Миры космоса есть ли они

Космос: что такое, границы, где начинается, описание, строение, фото и видео

Космос привлекал людей еще с древних времен. Глядя на звезды и безграничное пространство, человек мечтал изучить его. Однако оно настолько велико, что сделать это не так-то просто. Несмотря на то, что люди уже обладают технологиями, позволяющими отправиться в открытый космос, его освоение идет очень медленно.

Что такое космос

Под космосом подразумевается пустое пространство во Вселенной, находящееся за пределами планетарных атмосфер. В нем присутствуют частицы водорода, кислорода и пыли, правда их концентрация очень мала и составляет лишь несколько молекул на кубический метр.

Также в некоторых участках межзвездной среды могут встречаться электромагнитное излучение и космические лучи. Последние представляют собой движущиеся на большой скорости атомы ядер и элементарные частицы.

Границы

Космос обладает множеством границ, пролегающих на разных расстояниях относительно Земли:

35 км – на этой высоте вода уже не может существовать в жидком виде, поскольку из-за атмосферного давления в 611 Па она закипает даже при нулевой температуре;
100 км – здесь проходит официально признанная граница между атмосферой Земли и ближним космосом, за ее пределами, для перемещения, люди вынуждены прибегать не к аэронавтике, а космонавтике;
100 тыс. км – наружная граница экзосферы – самого верхнего атмосферного слоя;
260 тыс. км – расстояние от Земли, где притяжение планеты сильнее солнечного;
13 млрд км – начало межзвездного пространства и дальнего космоса;
20 трлн км – граница Облака Оорта, за пределами которой не действует притяжение Солнечной системы;
300 квдрлн км – расстояние до границы Млечного Пути;
30 квнтлн км – граница Местной группы галактик, куда входят Млечный Путь, Андромеда и Треугольник;
250 скстлн км – предел видимости вещества в космическом пространстве;
870 скстлн км – граница видимости излучения.

Чем космос отличается от Вселенной

Довольно трудно установить четкую разницу между этими понятиями, поскольку в определенном контексте под ними могут подразумеваться разные вещи.

В современном мире за космос принимают бескрайнее пространство, начинающееся сразу после атмосферы Земли. В нем находятся планеты, звезды, галактики и другие небесные объекты. Для большего удобства космос разделяют на ближний, который можно исследовать с помощью современных спутников и аппаратов, и дальний, добраться до которого пока невозможно.

Под Вселенной подразумевается не только пространство между объектами, но и сами небесные тела. В философии даже человек является ее частью. Также существует мнение, что космос существовал всегда, а Вселенная возникла в момент Большого Взрыва.

Межпланетное пространство

Под межпланетным подразумевается пространство, ограниченное орбитой наиболее отдаленной планеты от звезды. В нем могут присутствовать различные вещества: газ, частички пыли, водород и т.д. Также пространство пронизано электромагнитным излучением.

Температура в конкретной точке межпланетного пространства определяется путем помещения в нее абсолютно черного тела. Последнее впитывает в себя электромагнитное излучение и тепло, постепенно нагреваясь. Его температура и будет считаться за истинное значение.

Межпланетная среда

Данная среда представляет собой совокупность веществ и полей, находящихся в межпланетном пространстве. В Солнечной системе она состоит из:

магнитного поля;
космических лучей;
нейтрального газа;
пыли;
электромагнитного излучения;
солнечного ветра.

Последний компонент преобладает в межпланетной среде, поскольку звезда испускает в пространство большое количество ионизированных частиц.

Межгалактическое пространство

Под данным пространством подразумевается область космоса, находящаяся между галактиками. В ней практически отсутствуют какие-либо вещества, и по своему составу она схожа с вакуумом.

Между галактиками температура способна доходить до 10 млн градусов Цельсия. Такое высокое значение обусловлено большим количеством звездного ветра и излучения, исходящего от черных дыр.

Войдом называется космическое пространство, в котором отсутствуют галактики. Плотность объектов в таких областях на 90% меньше, чем в звездных системах. Размеры войда могут варьироваться от 10 000 до 100 000 парсек. Если габариты превышают этот диапазон, то его называют “супервойдом”. Границы таких областей определяются с помощью галактических нитей. Последние представляют собой прямые, состоящие из скопления звездных систем.

