей Кельвина). С нашей точки зрения, это кажется незначительным, но на заре времени эти минимальные колебания в распределении энергии повлияли на всю будущую эволюцию космоса. Небольшие флуктуации, простирающиеся до макроскопических размеров, превращались в скопления материи с одной стороны и огромные пустые пятна с другой.
Я упоминаю об этом не только из любопытства. Так уж случилось, что именно реликтовое излучение позволило ученым найти, возможно, самое обширное пустое пространство во всей видимой Вселенной.
Мы уже обнаружили множество космических пустот. Первой дырой в каркасе Вселенной была Пустота Волопаса , обнаруженная в 1981 году. Оно имеет слегка овальную форму и имеет диаметр более 300 миллионов световых лет. Чтобы лучше понять это число, позвольте мне напомнить вам: Млечный Путь находится в 2,5 миллиона световых лет от Галактики Андромеды, Местная группа имеет скромные 10 миллионов световых лет, а сверхскопление Девы превышает 100 миллионов световых лет. Другими словами, Пустота Волопаса, вероятно, уместилась бы в трех сверхскоплениях, содержащих сотни галактик.
Величайшие космические пустоты
Теперь мы знаем, что звездные пустоши в десятках и сотнях миллионов световых лет поперек галактических волокон не являются чем-то необычным и дополняют картину «пенной» структуры Вселенной. Однако в 2007 году снова произошло то, что могло ошеломить любителей астрономии. Пустое пространство диаметром более… миллиарда световых лет!
Дискуссия о Великой пустоте (я знаю, не очень креативное название) началась на страницах Astrophisical Journal профессором Миннесоты Лоуренсом Рудником. Его заинтриговал анализ микроволнового фонового излучения и, в частности, загадочное синее пятно, видимое в правом нижнем углу фотографии, сделанной зондом WMAP. Имея в своем распоряжении радиотелескоп Very Large Array в Нью-Мексико, Рудник решил первым поближе взглянуть на «холодное пятно». Исследования этой области неба не показали четких источников радиосигналов в районе 280 мегапарсеков, или почти миллиарда световых лет.. Это подтвердило существование рекордного пузыря, лишенного квазаров, скоплений и любых более крупных скоплений галактик, а также, возможно, темной материи.
Мы живем в пустоте?
Ибо нет никаких сомнений – не думайте, что космические пустоты – это секторы, полностью лишенные материи. Так же, как в пустыне путешественник может натолкнуться на оазис, темные промежутки между волокнами всегда скрывают какие-то разбросанные предметы. Например, внутри Пустоты Волопаса было зарегистрировано более 60 галактик. Также нет оснований полагать, что Великая Пустота не имеет содержания, хотя нет сомнений в том, что интенсивность потенциальных галактик там намного ниже средней.
Однако здесь возникает вопрос. Поскольку в пустых областях также есть галактики и звезды, как мы можем быть уверены, что сами не находимся в этом типе пузыря?
Что ж, такой уверенности нет. Вы имеете право удивиться такой идее, особенно в свете того, что я написал в начале. В конце концов, Млечный Путь не кажется особенно одиноким, поскольку находится рядом с Местной группой и ее сверхскоплением. Однако никто не сказал, что эти образования связаны с другими структурами и являются частью какого-то волокна. Нельзя исключать сценарий, при котором наша галактическая семья представляет собой лишь серию прыщиков, сияющих на фоне огромной космической бездны. У нас самих есть проблемы с оценкой нашего собственного квартала, и мы не знаем, не является ли то, что кажется мегаполисом, на самом деле заброшенным городом , вдали от настоящего центра.
Такую гипотезу в 2013 году представили трио астрономов Райан Кинан, Эми Дж. Баргер и Л. Леннокс Коуи в статье « Доказательства недостаточной плотности в масштабе
300 Мпк в локальном распределении галактик» . Они предположили, что далекие структуры могут иметь гораздо более высокую плотность вещества, чем в непосредственной близости от нашей галактики. Такое положение Млечного Пути могло бы объяснить некоторые аномалии при измерении расширения Вселенной и ограничить наше восприятие в целом. Расположение в миллионах световых лет от серьезных скоплений галактик означало бы даже изоляцию Земли в космическом,одиночном заключении, что могло бы объяснить такие проблемы, как популярный парадокс Ферми (или, скорее, его версия, распространенная на другие галактики).
Источник