Содержание
Строение и масштабы Вселенной — О’Пять пО физике!
Основные понятия Космология – учение о Вселенной в целом, основанное на результатах исследований, доступных для астрономических наблюдений. Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный Вселенная безгранична, но не бесконечна. Метагалактика – часть Вселенной, доступная для Вселенная существует около 15 млрд лет. Существующие знания о Вселенной основаны на астрономических Систематические целенаправленные наблюдения за Вселенной ведутся с Начиная с 1931 года, для изучения Вселенной используют также методы Строение и масштабы Вселенной Наиболее распространённым типом небесных тел являются звезды. Невооружённым глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3 тыс. звёзд. В настоящее время астрономы определили положения нескольких миллионов звезд и составили их каталоги. Около 240 звезд имеют собственные имена (Вега, Альтаир, Сириус, Полярная и пр.) Звезды распределены на небе не равномерно, а отдельными компактными Группы звёзд в созвездиях имеют устойчивую конфигурацию, т.е. Есть три группы созвездий по происхождению их названий: 1. Связанные с древнегреческой мифологией 2. Связанные с предметами, на которые похожи фигуры, образуемые Иногда в созвездии выделяют группу звезд с названием, отличным от названия созвездия – астеризм (например, Ковш в созвездии Малая Медведица). Гигантские звёздные системы, состоящие из сотен миллиардов звёзд образуют галактику. Солнечная система и окружающие её звезды составляют ничтожную часть нашей Галактики – Млечный Путь. Ближайшие соседи нашей Галактики – Туманность Андромеды, Большие Магеллановы облака и Малые Магеллановы облака. Кроме звёзд в состав галактик входят туманности – газопылевые Американский астрофизик Э. Хаббл предложил следующую классификацию галактик: Эллиптические галактики имеют форму сплюснутых сфероидов. Спиральные галактики имеют форму спирали (Млечный Путь, Галактики неправильной формы (Магеллановы облака). Имеют разнообразную форму. Млечный Путь относится к типу спиральных галактик, содержит около Пространство между галактиками и звездами внутри галактик заполнено В каждом кубическом сантиметре межзвездноо пространства в среднем При самом высоком вакууме, который может быть получен в лабораторных условиях (порядка 10-12 мм. рт. ст.) в 1 см3 содержится сто тысяч молекул. Расстояния между звездами внутри галактик значительно больше размеров самих звезд. Расстояния между галактиками сравнимы с размерами самих галактик. Масштабы Вселенной столь велики, что использовать единицы длины, В старой научной литературе: Астрономическая единица (1 а.е.) – средний радиус орбиты Земли при её обращении вокруг Солнца. 1 а.е. = 150 млн км (расстояние от Солнца до Земли) Наиболее удалённая от Солнца планета, Плутон, отстоит от него на расстоянии 40 а.е. Это размер Солнечной системы. В популярной литературе: Световой год – расстояние, которое свет проходит за одни земной год. 1 с.г. = 10000 млрд км = 10 трлн. км. В современной научной литературе: Парсек (пк) – параллакс-секунда. Секунда – единица измерения угла. Параллакс – видимое изменение положения предмета вследствие перемещения точки наблюдения. В астрономии различают: · Суточный параллакс · Годичный параллакс · Вековой параллакс (оборот Солнца относительно ядра галактики) По параллаксу небесных светил методами тригонометрии определяют расстояние до этих светил. Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну угловую секунду. 1 пк = 206265 а.е. = 3,3 с.г. = 33 мрлн км. Самая близкая к Солнцу звезда – Проксима Центавра удалена от него на 1,3 пк. Солнце удалено от центра нашей Галактики на расстояние 8000 пк. Диаметр Млечного Пути составляет 40000 пк. Самая близкая звезда в созвездии Андромеды находится на удалении 720000 пк. Средняя плотность галактик в наблюдаемой части Вселенной – около 8-10 тысяч на один кубический миллион парсеков. Типичная скорость относительного движения галактик – коло 1000 км/с Оценочное время вероятного столкновения галактик составляет около 1013 лет, что больше времени существования Вселенной в 1400 раз. Пример Редже (итальянский физик; книга «Этюды о Вселенной»). Пошаговое путешествие во Вселенной. Следующий шаг больше предыдущего в 10000 раз. Сколько шагов до края Вселенной? 1й шаг – 4 м, потолок; 2й – 40 км, стратосфера; 3й – 400000 км, |
Галилей).
Состоят в основном из старых звезд.
Были времена, когда мир людей ограничивался поверхностью Земли, находящейся у них под ногами. Про строение Солнечной системыЧтобы говорить про масштабы Вселенной нужно сначала разобраться с тем, что находится к нам ближе всего. Во-первых, это звезда, которая называется Солнцем. Во-вторых — планеты, обращающиеся вокруг нее. Кроме них, есть еще спутники, движущиеся вокруг некоторых И не нужно забывать про Планеты в этом перечне интересуют людей с давних пор, поскольку они являются самыми доступными для наблюдения. Все планеты Солнечной системы делятся на три группы:
Планеты «не разлетаются» от Солнца благодаря силе притяжения. А упасть на звезду они не могут из-за больших скоростей. Объекты действительно очень «шустрые». Как сравнить размеры объектов Солнечной системы?Перед тем как вы попытаетесь представить себе масштабы Вселенной, стоит разобраться с Солнцем и планетами. Ведь их тоже бывает сложно соотнести друг с другом. Чаще всего условный размер огненной звезды отождествляют с бильярдным шаром, диаметр которого равен 7 см. Стоит отметить, что в реальности он достигает около 1400 тыс. км. В таком «игрушечном» макете первая планета от Солнца (Меркурий) оказывается на расстоянии 2 метров 80 сантиметров. При этом шарик Земли будет иметь в диаметре всего половину миллиметра. Он расположен от звезды на расстоянии 7,6 метра. Расстояние до Юпитера в этом масштабе будет равно 40 м, а до Плутона — 300. Если говорить об объектах, которые находятся за пределами Солнечной системы, то самая близкая звезда — Проксима Центавра. Она будет удалена так сильно, что это упрощение оказывается слишком маленьким. И это при том, что она находится в пределах Галактики. Какие единицы применяются для измерения расстояний в космосе?Сантиметр, метр и даже километр — все эти величины оказываются ничтожными уже в пределах Солнечной системы. Что же говорить о Вселенной. Чтобы указать расстояние в пределах Галактики, используется величина, названная световым годом. Это время, которое потребуется свету, движущемуся в течение одного года. Напомним, что одна световая секунда равна почти 300 тысячам км. Поэтому при переводе в привычные километры световой год оказывается приблизительно равным 10 тысячам миллиардов. Представить его невозможно, поэтому масштабы Вселенной невообразимы для человека. Если нужно указать расстояние между соседними галактиками, то и световой год оказывается недостаточным. Нужна еще более крупная величина. Как устроена Галактика?Она является гигантским образованием, состоящим из звезд и туманностей. Небольшую их часть видно каждую ночь на небосклоне. Структура нашей Галактики весьма сложная. Ее можно считать сильно сжатым эллипсоидом вращения. Причем у него выделяют экваториальную часть и центр. Экватор Галактики большей частью составляют газовые туманности и горячие массивные звезды. В Млечном Пути эта часть находится в центральной его области. Солнечная система не является исключением из правил. Она тоже расположена вблизи экватора Галактики. Кстати, основная часть звезд образует огромный диск, диаметр которого равен 100 тысячам а толщина — 1500 . Если вернуться к тому масштабу, который был использован для представления Солнечной системы, то размеры Галактики станут соразмерны Это невероятная цифра. Поэтому Солнце с Землей оказываются крошками в Галактике. Какие объекты существуют во Вселенной?Перечислим самые основные:
Во Вселенной, кроме того, есть еще квазары и пульсары. Загадочная ВселеннаяВ ней полно того, что еще до конца не открыто, не изучено. Да и то, что удалось обнаружить, частенько подбрасывает новые вопросы и связанные с ними загадки Вселенной. К ним можно отнести даже всем известную теорию «Большого взрыва». Она является действительно только условной доктриной, поскольку человечество может лишь догадываться о том, как это происходило. Вторая загадка — возраст Вселенной. Его удается сосчитать приблизительно по уже упомянутому реликтовому излучению, наблюдением за шаровыми скоплениями и прочим объектам. Сегодня учёные сошлись во мнении, что возраст Вселенной приблизительно равен 13,7 миллиарда лет. Одна?А что находится за пределами Вселенной? Что там, куда не проник человеческий взор? Есть ли что-то за этим рубежом? Если да, то сколько вселенных существует? Это вопросы, на которые ученым только предстоит найти ответы. Наш мир подобен коробке с сюрпризами. Когда-то казалось, что он состоит только из Земли и Солнца, с небольшим количеством звезд на небе. Потом мировоззрение расширилось. Соответственно, и границы раздвинулись. Не удивительно, что многие светлые умы уже давно пришли к выводу, что Вселенная — только часть еще более крупного образования. Которые на ней есть. В основной массе, мы все прикованы к тому месту, где живем и работаем. Размеры нашего мира потрясают, но это абсолютное ничто, в сравнении с Вселенной. Как говорится — «родился слишком поздно, чтобы исследовать мир, и слишком рано, чтобы исследовать космос» 1. Это Земля. Это та самая планета, которая на данный момент является единственным домом для человечества. Место, где волшебным образом появилась жизнь (а может и не таким уж волшебным) и в ходе эволюции появились мы с вами. 2. Наше место в Солнечной системе. Ближайшие крупные космические объекты, которые нас окружают, конечно же, это наши соседи по Солнечной системе. Все с детства запоминают их названия, а на уроках окружающего мира лепят модельки. Так получилось, что даже среди них мы не самые большие… 3. Расстояние между нашей Землей и Луной. Вроде и не так далеко, да? А если ещё учитывать современные скорости, то и вовсе «всего ничего». 4. По факту — достаточно далеко. Если постараться, то очень точно и с комфортом — между планетой и спутником можно с легкостью разместить остальные планеты солнечной системы. 5. Перед вами Северная Америка, как если бы её разместили на Юпитере. Да, это мелкое зеленое пятнышко и есть Северная Америка. Представляете, какой огромной была бы наша Земля, если перенести её в масштабы Юпитера? Люди, наверное, до сих пор бы открывали новые земли) 6. Это Земля в сравнении с Юпитером. Нууу, точнее шесть Земель — для наглядности. 7. Кольца Сатурна, сэр. Такой шикарный вид имели бы кольца Сатурна, с тем условием, если они вращались вокруг Земли. Посмотрите на Полинезию — немного напоминает значок Оперы, да? 8. Сравним Землю с Солнцем? На небосводе оно не выглядит таким большим… 9. Такой вид открывается на Землю, если смотреть на неё с Луны. Красиво, да? Такая одинокая на фоне пустого космоса. Или не пустого? Продолжим… 10. А так с Марса Держу пари, что вы бы и не определили Земля ли это. 11. 12. А вот за Нептуном. Всего 4,5 миллиарда километров. Долго бы искали? 13. Так, давайте вернемся к звезде по имени Солнце. Захватывающее зрелище, не правда ли? 14. Вот Солнце с поверхности Марса. 15. А вот его сравнение с Масштабами звезды VY Большого Пса. Как вам? Более, чем впечатляет. Представляете какая там сосредоточена энергия? 16. Но и это всё фигня, если сравнивать нашу родную звезду с размерами галактики Млечный Путь. Чтобы нагляднее было, представьте, что мы сжали наше с вами Солнце до размера белой клетки крови. В таком случае, размер Млечного пути вполне сопоставим с размерами России, например. Это Млечный путь. 17. Вообще, звезды огромны Всё, что помещено в этот желтый круг — это всё, что вы можете увидеть ночью с Земли. Остальное недоступно невооруженному взгляду. 18. Вот Млечный путь в сравнении с галактикой IC 1011, она расположена в 350 млн световых годах от Земли. Давайте пройдемся ещё раз?Итак, это Земля — наш дом. Уменьшим масштаб до размеров Солнечной системы… Отдалим ещё немного… А теперь до размеров Млечного пути… Продолжим уменьшать… И ещё… Почти готово, не волнуйтесь… Готово! Финиш! Это всё, за чем может сейчас наблюдать человечество, использую современную технику. Это даже не муравей… Судите сами, только не сойдите с ума… Такие масштабы даже в голове не укладываются. А ведь кто-то с уверенностью заявляет, что мы одни во Вселенной, хотя сами толком не уверены были ли американцы на Луне или нет. Держитесь ребята… держитесь. |
Когда вы смотрите на это фото, вы заглядываете на миллиарды лет в прошлое.
Многие ученые верят, что в настоящее время существует около 10 измерений.
Таким образом, лучшим описанием четвертого измерения будет хронология.
По мере развития техники человечество расширило свой кругозор. Теперь люди задумываются о том, есть ли границы у нашего мира и каковы масштабы Вселенной? На самом деле её реальные размеры не может представить себе ни один человек. Поскольку у нас нет подходящих ориентиров. Даже профессиональные астрономы рисуют себе (хотя бы в воображении) уменьшенные во много раз модели. Принципиальным является точное соотнесение габаритов, которые имеют объекты Вселенной. А при решении математических задач они вообще неважны, потому что оказываются просто числами, которыми оперирует астроном.
С их изучения начала развиваться наука о строении Вселенной — астрономия. Центром Солнечной системы признана звезда. Она является еще и самым большим её объектом. Если сравнивать с Землей, то Солнце по объему больше в миллион раз. Оно только кажется сравнительно маленьким, поскольку сильно удалено от нашей планеты.
К примеру, скорость Земли приблизительно равна 30 километрам в секунду.
Что же говорить про масштабы Вселенной. Как видим, она фактически безгранична. Всегда хочется узнать, как соотносятся Земля и Вселенная. И после получения ответа не верится в то, что наша планета и даже Галактика — ничтожная часть огромного мира.
Ею оказался парсек, который равен 3,26 светового года.
Они возникают из среды, состоящей и смеси пыли и газов. Большую их часть составляют водород и гелий.
По сути, черной дырой является тело, от которого не может распространиться электромагнитное излучение из-за того, что вторая космическая скорость на нем равна Стоит вспомнить, что именно вторую космическую скорость необходимо сообщить предмету, чтобы он покинул космический объект.
Еще одна тайна — если жизнь на других планетах? Ведь не только в Солнечной системе возникли подходящие условия, и появилась Земля. И Вселенная, скорее всего, наполнена подобными образованиями.
Даже обидно. Однако приступим — только смотрите, чтобы не закружилась голова.
Однако продолжим говорить о планетах.
Это снимок Земли сразу за кольцами Сатурна
Но есть же и другие галактики.Масштабы Вселенной — презентация онлайн
1.
Масштабы Вселенной:
• Расстояния и размеры
• Массы
• Времена
Преподаватель физики ГАПОУ
«БСК» Куцевалова Ю. С.
2. Расстояния – шагом марш!
Мы привыкли не задумываться о величине нашей Вселенной… Совершим пешую
прогулку или поездку по ней?
Наши самые быстрые сверхзвуковые пассажирские самолеты летают со скоростью
приблизительно 2000 километров в час, скорость обычного автомобиля – 100 км в час, пешехода
– 5 км в час. Как долго мы путеществовали бы хотя бы по ближайшим окрестностям
Вселенной?