Межгалактическая звезда

Межгалактическими звездами называются светила, которые не входят в состав галактик. Первые объекты такого типа были открыты во второй половине 90-х. Считается, что они образуются за счет столкновения галактик или при сближении двойной звезды с черной дырой. В последнем случае одно из светил “выстреливается” в сторону и перемещается на большое расстояние.

Большое число звезд такого типа обнаружено в Скоплении Девы. Их количество находится в районе триллиона. Также найдено 675 светил в окрестностях Млечного Пути. Большинство из них являются красными гигантами, а состав указывает на то, что звезды образовались в центре галактики, после чего переместились на ее границу.

Процесс изучения

Изучать космос человечество начинало постепенно, и в будущем ему предстоит совершить еще массу увлекательных открытий. Процесс освоения внеземного пространства начался 4 октября 1957 года, когда состоялся запуск аппарата “Спутник-1” – первого устройства, отправленного за пределы атмосферы.

А 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин полетел в космос. Спустя пять лет люди успешно состыковали пилотируемые корабли, а через год повторили это с беспилотными. В 1969 году, 21 июля, Нил Армстронг первым высадился на Луну. Через два года в эксплуатацию была введена станция “Салют-1”, движущаяся по орбите Земли. В ноябре 1998 года был запущен первый модуль МКС.

С тех пор люди всячески стараются улучшать технологии, позволяющие осваивать космическое пространство.

Скорости, необходимые для выхода в ближний и дальний космос

Для того, чтобы объект мог выйти на орбиту планеты, он должен двигаться с определенными скоростями, которые называются космическими. Для Земли они равны следующим значениям:

7,9 км/с – 1-я космическая скорость, позволяет выйти на орбиту Земли;
11,1 км/с – 2-я космическая скорость, на которой объект попадает в межпланетное пространство;
16,67 км/с – 3-я космическая скорость, позволяет выйти в межзвездное пространство;
550 км/с – 4-я космическая скорость, необходимая для полета за пределы галактики Млечный путь.

Если объект движется с меньшей скоростью, то сила притяжения планеты, звезды или галактики не позволит ему достигнуть нужной границы.

Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека

Если человек окажется в открытом космосе без средств защиты, у него начнется декомпрессия – процесс расширения пузырьков газа в организме. Параллельно с этим он будет испытывать нехватку кислорода и получать солнечные ожоги. Также если в легких находится воздух, они могут деформироваться из-за разницы давления.

Поскольку вещества не могут находиться в космосе в жидком состоянии, влага на глазах и в ротовой полости сразу начинает испаряться. Также с большой долей вероятности человек потеряет сознание уже через 15-20 секунд.

Почему в космосе холодно

Температура в космоса равна -273 градусам Цельсия. Такое значение называют “абсолютным нулем”, поскольку при нем атомы веществ перестают двигаться. Но почему же в космосе так холодно, даже несмотря на то, что сквозь него проходят солнечные лучи?

Низкая температура связана с тем, что в межпланетном пространстве практически отсутствуют какие-либо вещества. Соответственно, солнечным лучам нечего нагревать.

Почему в космосе холодно, если там вакуум

Теплопроводность вакуума равна нулю, и он полностью пропускает излучение. Поскольку в нем отсутствуют какие-либо вещества и объекты, проходящие сквозь него солнечные лучи ничего не нагревают. Соответственно, температура не меняется и остается равной абсолютному нулю.

Почему космос черный?

Несмотря на то, что в космосе находится множество звезд, испускающих свет, он остается черным. В 1823 году астроном Вильгельм Ольберс предположил, что если пространство вокруг безгранично, а объекты в нем статичны, человек должен видеть свет звезд в любой точке пространства. Однако его глаза распознают лишь мелкие точки на черном фоне. Получается, космос имеет границы. А в 1920-х годах Эдвин Хаббл доказал, что галактики движутся и постепенно отдаляются друг от друга. На основе его выводов появилась теория Большого Взрыва.

Она и объясняет, почему космос черного цвета. Галактики и звезды отдаляются друг от друга с такой скоростью, что свет от них не успевает доходить до точки, с которой ведется наблюдение. И когда человек смотрит на черную область в пространстве, то в ней также находятся звезды, просто он не может их разглядеть. Ведь свет от них не успевает дойти до него.

