Шкала размеров вселенной


Цель этого видео — дать первоначальное представление о колоссальных размерах Вселенной. Честно говоря, представить себе эти размеры непосильная задача для человеческого мозга. В этом видео мы увидим, что мы не можем представить себе даже размеры объектов, микроскопических по сравнению с размером Вселенной. А сам размер Вселенной нам еще неизвестен. Попробуем представить себе, насколько мы ничтожно малы. Вот я. Мой рост 5 футов 9 дюймов, в обуви, может быть, 5 футов 10 дюймов, для простоты округлим до 6 футов или даже, чтобы было еще проще, до 2 метров. Если мой рост отложить 10 раз, это будет длина тягача с прицепом. Вот он, этот тягач. Укажу его зеленой стрелкой. И длина его 60 футов. Если взять 10 тягачей с прицепом и поставить их вертикально друг на друга 10 раз, то получится высота примерно 60-этажного небоскреба. То есть, если мой рост умножить на 100, получится высота примерно 60-этажного небоскреба. А если 10 таких небоскребов уложить в ряд один за другим, получится примерно длина моста Золотые Ворота в Сан-Франциско.


ё раз повторю, это все приблизительные числа. Мы умножаем не точно на 10. Но таким образом мы добрались до расстояния примерно в милю. Мост Золотые Ворота на самом деле длиннее мили, но его главный пролет примерно равен мили или немного больше, но это дает представление о масштабе. Если умножить это расстояние на 10, получится примерный размер крупного города, вот спутниковое фото Сан-Франциско. Здесь мост Золотые Ворота. И когда я вставлял эту картинку, то подгонял ее до размера примерно 10 на 10 миль, чтобы вы поняли масштаб. Главное то, что мы добрались до масштаба городов. Их размеры уже крупнее, они выходят за пределы того, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Вот мост. Мы были на мосту, мы знаем, как выглядит мост. Мы понимаем, что мост огромен, но он не создает ощущения необъятности. Город — это нечто, что уже невозможно охватить сразу. Можно проехать через город. Можно посмотреть на спутниковый снимок. Но размер человека на фоне города невероятно мал, его попросту не будет видно. В этом масштабе не то что человек, дом будет размером менее одного пикселя. Продолжим умножать на 10. Следующий порядок размера — это примерно весь округ вокруг залива Сан-Франциско. Весь этот квадрат примерно соответствует вот этому. Снова умножим на 10. Этот квадрат был 100 на 100 миль, следовательно, размер этого квадрата — 1000 на 1000 миль. Как видите, он покрывает большую часть западной территории США. Калифорния, Невада. Аризона и Нью-Мексико — уже включена значительная часть континента.
о уже за пределами привычных человеку размеров. К этому можно привыкнуть как к изображению на карте. Но, например, пересечь это расстояние пешком быстро не получится. Из-за того, что самолеты теперь летают с почти невероятной для людей скоростью, размеры континентов для нас уменьшились. Можно пересечь континент за 5—6 часов. Но всё же эти расстояния колоссальны. Если взять этот квадрат размером 1000 на 1000 миль и умножить его на 10, то получится значение, немного большее диаметра Земли. Весь земной шар вписывается в него. Находясь на Земле мы кое-как способны ощутить ее размер. Например, можно увидеть небольшой изгиб горизонта, особенно с самолёта. Так что, хотя это за пределами понимания моего мозга, мы более или менее можем представить себе размер Земли. Теперь умножим диаметр Земли на 10. И получим диаметр Юпитера. Так вот, если разместить Землю рядом с Юпитером (естественно, они не могут быть так близко, это разрушит обе планеты, Земля точна разрушится, Юпитер просто поглотит ее). Итак, сравнение Земли с Юпитером будет выглядеть примерно так. Вот Земля. И я бы сказал, что Юпитер на этой диаграмме — первый объект, размер которого я однозначно не могу себе представить. Размер самой Земли колоссален. А Юпитер больше в 10 раз в диаметре, и гораздо больше по объему, а также массе и прочим показателям. Но если сравнивать только диаметры, он больше в 10 раз. Продолжим. Увеличим размер Юпитера в 10 раз и получим размер Солнца.
10 раз больше. Вот Солнце, и Юпитер рядом с ним будет выглядеть вот так, нарисую его розовым, это будет сравнительный размер Юпитера, Земля в этом масштабе будет выглядеть примерно так рядом с ними. Размер Солнца необъятен, его невозможно представить, хотя Солнце мы видим каждый день. Если Земля колоссально велика, тогда Солнце в сто раз невообразимее. Далее мы окончательно выходим за пределы видимого, ощутимого и понимаемого. Умножим на 100 диаметр Солнца, который и так в 100 раз больше диаметра Земли, и при этом умножении на 100 получим расстояние от Солнца до Земли. Если Солнце изобразить пикселем, то Землю изобразить пикселем не получится. Пиксель был бы слишком велик, для отображения Земли в масштабе потребовалась бы сотая доля пикселя! Неописуемое расстояние от Земли до Солнца, в 100 раз больше, чем диаметр самого Солнца. Только представьте. Но эти гигантские расстояния относительно невелики по сравнению с тем, куда мы отправимся дальше. Потому что до ближайшей звезды… Ещё раз — диаметр Солнца в 100 раз больше диаметра Земли, расстояние от Земли до Солнца в 100 раз больше диаметра Солнца, то есть составляет 10 000 диаметров Земли. Это колоссальное расстояние. Но, чтобы добраться до ближайшей звезды на расстоянии чуть более 4 световых лет нужно умножить его на 200 000 — попробуйте себе представить. Это в 200 000 раз превосходит расстояние от Земли до Солнца. И чтобы приблизительно осмыслить масштаб расстояний, Представим на секунду, что Солнце и вообще любая средняя звезда имеет размер баскетбольного мяча, тогда в модели нашей части Галактики в объеме размером с Землю баскетбольных мячей, изображающих звёзды, было бы всего несколько штук! Плотность звёзд невероятно мала.