– Орбита Луны проходит в 385 000 км. от Земли.
Путешествие на самолете заняло бы на самолете 8 дней, на автомобиле – 160 дней, пешком – 9
лет! Впрочем, свет проходит данное расстояние всего за 1,3 секунды.
– Солнце — на расстоянии 149 664 900 километров. И теперь уже – даже на самолете до Солнца
нам добираться 8 с половиной лет, на автомобиле – 170 лет, а пешком – более 3 тысяч лет!
Впрочем, свет проходит данное расстояние 500 секунд – 8 минут и 20 секунд!
Ближайшая звезда – Проксима Центавра –
расположена на расстоянии 4.
3 световых года.
То есть луч света со скоростью 300 тыс км сек
идет оттуда более 4 лет.
– на самолете – более 2 млн лет,
– на автомобиле – 46 млн лет,
– Пешком – более 900 млн лет!
За все время существования Вселенной пешком
мы прошли бы лишь около 60 св. лет!
А ведь до ее видимого края – 13.7 млрд. св. лет…
3. Расстояния: шаг второй.
Представим Солнце шаром размером в 1 метр (по пояс человеку).
Тогда в этом масштабе:
– Земля – в 100 метрах от него, размером примерно с мелкую
вишню (8 мм),
– Юпитер, размером с крупный апельсин (около 10 см), будет на
расстоянии 500 метров.
– Плутон будет на расстоянии около 4 км.
– ближайшая звезда Проксима Центавра в этом масштабе будет
от Солнца в 25 тысяч км.
Многовато, уменьшим маштаб!
4. Расстояния: шаг третий.
Представим Солнце размером с бильярдный шар (7 см) . Тогда в этом
масштабе:
– Меркурий будет от него находится в 2 м 80 см,
– Земля: 7 м 60 см (её размер 0.
64 мм — как маковое зёрнышко), Луна 0.1мм с
диаметром орбиты 3см,
– Плутон будет на расстоянии около 30метров.
– ближайшая звезда Проксима Центавра в этом масштабе будет от Солнца в
2000 км.
– размер Галактики будет 60 000 000 км.
Снова — многовато!
Даже если сделать Солнце размером с 1
пиксель на LCD-мониторе, то чтобы
увидеть сразу же и Проксиму Центавра,
потребуется монитор с диагональю
около 8 километров.
5. Расстояния: шаг четвертый.
Далее – чтобы лучше представить размер Галактики и
Вселенной в целом – вновь уменьшаем масштаб, размер
орбиты Земли до орбиты электрона в атоме водорода (0.53 *
10-8 см).
Тогда ближайшая звезда будет находиться от Солнца на
расстоянии 0.014 мм.
А диаметр самого Солнца – 0.0046 ангстрема.
Размер Галактики станет около 35 см , а от Солнца до
чёрной дыры в центре 10 см (рукой подать!) .
То есть, меняя масштабы, можно легко всё умозрительно
представить, при последнем масштабе размер Вселенной (13.
7
миллиарда св. лет) не такой большой, всего-то 47 км 950 м.
6. Расстояния: от микромира до макромира – да помогут нам логарифмы…
Размеры Вселенной составляют
около 30 миллиардов световых лет,
или в метрах — 3×1026 .
Размеры наименьшей
элементарной частицы физиками
оценивается в 10-16 м.
Общее количество атомов в нашем теле —
около 1028, а полное количество
элементарных частиц (протонов, нейтронов
и электронов) в наблюдаемой части
Вселенной — примерно 1080. Если бы
Вселенная была плотно набита нейтронами,
так, чтобы нигде в ней не оставалось
пустого места, то она вместила бы всего 10128
частиц
7. Расстояния в картинках, карта Вселенной
Размеры Вселенной составляют около 30 миллиардов световых лет, или в метрах
— 3×1026 . Сведем его в одну карту, и рассмотрим ее потом повнимательнее.
На главном рисунке приведена «карманная карта Вселенной». Далее – на шести
рисунках карта разрезана на равные части.
По одной из осей откладывается
расстояние от центра Земли. С одной стороны расстояние дано к единицах
радиуса нашей планеты. С другой — в более привычных единицах: на карманной
карте — это мегапарсеки, на шести отдельных листах шкала для удобства
меняется (километры, астрономические единицы, парсеки, мегапарсеки).
8. Расстояния в картинках, 1-я карта Вселенной
На первом листе мы видим Землю
и ее ближайшие окрестности.
Показаны основные деления
внутреннего строения Земли. Над
поверхностью мы видим множество
точек — это искусственные
спутники. Точки нанесены
неслучайно, это реальные данные
на момент полнолуния 12 августа
2003 г. Отдельно выделены МКС и
Космический телескоп. Видна
полоса спутников системы GPS и
геостационарные спутники. Выше Луна и спутник WMAP.
9. Расстояния в картинках, 2-я карта Вселенной
На втором листе показана
Солнечная система. Пояс
астероидов представлен двумя
сгущениями.
Это связано с тем, что
изображены лишь те малые
планеты, что оказались вблизи
небесного экватора. Т.к. плоскость
эклиптики наконена к экватору, то
мы и видим два сгуста вблизи 12 и
24 часов. В самом верху условно
показана граница гелиопаузы и
спутники, подлетающие к ней.
Показаны и объекты пояса
Койпера. Отдельно выделена
комета Галлея.
10. Расстояния в картинках, 3-я карта Вселенной
Третий лист самый скучный. Пусто
от Плутона до ближайших звезд.
Лишь облако Оорта …. Да и то, о
нем мы имеем лишь косвенную
информацию. Зато видно, как
далеко до звезд. Даже летая от
планеты к планете внутри нашей
системы, мы смотрим на звезды
как на недостижимые (пока)
светила.
11. Расстояния в картинках, 4-я карта Вселенной
Вот они — звезды! Показаны звезды
каталога спутника Гиппаркос,
попавшие в экваториальную зону, а
также некоторые известные
светила, скопления и туманности.
Для ближайших звезд мы можем
построить и объемную карты – кто
способен на трехмерное зрение,
может рассмотреть, как они
расположены в пространстве
относительно Солнца
12.
Расстояния в картинках, 5-я карта Вселенной
Приближаемся к границе нашей
Галактики (она показана
пунктирной линией, т.к. мы сильно
смещены от центра, то граница,
конечно же, несимметрична).
Внутри Галактики показаны
примечательные объекты: двойной
радиопульсар, кандидат в черные
дыры Cyg X-1, шаровое скопление
М13. Выделен и центр Галактики.
Вверху видим галактики Местной
группы: Туманность Андромеды и
всякая мелочь. В правом верхнем
углу — М81. Это уже более далекая
галактика.
13. Расстояния в картинках, 6-я карта Вселенной
Последняя картинка – космология, мир галактик. В
самом низу наше скопление в Деве (справа, там где М87).
Далекие объекты образовали как бы два столба. Это
связано с тем, что в плоскости Млечного Пути
поглощение света слишком велико, а потому далекие
галактики и квазары мы видим лишь вне плоскости
нашей Галактики. Благодаря тому, что карта
конформная, детали крупномасштабной структуры
переданы адекватно.
Видна старая «Великая стена» и
«Слоановская великая стена» — более далекая и длинная.
Поскольку нанесены реальные объекты, то на больших
расстояниях картина становится неполной — мы видим
только самые яркие источники (квазары Слоановского
цифрового обзора, например).
Внизу – крупномасштабная структура Вселенной в
трехмерном виде.