Читайте также: Космос вид сверху земля

На какой высоте официально начинается космос?

Космос начинается в 100 км над поверхностью Земли, где пролегает линия Кармана. Ее назвали в честь американского инженера Теодора фон Кармана. В XX веке он первым установил, что на этой высоте атмосфера становится настолько разреженной, что для продолжения движения вверх аппарат должен двигаться с первой космической скоростью.

Позже астрономы провели более точные расчеты и вычислили, что атмосферные ветра полностью отсутствуют на высоте в 118 км, и там же появляются космические частицы.

Важнейшие этапы освоения космоса

Человечество со временем изобретает новые технологии, позволяющие дальше продвинуться в освоении космоса. В истории можно выделить важнейшие этапы данного процесса:

4 октября 1957 года состоялся пуск аппарата “Спутник-1”;
4 января 1959 года спутник “Луна-1” начала вращение вокруг Солнца, став его первым искусственным спутником;
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин первым отправился в космос;
15 сентября 1968 года аппарат Зонд-5 сумел вернуться на Землю после того, как совершил полет вокруг Луны;
15 декабря 1970 года аппарат “Венера-7” сел на Венеру;
2 декабря 1971 года “Марс-3” сел на Марс;
с 1975 по 2011 года состоялись запуски первых искусственных спутников разных планет Солнечной системы;
20 ноября 1998 года состоялся запуск модуля “Заря”, ставшего первым блоком МКС.

Также разные страны планируют свои космические программы на годы вперед и продумывают дальнейшее освоение космоса.

Что означает слово “космос”?

Под космосом в современном мире понимают пространство между небесными телами, лежащее за пределами их атмосфер. В философии это слово означает “порядок” и “мироздание”. Также в этой области космос ставится в противоположность хаосу.

Интересное видео о космосе

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Есть ли у Вселенной более высокие измерения?

Мир, где мы живем — трехмерный. Мы можем перемещаться в нем влево-вправо, вперед-назад и вверх-вниз. Посмотрите в угол своей комнаты. Видите? Взаимно перпендикулярных направлений всего три! Но почему не 7? Или не 26? Ответ на этот вопрос никто не знает. Ладно. Никто не знает, почему пространство имеет три измерения. Но может ли оно иметь их еще больше? Этот вопрос задает себе несколько раз в день каждый усердный школьник🙄. Об этом мы сегодня и поговорим.

Другие измерения

Идея о том, что пространство имеет более трех измерений, может показаться, на первый взгляд совершенно безумной. Однако этот вопрос физики серьезно изучают уже более века.

Давайте, для начала, вспомним, как мы описываем пространство и предметы в нем. В двух измерениях мы можем нанести сетку на плоскость, а затем каждую ее точку описать парой чисел. Это координаты. Зная их, Вы будете понимать, сколько нужно пройти в горизонтальном и вертикальном направлении, чтобы достичь этой точки. Стрелка, указывающая на эту точку, называется «вектором».

Эта конструкция справедлива не только по отношению к двум измерениям. Вы можете добавить и третье направление. И проделать все то же самое. Но зачем останавливаться на достигнутом? А дальше? Дальше все немного усложняется. Вы больше не можете нарисовать сетку для четырехмерного пространства. Но вы определенно можете записать векторы. Это просто ряд из четырех чисел. Хм, это что же получается? Мы можем строить векторные пространства с любым количеством измерений? И даже с бесконечным их множеством? Да. Математика дает нам такую возможность.

Странные фигуры

И когда у Вас есть векторы в этих более высоких измерениях, Вы можете создавать с их использованием любые геометрические фигуры. Например — строить плоскости или кубы более высоких измерений. Или вычислять объемы, или формы кривых. И так далее. И хотя мы не можем напрямую рисовать объекты более высоких измерений, мы можем рисовать их проекции в более низкие измерения. Например — проекцию четырехмерного куба на двухмерную плоскость.

Такие абстрактные математические концепции часто оказываются полезными для физиков. И геометрия высоких измерений очень пригодилась им. Потому что в физике мы часто имеем дело не только с телами, которые находятся в определенных местах, но и с телами, движущимися в определенных направлениях.