если посмотреть на галактику, хотя бы на ее художественное изображение, она выглядит полной звёзд и весьма плотной — потому что ее объём колоссален, но значительная, огромная часть этого объёма — пустота. Пустота, в которой ни звезд, ни планет, вообще ничего нет. Это колоссальное различие в размерах. А для того, чтобы представить себе размер самой галактики, надо расстояние от Солнца до ближайшей звезды, то есть умноженное на 200 000 расстояние от Земли до Солнца, умножить ещё на 25 000. И если Солнце находится здесь, вот в этом месте, то и ближайшая к нам звезда будет находиться в том же самом пикселе. В этом этом пикселе будет находиться множество звёзд, хотя они бесконечно далеки. А общий размер составляет 100 000 световых лет, то есть умноженное на 25 000 расстояние от Солнца до ближайшей звезды. Расстояния даже внутри одной галактики невозможно представить. Ну а дальше мы… Я уже не способен к каким-то сравнениям между вещами и расстояниями. Так вот, дальше идет практически чистая абстракция. Математические игры с числами. Но они нужны, чтобы получить представление о размере Вселенной, то есть, надо пояснить, наблюдаемой Вселенной. Поскольку мы можем наблюдать свет, покинувший место своего происхождения не более 13,7 миллиарда лет назад. А таков возраст Вселенной.
к вот, диаметр наблюдаемой Вселенной составляет примерно 93 миллиарда световых лет. Он больше, чем 13,7 миллиарда потому, что точки, излучавшие свет 13,7 миллиардов лет назад, все это время удалялись от нас, и теперь находятся на расстоянии порядка 40 миллиардов световых лет. Но это не вопрос космологии. Это вопрос масштаба и представления размера Вселенной. Только в наблюдаемой части Вселенной, в той, откуда до нас доходит электромагнитное излучение, пришлось бы умножать приведенные выше расстояния (100 000 световых лет — диаметр галактики Млечный Путь). Давайте это для себя отметим. 100 000 световых лет — это диаметр галактики Млечный Путь. Так вот, нужно умножить это уже не на тысячи. Умножение на 1 000 дало бы всего 100 миллионов световых лет. 100 000 на 1 000 равно 100 миллионам. Еще раз умножить умножить на 1 000 даст 100 миллиардов световых лет. А полный размер Вселенной, как можно предположить, гораздо, многократно, невероятно больше, и Вселенная может быть подлинно бесконечной, кто знает? Но для того, чтобы от размера галактики Млечный Путь перейти к масштабу наблюдаемой Вселенной, потребуется умножение на миллион этого невообразимого размера. Так что, в масштабе Вселенной, малы не только мы, и наши сооружения, мала не только наша планета и Солнце, мала не только наша Солнечная система, но и вся наша галактика совсем маленькая. Просто ничто по сравнению с размером Вселенной. Subtitles by the Amara.org community

Источник: ru.khanacademy.org


Размеры Вселенной очень трудно представить даже с помощью компьютерных моделей. Масштабы нашего дома – Солнечной системы кажутся невероятными. Так, аппарату «Новые горизонты» потребовалось 9 лет, чтобы добраться до Плутона и преодолеть расстояние в 5 млрд км (с 2006 по 2015 год)! Граница же Солнечной системы находится намного дальше – это примерно 2 световых года – там, где гравитация Солнца уже не ощутима и никак не может повлиять на другие космические тела. Можно сказать условно, что наш дом ограничивается двумя световыми годами. Если смотреть более широко, то домом можно назвать и нашу галактику – Млечный Путь, а его диаметр оценивается примерно в 100 000 световых лет. Но и это тоже всего лишь капля в безграничном океане: согласно современным данным, видимая Вселенная занимает 93 млрд световых лет! Но что же такое – видимая Вселенная?