14. Размеры – что такое большое и что такое маленькое во Вселенной
Солнечная система
С
о
л
н
е
ч
н
а
я
Звезды
15. Расстояния и размеры, повторение:
Далее – чтобы лучше представить размер Галактики и
Вселенной в целом – вновь – к наименьшему масштабу:
– размер орбиты Земли до орбиты электрона в атоме водорода
(0.53 * 10-8 см).
– диаметр Солнца – 0.0046 ангстрема.
Тогда ближайшая звезда будет находиться от Солнца на
расстоянии 0.014 мм.
Размер Галактики станет около 35 см , а от Солнца до чёрной
дыры в центре 10 см (рукой подать!) .
В таком масштабе размер Вселенной (13.
7 миллиарда св. лет) не
такой большой, всего-то 47 км 950 м.
16. Массы – есть градации?
Вся масса наблюдаемой Вселенной — 1056 г;
сверхскопления галактик (по Вокулеру) — 1052 г;
гигантские скопления галактик, которые входят в сверхскопление, — … 1048 г.
Средняя масса отдельной галактики сейчас оценивается как величина …1044 г.
как гигантские пылевые облака с порядком массы 1040 г,
звездные скопления обладают средней массой порядка 1036 г.
звезды, несмотря на их ошеломляющее разнообразие, все-таки концентрируются по
величине массы в пределах 1032 г.
О планетах представление более расплывчато, поскольку нам известна, к сожалению, только
одна семья планет. Но если отбросить крайние значения (Юпитер и Плутон), взять
усредненную величину, то таким полномочным представителем окажется Уран 8,8 * 1028 г.
спутники планет имеют массу порядка 1024 г.
астероиды на диаграмме их распределения — в интервале 1020 г для крупных и 1016 — для мелких.
……..
Хотя существуют еще ледяные кольца Сатурна с наиболее частым поперечником 0,6 метра и,
следовательно, с порядком массы 10-4 г.
Но еще более удивительно, что и на другом конце мировой шкалы в микромире показатели
степени подчиняются такой же закономерности.
Масса электрона — 9,1 * 10-28 г,
масса протона и нейтрона — 1,6 * 10-24.
И даже масса покоя нейтрино, по предварительным результатам имеет порядок величины
10-32 грамма.
17. Времена
Карл Саган — известный американский ученый – составил ставший чрезвычайно популярным
«космический календарь». Он разместил всю историю Вселенной, включая развитие жизни на
Земле, на шкале условного космического года. При этом история собственно человеческой
цивилизации охватывает практически один миг такого календаря – сотые доли секунды. Вот как
это выглядит на трех таблицах.
Таблица 1
Додекабрьские даты
Большой Взрыв – 1 января
Возникновение галактики Млечного Пути – 1 мая
Возникновение Солнечной системы – 9 сентября
Образование планеты Земля – 14 сентября
Появление жизни на Земле – 25 сентября
Образование древнейших земных гор – 2 октября
Время образования древнейших ископаемых
(бактерий и сине-зеленых водорослей) – 9 октября
Возникновение полового размножения – 1 ноября
Древнейшие фотосинтезирующие растения – 12 ноября
Эукариоты (первые клетки, содержащие ядра) – 15 ноября
18.
Времена
Таблица II
Космический календарь
Декабрь
Числа
• 1 Образование кислородной атмосферы на Земле.
• 5 Интенсивное извержение вулканов и образование каналов на Марсе.
• 16 Первые черви.
• 17 Конец докембрийского периода. Палеозойская эра и начало кембрийского периода. Возникновение
беспозвоночных.
• 18 Первый океанический планктон. Расцвет трилобитов.
• 19 Период ордовика. Первые рыбы, первые позвоночные.
• 20 Силур. Первые споровые растения. Растения завоевывают сушу.
• 21 Начало девонского периода. Первые насекомые. Животные колонизируют сушу.
• 22 Первые амфибии. Первые крылатые насекомые.
• 23 Каменноугольный период. Первые деревья. Первые рептилии.
• 24 Начало пермского периода. Первые динозавры.
• 25 Конец палеозойской эры. Начало мезозойской эры.
• 26 Триасовый период. Первые млекопитающие.
• 27 Юрский период. Первые птицы.
• 28 Меловой период. Первые цветы. Вымирание динозавров.
• 29 Конец мезозойской эры.
Кайнозойская эра и начало третичного периода. Первые китообразные.
Первые приматы.
• 30 Начало развития лобных долей коры головного мозга у приматов. Первые гоминиды. Расцвет
гигантских млекопитающих.
• 31 Конец плиоценового периода. Четвертичный (плейстоцен и голоцен) период. Первые люди.
19. Времена
Таблица III
31 декабря, Ч а с ы, м и н у т ы, с е к у н д ы
• Появление проконсула и рамапитека –возможных предков обезьян и человека 13.30.00
• Первые люди 22.30.00
• Широкое использование каменных орудий 23.00.00
• Использование огня пекинским человеком 23.46.00
• Начало последнего периода оледенения 23.56.00
• Заселение Австралии 23.58.00
• Расцвет пещерной живописи в Европе 23.59.00
• Открытие земледелия 23.59.20
• Цивилизация неолита — первые города 23.59.35
• Первые династии в Шумере и Египте, развитие астрономии 23.59.50
• Открытие письма; государство Аккад; Законы Хаммурапи в Вавилонии; Среднее царство в Египте
23.
59.52
• Бронзовая металлургия; Микенская культура; Троянская война: Ольмекская культура; изобретение
компаса 23.59.53
• Железная металлургия; первая Ассирийская империя; Израильское царство; основание Карфагена
финикийцами 23.59.54
• Династия Цинь в Китае; империя Ашоки в Индии: Афины времен Перикла; рождение Будды 23.59.55
• Евклидова геометрия; Архимедова физика; астрономия Птолемея; Римская империя; рождение Христа
23.59.56
• Введение нуля и десятичного счета в индийской арифметике; упадок Рима; мусульманские завоевания
23.59.57
• Цивилизация майя; династия Сун в Китае; Византийская империя; монгольское нашествие; крестовые
походы 23.59.58
• Эпоха Возрождения в Европе; путешествия и географические открытия, сделанные европейцами и
китайцами времен династии Мин, введение экспериментального метода в науку 23.59.59
20. Времена, сейчас и будущее
Широкое развитие науки и техники; появление всемирной культуры; создание средств, способных
уничтожить род людской, первые шаги в освоении космоса и поиски внеземного разума — Настоящий
момент и в первые секунды Нового года
Звездная эра эволюции Вселенной закончится примерно через 1014 лет.
Этот срок в
10 тысяч раз больше времени, прошедшего якобы от начала расширения
Вселенной до наших дней. Дальше наступит очередь галактик, состоящих из
сотен и сотен миллиардов звезд. В центрах галактик, находятся сверхмассивные
«черные дыры. Для будущего галактик существенны очень редкие в наше время
события, когда какая-либо звезда в результате гравитационного взаимодействия
с другими звездами приобретает большую скорость, покидает галактику и
превращается в межгалактического странника.
Звезды постепенно будут покидать галактику, а еецентральная часть будет
понемногу сжиматься, превращаясь в очень компактное звездное скопление. В
таком скоплении звезды будут сталкиваться друг с другом, превращаясь в газ, и
этот газ в основном будет падать в центральную сверхмассивную дыру ,
увеличивая ее массу. Конечный этап — это сверхмассивная «черная дыра»,
поглотившая остатки звезд центральной части галактики, и рассеивание около 90%
всех звезд внешних частей в пространстве.
Процесс разрушения галактик
закончится примерно через 1019 лет, все звезды к этому времени давно погаснут и
потеряют право именоваться звездами.
21. Времена, сейчас и будущее
Среднее время жизни протона оценивается примерно в 1032 лет. Конечный продукт
распада протона — один позитрон, излучение в виде фотона, нейтрино и, возможно,
одна или несколько электронно-позитронных пар.