Например, у Вас есть некая частица. И Вы хотите описать ее свойства. Для этого Вам понадобятся информация о ее позиции и импульсе, где импульс сообщает Вам направление ее движения. И такая частица описывается вектором в шестимерном пространстве с тремя элементами для позиции и тремя элементами для импульса. Это шестимерное пространство называется фазовым.

Странные пространства

Работая с такими фазовыми пространствами, физики начали задаваться вопросом — может ли реальное пространство иметь больше измерений? Эта идея была впервые предложена финским физиком Гуннаром Нордстрёмом. В 1914 году он попытался использовать четвертое измерение пространства для описания гравитации. Но это не сработало. Потому что другой человек выяснил, как работает гравитация. Этим человеком был Альберт Эйнштейн😁.

Он считал, что гравитации не нужно дополнительное измерение пространства. Ей хватит трех измерений. Просто нужно добавить еще одно измерение — время. И позволить всем этим измерениям искривляться.

Но тогда, если не нужны никакие дополнительные измерения для гравитации, быть может их можно использовать для чего-то другого?

Немецкий ученый Теодор Калуца именно так и считал. В 1921 году он написал статью, в которой попытался использовать четвертое измерение пространства для описания электромагнитной силы. И сделал он это очень похоже на то, как Эйнштейн описал гравитацию. Но Калуца использовал бесконечно большое дополнительное измерение. И никак не объяснил, почему мы обычно не теряемся в нем.

Эта проблема была решена несколькими годами позже шведским физиком Оскаром Клейном. Он предположил, что четвертое измерение пространства нужно свернуть до небольшого радиуса, чтобы в нем нельзя было заблудиться. Вы просто не заметите, если войдете в него. Настолько оно мало. Идея о том, что электромагнетизм вызван свернутым четвертым измерением пространства, называется сейчас теорией Калуцы-Клейна.

Свернутые измерения

Как же это работает? Примерно так — Вы берете дополнительное измерение пространства, сворачиваете его, и из него выходит гравитация вместе с электромагнетизмом. Вы можете объяснить обе силы полностью геометрически. Вероятно, именно поэтому Эйнштейн в последние годы своей жизни пришел к выводу, что геометрия — это ключ к созданию так называемой Теории всего, лежащей в основе физики нашего мира. Однако, по крайней мере пока, эти идея не подтверждены. Потому, что у теории Калуцы-Клейна есть серьезные проблемы.

Первая проблема заключается в том, что, хотя геометрия дополнительного измерения правильно дает нам описания электрических и магнитных полей, она никак не отвечает на вопрос о природе заряженных частиц. Таких, например, как электроны. Вторая проблема заключается в том, что радиус дополнительного измерения по всем расчетам должен быть нестабилен. И если он вдруг начнет меняться, это может иметь наблюдаемые последствия. Например — изменение гравитационной постоянной. Однако ничего подобного мы не наблюдали. Третья проблема заключается в том, что теория не квантуется. И никто так и не придумал, как квантовать геометрию, не сталкиваясь с серьезными проблемами. Однако, при этом, можно спокойно квантовать старый добрый электромагнетизм.

Одиннадцать друзей супергравитации

Сегодня мы, конечно, знаем, что электромагнитная сила на самом деле спокойно объединяется со слабой ядерной силой в то, что называется электрослабой силой. Что интересно, это вовсе не проблема для теории Калуцы-Клейна. Поскольку еще в 60-х прошлого века физики выяснили, что теория Калуцы-Клейна может применяться не только для электромагнетизма, но и для любых подобных взаимодействий. Включая сильное и слабое ядерное взаимодействие. Просто нужно добавить еще несколько измерений…

Сколько? Для слабого ядерного взаимодействия нужно еще два. А для сильного ядерного взаимодействия еще четыре. Таким образом, что у нас получается? У нас есть одно измерение времени. 3 измерения для гравитации. Одно для электромагнетизма. 2 для слабого ядерного взаимодействия. И 4 для сильного ядерного взаимодействия, что в сумме дает 11. Хм…

В 1981 году американский физик-теоретик Эдвард Виттен заметил, что 11 — это именно то количество измерений, которое является максимальным для теории супергравитации.

Не кажется ли Вам, что это очень странное совпадение?😉