Возраст Вселенной оценивается в 13, 8 млрд лет. Несмотря на это, размер всей наблюдаемой Вселенной гораздо больше – около 93 млрд световых лет. Странно, неправда ли? Как такое возможно, что возраст Вселенной значительно меньше её размеров? При ответе на данные вопросы я буду опираться на общепринятую теорию Большого взрыва, согласно которой, вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время — около 13,8 млрд лет назад.


тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой, где не действовали известные нам законы физики. Это состояние называется сингулярностью. По неизвестным нам причинам эта сингулярность начала стремительно расширяться – именно это и есть Большой взрыв. А затем в процессе расширения, которое продолжается до сих пор, всё наше мироздание сформировалось и продолжает своё существование. В 1929 году астроном Эдвин Хаббл на основе наблюдений за галактиками доказал, что Вселенная расширяется. С каждым мгновением галактики постоянно удаляются от нас, и чем дальше галактики находятся от нас, тем в среднем они быстрее отдаляются – это и есть знаменитый закон Хаббла. С его помощью астрономы определяют, как удалённые галактики движутся относительно нас.

Наблюдаемая Вселенная – это та часть Вселенной, которая является абсолютным прошлым относительно наблюдателя. Когда мы смотрим на какую-либо галактику, например, на галактику Боде (М 81), которая находится на расстоянии 12 млн световых лет от нас, мы видим, какой она была в прошлом миллионы лет назад, так как именно такое время понадобилось свету, чтобы добраться до нас. Видимая (Наблюдаемая) Вселенная – это область пространства, которую мы можем видеть с Земли. Если мы гипотетически возьмём Землю за центр Вселенной, то вся наблюдаемая её область будет огромной сферой.
ли Вселенной 13, 8 млрд лет, то логично предположить, что независимо от того, в каком направлении мы смотрим, мы видим свет, который шёл к нам 13,8 млрд лет. Получается, что 13, 8 млрд световых лет – это радиус, тогда диаметр этой сферы должен быть около 27, 6 млрд лет. Откуда же взялась цифра в 93 млрд световых лет? Как уже было сказано выше, пространство Вселенной с течением времени расширяется. И те далекие объекты, которые испустили свет 13,8 млрд лет назад, за это время улетели еще дальше. Сегодня они уже более чем в 46,5 миллиардах световых лет от нас, согласно вычислениям, основанным на законе Хаббла. Удвоив это значение, получаем 93 миллиарда световых лет.

  • Кстати, этот рисунок здорово напоминает зрачок, не находите?

Таким образом, реальный диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 93 млрд световых лет. Кажущееся сверхсветовое расширение горизонта частиц Вселенной не противоречит Теории относительности, так как эта скорость не может быть использована для сверхсветовой передачи информации и не является скоростью движения в инерциальной системе отсчёта какого-либо наблюдателя.

А вот и, кстати, один интересный факт, связанный со знаменитым вопросом: а где же центр Вселенной? Кто и что в нём? Наблюдаемая Вселенная имеет центр – это мы! Да-да, именно земляне и находятся в центре наблюдаемой Вселенной (но не всей!) – участка космоса, видимого нам с Земли.
обы это было проще понять, представьте себе такую картинку: вы забираетесь на высокую башню, и где-то далеко, независимо от вас, это делает другой человек на другом краю материка. Глядя «со своей колокольни», вы увидите круглую область, в центре которой будет ваша башня. Всё, что вы видите – это и есть ваша наблюдаемая Вселенная. Человек на другом конце материка будет уже в центре «своей вселенной», так что всё относительно! Каждый из нас является центром своей вселенной. Но не спешите зазнаваться и радоваться, ибо это не означает, что мы находимся в центре всей Вселенной, как и «своя колокольня» — отнюдь не центр всего мира, а лишь центр того крохотного кусочка мира, который с неё видно, и этот кусочек ограничен горизонтом.

То же самое и с наблюдаемой Вселенной.

Когда мы смотрим в небо, мы видим свет, который 13,8 млрд лет летел к нам из галактик, которые уже успели «убежать» на самом деле на 46,5 миллиардов световых лет от нас.

Мы не видим то, что за этим горизонтом.

Но это еще не значит, что там ничего уже нет, просто нам об этом пока ничего не известно.

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.