Итак, примерно через 1032 лет ядерное вещество полностью распадется. Из мира
исчезнут даже погасшие звезды. Спустя 1032 лет все ядерное вещество полностью
распадется, звезды и планеты превратятся в фотоны и нейтрино.
И «черные дыры» не вечны. В поле тяготения вблизи»черной дыры» происходит,
как мы знаем, рождение частиц; причему «черных дыр» с массой порядка звездной
и больше возникаюткванты излучения. Такой процесс ведет к уменьшению
массы»черной дыры», она постепенно превращается в фотоны,
нейтрино,гравитоны. «Черная дыра» с массой в 10 масс Солнца испарится за 1069
лет,а сверх массивная «черная дыра», масса которой еще в миллиардраз больше, -за 1096 лет.
Вследствие расширения Вселенной плотность излучения, как уже
говорилось, падает быстрее плотности электронно-позитронной плазмы, и
через 10100 лет станет доминирующей именно эта плазма, и, кроме нее, во
Вселенной не останется практически ничего. В возрасте Вселенной 10100 лет в мире
останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в
пространстве с ужасающе ничтожной плотностью: одна частица будет приходиться
на объем, равный 10185 объемам всей видимой сегодня.
Масштаб Вселенной
Масштаб Вселенной
| Учебник по астрономии Джина Смита Масштаб Вселенной |
- Атом — Основной единицей каждого химического элемента является
атом. Атомы имеют большое ядро, состоящее из
протоны и нейтроны удерживаются вместе
Сильная сила .
Электроны «двигаются по орбите»
ядро, притягиваемое
Электрическая сила .
Электроны «двигаются по орбите»| Атомные частицы | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Частица | Символ | Оплата | Масса (г ) | Масса (а.е.м. ) | Семья |
| протон | р + | +1 | 1,673 x 10 -24 | 1.00727 | барион |
| нейтрон | нет 0 | 0 | 1,675 x 10 -24 | 1.00866 | барион |
| электрон | е — | -1 | 9,109 x 10 -28 | 5,485 х 10 -4 | лептон |
- Атомные ядра — ~10 -13 см.
- Размер атома — радиус первой электронной «орбиты» в
атом водорода
1/2Å = 0,5 х 10 -8 см.
Атом примерно в 100 000 раз больше своего ядра. Если атомный
ядро представляло собой шарик для пинг-понга (r ~ 1 см), его электроны были бы
на орбитах на расстоянии около километра. - Молекулы — Атомы строятся в молекулы
( например, H 2 O) различных размеров
от нескольких Å до 10 см для
самые большие молекулы, такие как ДНК. - Ячейки — 10 -2 см.
- Люди — Самые большие люди, которые не играют в баскетбол, это
около 2 метров (= 200 см) размером; Профессор
Рост Смита 186 см. - Земля — Земля имеет диаметр около 25 000 миль, что
делает его радиус около 4000 миль. Более
точно, радиус на экваторе, R E
= 6378 км = 6,378 х 10 8 см.
Другими словами, потребуется около 7 млн.
человек, чтобы преодолеть расстояние от Сан-Диего до
Китай через центр Земли. - Солнце — Солнце, ближайшая к нам звезда 93 миллиона миль =
150 миллионов км = 1,5 х 10 13 см.
Его радиус R S = 7 x 10 10 см.Если бы Солнце было большим грейпфрутом (r ~ 7 см), Земля была бы
булавочная головка в 15 метрах.
Солнечная система; Размеры указаны в масштабе, а расстояния нет. - Звезды — Ближайшая звезда, Альфа Центавра, тройная.
звездная система в созвездии Центавра. Это
виден только из Южного полушария.
Расстояние до Альфы Центавра составляет 4,34 св.
лет = 4 х 10 18 см.Световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год:
Если бы Солнце было грейпфрутом в Сан-Диего, ближайший грейпфрут (звезда)
будет за 2500км. - Галактика — Солнце является одной из 500 000 000 000 звезд в
Галактика Млечный Путь. Млечный Путь примерно
100 000 световых лет = 10 23 см в поперечнике. - Другие галактики — Галактика Андромеды, ближайшая к нам крупная галактика
сосед, находится примерно в 2 миллионах световых лет
= 2 х 10 24 см. - Вселенная — 10 27 см: «Размер» может отсутствовать
во Вселенную; оно может быть бесконечным. Но,
грубая оценка масштаба Вселенной
можно сделать, оглядываясь на
«начало». Астрономы считают, что
Вселенная началась с Big Bang , некоторые
10-20 миллиардов лет назад. Итак, наиболее
далекие объекты, которые мы можем видеть, находятся на расстоянии около 10
— 20 миллиардов световых лет (= 10 27
см) далеко.
Более
Но,От размера атомного ядра, важного для энергии синтеза
звезды, в 10 -13 см, до гигантских размеров
Вселенная в целом ~ 10 27 см, масштабы расстояний
интерес к астрономии увеличился примерно в 10 9 раз.0069 40 — 40 заказов
величины!
из десяти визуальное изображение масштаба Вселенной, начиная с
10 млн л.н. от Млечного Пути и приближаясь к сердцу атома.
Через Вселенную со скоростью света
Образование и информационно-разъяснительная работа
КАСС Главная
Дирижёр Джин Смит, CASS/UCSD.
Комментарии?
Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected]
Prof. H. E. (Gene) Smith
CASS 0424 UCSD
9500 Gilman Drive
La Jolla, CA 92093-0424
Последнее обновление: 16 апреля 1999 г.
От атомов до черных дыр: масштабы Вселенной и наше место в них
От атомов до черных дыр: масштабы Вселенной и как мы вписываемся в
Вселенная — огромное таинственное место; наша Солнечная система и, в частности, человеческий род играют лишь незначительную роль в большей части Вселенной. Наблюдаемая Вселенная размером 45,7 миллиарда световых лет — это только то, что удалось обнаружить людям. Но считается, что вся Вселенная более чем в 250 раз больше этого размера.
Многое из того, что мы знаем об наблюдаемой Вселенной, было задокументировано с помощью телескопов, таких как космический телескоп Хаббла, поскольку Вселенная слишком велика для исследования человеком.
Наша солнечная система — одна из многих солнечных систем в нашей галактике, а наша галактика — лишь одна из многих галактик в нашей вселенной.
Исследователи Stacker исследовали различные структуры во вселенной и ранжировали их в порядке от самой большой (вселенная) до самой маленькой (субатомной) и всего, что между ними. Эти рейтинги включают структуры, найденные в космосе, такие как туманности, галактики и планеты, а также такие вещи, как гора Эверест, люди и элементы на нашей родной планете Земля.
При исследовании структур или частиц, которые намного меньше, чем мы когда-либо считали возможными, таких как квантовая пена, проведение исследований в глубинах космоса оказалось гораздо более сложной задачей. Благодаря нашему пониманию окружающего нас мира на Земле мы можем использовать науку для углубления нашего понимания событий, происходящих даже на субатомных уровнях. Этого нельзя сказать о некоторых частях космического пространства и нашей Вселенной. Ученые всегда узнают что-то новое о том, что находится «там снаружи», и не существует путеводителя по тому, чего ожидать.
Читайте дальше, чтобы узнать о масштабах Вселенной.
Вам также могут понравиться: Страны, которые больше всего тратят на исследование космоса
1 / 50
NASA Hubble // Flickr
Наблюдаемая Вселенная
Размер: 45,7 миллиарда световых лет
Размер Вселенной был главной темой обсуждения в течение многих лет. В течение многих десятилетий ученые считали, что размер Вселенной составляет 13,75 миллиарда световых лет (один световой год равен примерно 93 миллиона миль), определяемый путем умножения скорости света (186 282 мили в секунду) на время, прошедшее с момента Большого взрыва (13,75 миллиарда лет). Однако после внесения поправок на время возникновения света, расширение Вселенной и ускорение группа астрофизиков в 2005 году под руководством Дж. Ричарда Готта из Принстонского университета подсчитала, что радиус наблюдаемой Вселенной составляет 45,7 миллиарда световых лет.
2 / 50
Фото и видео NASA Goddard // Flickr
Сверхглубокое поле Хаббла
Размер: 10 миллиардов световых лет
Наблюдения в глубоком поле — это длительные наблюдения, позволяющие выявить слабые объекты за счет сбора света.
Чем глубже наблюдение, а это означает, что чем дольше время экспозиции, тем слабее становятся светящиеся объекты. Сверхглубокое поле Хаббла 2004 года показывает самое глубокое изображение наблюдаемой Вселенной в видимом свете, когда-либо полученное человечеством.
3 / 50
Европейское космическое агентство // Flickr
Слоан Грейт Волл
Размер: 1,3 миллиарда световых лет
Слоановская Великая Стена — это группа галактик, расположенных в Слоановском цифровом небе, которая считается крупнейшей известной структурой. В этой структуре можно увидеть несколько крупных сверхскоплений галактик, таких как сверхскопление Шепли (часть сверхскопления Рыбы-Кита).
4 / 50
NASA Goddard Photo and Video// Flickr
Эридан Суперпустота: возможная параллельная вселенная?
Размер: 500 миллионов световых лет
Сверхпустота Эридана представляет собой холодное пятно космического микроволнового фона (CMB) во Вселенной.
Хотя холодные точки реликтового излучения довольно распространены в космосе, холодная точка Эридана Суперпустота настолько велика и холодна, что ее нельзя объяснить теми же мерами, что и другие холодные точки. Некоторые исследователи утверждают, что на самом деле это суперпустота в параллельной вселенной.
5 / 50
NASA/JPL-Caltech/SSC // Wikimedia Commons
Сверхскопление Девы
Размер: 110 миллионов световых лет
Сверхскопление Девы является домом для более чем 100 галактических скоплений, крупнейшим из которых является Скопление Девы. Это скопление расположено в комплексе сверхскопления Рыбы-Кит. То, что мы знаем как галактику Млечный Путь, находится на окраине сверхскопления Девы.
6 / 50
НАСА // Wikimedia Commons
Галактика Андромеды
Размер: 150 000 световых лет
Галактика Андромеды считается близнецом Млечного Пути, так как они относительно одного размера и похожи по форме. Прогнозируется, что эти две галактики столкнутся через несколько миллиардов лет и сформируют эллиптическую галактику Милькомеду.
7 / 50
Pixabay
Галактика Млечный Путь
Размер: 120 000 световых лет
Мы живем в Галактике Млечный Путь. Это большая спиральная галактика с перемычкой, которая выглядит как молочная полоса света на небе, если смотреть в темном месте. В этой галактике насчитывается около 100 миллиардов звезд. Однако оценки ученых основаны на том, что они могут видеть изнутри галактики, что несколько затрудняет исследования.
8 / 50
Наследие Хаббла // Flickr
Карликовая галактика Стрельца
Размер: 10 000 световых лет
Карликовая галактика Стрелец — одна из галактик-спутников Млечного Пути, поскольку она находится всего в 70 000 световых лет от нас. Это также самая близкая к нашей галактика и одна из многих галактик в этом районе, а также два магеллановых облака (неправильные карликовые галактики). Эта галактика была открыта в 1994 году, и в настоящее время астрономы считают, что она медленно разрывается под действием гравитации.
9 / 50
НАСА // Wikimedia Commons
Туманность Тарантул
Размер: 600–1000 световых лет
Туманность Тарантул — самая большая известная туманность в нашей Вселенной. Оно чрезвычайно сильное, с интенсивным излучением, ветрами и ударами сверхновых, исходящими из центра этой массивной звезды. Это также один из самых ярких незвездных объектов, известных во Вселенной.
10 / 50
Европейская южная обсерватория (ESO) // Wikimedia Commons
Омега Центавра
Размер: 150 световых лет
Омега Центавра — самое яркое шаровое скопление в нашей галактике, в нем насчитывается более 10 миллионов звезд. Ученые полагают, что это скопление может быть остатком ядра меньшей галактики, которая столкнулась и слилась с Млечным Путем.
11 / 50
Европейская южная обсерватория (ESO) // Wikimedia Commons
Туманность Лагуна
Размер: 110 световых лет
Туманность Лагуна была открыта в 1747 году и содержит множество глобул Бока, представляющих собой темные коллапсирующие облака протозвездного вещества, и множество летучих звезд.
Гигантская звезда в центре туманности называется Гершель 36, и она испускает ультрафиолетовое излучение, торнадо и ураганные звездные ветры.
12 / 50
НАСА // Wikimedia Commons
Туманность Ориона
Размер: 24 световых года
Эта туманность является одной из наиболее видимых с Земли и является ближайшей к ней крупной областью звездообразования. Он находится в созвездии Ориона, отсюда и его название. Туманность Ориона представляет собой огромное облако пыли и газа, внутри которого формируется множество новых звезд.
13 / 50
НАСА // Wikimedia Commons
Столпы Творения
Размер: 4-8 световых лет
Столпы Творения находятся в центре туманности Орла и состоят из космической пыли и газа. Они являются частью активной области звездообразования в туманности Орла и содержат множество новорожденных звезд внутри своих столбов.
14 / 50
Фото и видео Годдарда НАСА // Flickr
Облако Оорта
Размер: 2 световых года
Облако Оорта можно найти в самой удаленной области нашей Солнечной системы на краю пояса Койпера.
Считается, что Облако Оорта представляет собой гигантскую сферическую оболочку, окружающую Солнце, наши планеты и пояс Койпера. Ледяные тела в облаке чрезвычайно велики, в некоторых случаях больше, чем земные горы.
15 / 50
Наследие Хаббла // Flickr
Гамбургер Гомес
Размер: 2,5 триллиона километров
Гамбургер Гомеса — это солнцеподобная звезда, которая выбрасывает большое количество пыли и газа, приближаясь к концу своей жизни. Вскоре после того, как звезда официально умрет, она станет планетарной туманностью, и ее размер составит 2,5 триллиона километров. «Булочки» для гамбургеров — это свет, отраженный от пыли, а «пирожок» — это темная полоска пыли посередине.
16 / 50
Фото и видео Годдарда НАСА // Flickr
Пояс Койпера
Размер: 1,5 миллиарда километров
Пояс Койпера — это область, оставшаяся от ранней истории нашей Солнечной системы. Это кольцо в форме пончика, которое содержит ледяные кометы и другие ледяные объекты.
Хотя во Вселенной пояс Койпера не является крупной структурой, он считается одной из крупнейших структур в нашей Солнечной системе.
17 / 50
Фото и видео Годдарда НАСА // Flickr
Солнце
Размер: 1,4 миллиона километров
Хотя наше Солнце кажется очень большим в контексте нашей Солнечной системы, на самом деле это звезда среднего размера. Эта звезда излучает большое количество тепла и света, а также солнечные ветры, представляющие собой потоки заряженных частиц с низкой плотностью. Эти солнечные ветры, а также солнечные вспышки ответственны за многие явления на Земле, такие как северное сияние.
18 / 50
Фото и видео Годдарда НАСА // Flickr
Юпитер
Размер: 140 000 километров
Юпитер — самая большая планета в нашей Солнечной системе, его масса более чем в два раза превышает массу всех остальных планет вместе взятых. Это газовый гигант, у которого более 75 спутников. Знаменитое гигантское красное пятно — это массивный шторм, который примерно вдвое превышает размер Земли и действует уже более века.
19 / 50
Фото и видео Годдарда НАСА // Flickr
Земля
Размер: 40 075 километров
Земля относительно мала по сравнению с другими планетами и структурами в нашей Солнечной системе и Вселенной. У него всего одна луна, что необычно для нашей Солнечной системы. Считается, что наша планета образовалась 4,6 миллиарда лет назад в результате взрыва солнечной туманности, в результате которого сгустки материи столкнулись и слились воедино.
20 / 50
Северин.стальдер // Wikimedia Commons
Великая Китайская стена
Размер: 21 196 километров
Великая Китайская стена, расположенная в Северном Китае, является самой длинной стеной в мире протяженностью более 13 000 миль и имеет более чем 2300-летнюю историю, построенную различными государствами или династиями. Первоначально предполагалось, что он будет в три раза выше человеческого роста, хотя неясно, был ли когда-либо полностью совершен этот подвиг, и его части со временем разрушились.
Он был построен, чтобы остановить захватчиков и защитить торговлю на Шелковом пути.
21 / 50
TommoT // Shutterstock
Гранд-Каньон
Размер: 450 километров в длину
Гранд-Каньон — огромный национальный парк в Аризоне. Он не только огромен по размеру, вмещая более 1 миллиона акров, но и река Колорадо, которая вырезала каньон, течет по дну каньона. Ширина и глубина каньона варьируются в зависимости от местоположения.
22 / 50
Эдвард Эмерсон Барнард // Wikimedia Commons
Комета Галлея
Размер: 11 километров
9Комета Галлея 0009 была предсказана Эдмондом Галлеем в 1705 году после того, как он исследовал орбиты 24 комет и понял, что кометы, появившиеся в 1531, 1607 и 1682 годах, имеют сходные орбиты. Он определил, что на самом деле это была одна комета с периодом обращения около 76 лет. Открытие было также примечательным, потому что оно доказало, что в нашей Солнечной системе есть и другие небесные объекты, центр которых находится вокруг Солнца.
23 / 50
Кристофер Бернс // Unsplash
Гора Эверест
Размер: 8,8 км
Гора Эверест в Южной Азии является частью Великих Гималаев и является самой высокой горой в мире. На нее поднялись более 4000 человек, хотя почти 300 из них погибли при попытке покорить гору.
24 / 50
Photo Spirit // Shutterstock
Центральный парк
Размер: 4 километра
Центральный парк — самый большой общественный парк в Нью-Йорке; строительство началось в 1858 году после многих лет планирования и проектных предложений. Он официально открылся в 1876 году и по сей день считается одним из высших достижений в области искусственного озеленения.
25 / 50
Romrodphoto // Shutterstock
Бурдж Халифа
Размер: 828 метров
Бурдж-Халифа, расположенная в Дубае, ОАЭ, является самым высоким зданием, самой высокой структурой и самой высокой отдельно стоящей конструкцией в мире.
В более чем 160 этажах Бурдж-Халифа имеет самое большое количество этажей в мире, а также лифт с самым дальним расстоянием в мире.
26 / 50
Ф.Г.О. Стюарт // Викисклад
Титаник
Размер: 270 метров
Титаник был построен в начале 1900-х годов и был одним из самых больших кораблей своего времени. Он мог вместить более 3500 человек и развивать скорость до 24 узлов (27,6 миль в час) на полной скорости. Однако во время своего первого рейса он находился в море всего пять дней, когда столкнулся с айсбергом и затонул в океане, в результате чего погибло около 1500 из 2200 человек на борту.
27 / 50
FunkMonk & Fæ // Wikimedia Commons
Тираннозавр Рекс
Размер: 7 метров в высоту
Тираннозавр Рекс был одним из самых больших плотоядных динозавров, когда-либо живших на Земле. Приблизительно 12 метров в длину, семь метров в высоту и с полутораметровым черепом этот динозавр был свирепым хищником. Он вымер в результате мелово-третичного массового вымирания 65 миллионов лет назад.
28 / 50
Джехён Сон // Unsplash
Человек
Размер: 1,7 метра
Люди играют большую роль на Земле, но, насколько нам известно, это единственная планета в нашей Солнечной системе, которая поддерживает живые существа. По сравнению с другими млекопитающими, жившими на планете, люди довольно среднего размера.
29 / 50
Ковит Фотисан // Unsplash
Чайник Рассела
Размер: 25 сантиметров
В 1952 году британский лауреат Нобелевской премии Бертран Рассел предположил, что вокруг Солнца по эллиптической орбите вращается чайник. Чайник, однако, был слишком мал, чтобы его можно было увидеть в телескоп, поэтому никто не мог доказать или опровергнуть, был ли этот чайник на самом деле. Эта аналогия с чайником использовалась в дискуссиях о существовании Бога.
30 / 50
Энрико Мантегацца // Unsplash
Муравей
Размер: 4 миллиметра
Эти крошечные насекомые составляют приличную часть популяции наземных животных/насекомых, поскольку на планете миллиарды, если не триллионы, муравьев.
Муравьи живут структурированными колониями, которыми управляет муравьиная матка и управляют рабочие муравьи женского пола с основной целью защиты колонии и постоянного воспроизводства.
31 / 50
Эд Усман // Wikimedia Commons
Человеческое яйцо
Размер: 120 микрометров
Яйцеклетка, или человеческое яйцо, является самой крупной клеткой в организме человека. Из-за своего размера человеческое яйцо можно увидеть невооруженным глазом, без помощи микроскопа.
32 / 50
Маллетстрокк // Wikimedia Commons
Клетки кожи
Размер: 35 микрометров
Клетки кожи, также известные как кератиноциты, развиваются из нижнего, или базального слоя, и перемещаются вверх в течение четырехнедельного периода, пока не достигают самой внешней поверхности, где они отслаиваются. К тому времени, когда они достигают внешней поверхности, эти клетки уже мертвы и находятся под самой надежной защитой.
33 / 50
Pixabay
Капля тумана
Размер: 20 микрометров
Капли тумана могут несколько ухудшать видимость, а также отражать и рассеивать свет, так что лучи света проходят сквозь них.
Радуги образуются, когда в воздухе после ливня есть капли тумана, и сквозь них светит солнце.
34 / 50
Pixabay
Ширина шелкового волокна
Размер: 15 микрометров
Шелк считается роскошью во многих частях мира и используется для изготовления одежды и других тканей и текстиля. Его производят личинки тутового шелкопряда, а некоторые виды тутового шелкопряда, такие как тутовый шелкопряд, более ценны, чем другие.
35 / 50
Pixabay
Лейкоциты
Размер: 10 микрометров
Лейкоциты, хотя и составляют всего около 1% нашей крови, являются ключом к хорошему здоровью и защите от болезней. Эти клетки проходят через кровоток и борются с вирусами, бактериями и инородными телами, которые могут угрожать нашему здоровью.
36 / 50
Pixabay
Эритроцит
Размер: 7 микрометров
Красные кровяные тельца переносят свежий кислород, циркулируя по телу каждые 20 секунд.
Они маленькие и круглые, с вмятиной посередине, чтобы обеспечить большую площадь поверхности и облегчить транспортировку живительного кислорода.
37 / 50
Фотографии CI // Shutterstock
Электростанция клетки: митохондрии
Размер: 4 микрометра
Митохондрии известны как электростанции клетки, поскольку они подпитывают наш метаболизм, превращая кислород и питательные вещества в энергию. Митохондрии необходимы для выживания, а в нашем организме триллионы митохондрий.
38 / 50
CHIARI VFX // Shutterstock
Х-хромосома
Размер: 4 микрометра
Х-хромосома является базовой структурой большинства хромосом. У женщин две Х-хромосомы, а у мужчин одна Х-хромосома и одна Y-хромосома. Впервые он был обнаружен в 1890 году Германом Хенкингом в Лейпциге, Германия.
39 / 50
Pixabay
Длина волны красного света
Размер: 680–750 нм
Длина волны красного света — это первый цвет в видимом цветовом спектре и самая длинная длина волны из всех цветов.
Длина волны указывает на то, что энергия света или его фотонов очень мала.
40 / 50
Шанталь Абергель // Wikimedia Commons
Крупнейший вирус: мегавирус
Размер: 440 нанометров
Мегавирус был открыт в 2010 году группой ученых, занимавшихся исследованием мимивируса, который был самым большим вирусом до тех пор, пока не был обнаружен мегавирус. Хотя мегавирус немного меньше по размеру, чем мимивирус, его ДНК-геном — полный набор ДНК — намного больше и содержит 1259,197 пар оснований.
41 / 50
Pixabay
Наименьшая вещь, видимая в оптический микроскоп
Размер: 200 нанометров
Это наименьший размер, который может увидеть оптический микроскоп. Этот микроскоп обычно можно найти в лабораториях средней школы или колледжа.
42 / 50
Ройнгард // Wikimedia Commons
ВИЧ
Размер: 90 нанометров
ВИЧ – это вирус, атакующий иммунную систему организма и вызывающий СПИД.
Менее 1% населения имеет ВИЧ. Хотя этот вирус чрезвычайно мал, он чрезвычайно силен и часто приводит к летальному исходу. В настоящее время нет лекарства от СПИДа.
43 / 50
Pixabay
ДНК
Размер: 3 нанометра (ширина)
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) хранит генетическую информацию человека, как и почти любого другого живого существа на Земле. Нити ДНК содержат около 25 000 генов, а одна человеческая клетка содержит примерно три метра ДНК. Большая часть ДНК людей выглядит точно так же, хотя внешне мы можем выглядеть по-разному.
44 / 50
Pyre42 // Wikimedia Commons
Молекула глюкозы
Размер: 800 пикометров
Глюкоза — это простой сахар, который люди используют для получения энергии. Растения производят глюкозу посредством фотосинтеза и превращают ее в сложные сахара. Когда люди едят растения или животных, которые ели растения, мы расщепляем эти сложные сахара на глюкозу.
45 / 50
WillowW // Wikimedia Commons
Альфа-спираль
Размер: 500 пикометров
Альфа-спираль является одной из вторичных структур белков, и многие белки содержат альфа-спирали.
Два белка, гемоглобин и миоглобин, примерно на 70% состоят из альфа-спиралей.
46 / 50
bobyramone// Shutterstock
Молекула воды
Размер: 280 пикометров
Вода состоит из двух элементов водорода, связанных с одним элементом кислорода. Это единственное природное вещество, которое встречается на Земле во всех трех формах (твердое, жидкое и газообразное). Как универсальный растворитель, он растворяет больше веществ, чем любая другая жидкость. Физическая молекула воды напоминает Микки Мауса.
47 / 50
Эмми // Shutterstock
Самый распространенный элемент во Вселенной: водород
Размер: 31 пикометр
Водород состоит из одного протона и одного электрона и является самым распространенным элементом во Вселенной, составляя около 75% массы Вселенной. Это самый простой и легкий элемент в периодической таблице.
48 / 50
Европейская южная обсерватория // Flickr
Длина волны гамма-излучения
Размер: 1 пикометр
Гамма-лучи имеют чрезвычайно высокую частоту и могут возникать в результате радиоактивного распада или других ядерных реакций.
Это самые энергичные длины волн в электромагнитном спектре. Гамма-лучи могут возникать в результате процессов, происходящих в черных дырах и пульсарах.
49 / 50
Изображения Ezume // Shutterstock
Размер протона
Размер: 0,000000000000001 м
Ученые уже давно обсуждают размер протона. Споры о том, как точно измерить протоны, помешали согласованному расчету. Однако в 2010 году Институт Пауля Шеррера в Виллигене, Швейцария, провел эксперимент нового типа с использованием созданного в лаборатории «мюонного» атома водорода, который позволил ученым более точно оценить радиус протона.
50 / 50
Алексей Суконцев // Flickr
Квантовая пена
Размер: 0,0000000001 йоктометров
Изучение квантовой пены относится к квантовой механике, разделу физики, изучающему, как свет и материя действуют в атомных масштабах. Модели квантовой гравитации утверждают, что пространство-время состоит из крошечных пенящихся областей, которые то появляются, то исчезают, подобно пузырькам в банке газировки.
Поскольку пустого пространства не существует, эти возникающие и исчезающие «пузыри» известны как квантовая пена.
1.8 Очень маленькая Вселенная — Астрономия 2e
Предыдущее обсуждение, вероятно, произвело на вас впечатление, что Вселенная необычайно велика и необычайно пуста. В среднем она в 10 000 раз более пуста, чем наша Галактика. Однако, как мы видели, даже Галактика в основном представляет собой пустое пространство. Воздух, которым мы дышим, содержит около 10 19 атомов на каждый кубический сантиметр, и мы обычно думаем о воздухе как о пустом пространстве. В межзвездном газе Галактики на каждый кубический сантиметр приходится примерно один атом. Межгалактическое пространство заполнено настолько разреженно, что для того, чтобы найти один атом, в среднем нужно обыскать кубический метр пространства. Большая часть Вселенной фантастически пуста; плотные места, такие как человеческое тело, чрезвычайно редки.
Даже наши самые знакомые твердые тела в основном состоят из космоса.
Если бы мы могли разобрать такое твердое тело на части, мы бы в конечном итоге получили крошечные молекулы, из которых оно образовано. Молекулы — это мельчайшие частицы, на которые можно разделить любое вещество, сохраняя при этом свои химические свойства. Молекула воды (H 2 O), например, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, связанных вместе.
Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов, которые являются мельчайшими частицами элемента, который еще можно идентифицировать как этот элемент. Например, атом золота — это наименьший возможный кусок золота. В природе существует около 100 различных видов атомов (элементов). Большинство из них редки, и лишь немногие насчитывают более 99% всего, с чем мы соприкасаемся. Наиболее распространенные сегодня в космосе элементы перечислены в таблице 1.1; думайте об этой таблице как о «лучших хитах» вселенной, когда речь идет об элементах. Обратите внимание, что список включает четыре элемента, наиболее распространенных в жизни на Земле — водород, углерод, азот и кислород.
Элементы космического изобилия
| Элемент 1 | Символ | Число атомов на миллиона атомов водорода |
|---|---|---|
| Водород | Х | 1 000 000 |
| Гелий | Он | 80 000 |
| Углерод | С | 450 |
| Азот | Н | 92 |
| Кислород | О | 740 |
| Неон | Не | 130 |
| Магний | мг | 40 |
| Кремний | Си | 37 |
| Сера | С | 19 |
| Железо | Фе | 32 |
Стол
1.
1
Все атомы состоят из центрального положительно заряженного ядра, окруженного отрицательно заряженными электронами. Основная часть вещества в каждом атоме находится в ядре, которое состоит из положительных протонов и электрически нейтральных нейтронов, тесно связанных друг с другом в очень маленьком пространстве. Каждый элемент определяется количеством протонов в его атомах. Таким образом, любой атом с 6 протонами в ядре называется углерод , любой с 50 протонами называется олово , а любой с 70 протонами называется иттербий . (Список элементов см. в Приложении K.)
Расстояние от ядра атома до его электронов обычно в 100 000 раз превышает размер самого ядра. Вот почему мы говорим, что даже твердое вещество — это в основном пространство. Типичный атом намного пустее, чем Солнечная система до Нептуна. (Расстояние от Земли до Солнца, например, всего в 100 раз превышает размер Солнца.