Download
1 / 46
E N D
Загадки Космоса Москва - 2013 Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Одним из самых важных событий в истории нашей цивилизации был выход человека в космос. С тех пор учёные не оставляют попыток изучить его, проникнуть в самые потаённые уголки. Но с каждым открытием приходит только больше загадок. И порой настолько сложных, что даже самые лучшие учёные ломают голову над ними многие годы. Мы хотим рассказать вам о некоторых из них. Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Галактический каннибализм Взаимодействующие галактики NCG2207/IC2163 Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Галактики, как совсем недавно выяснили учёные, обладают свойством поглощать друг друга. • Кстати, Туманность Андромеды и Млечный Путь являются пол-ностью идентичными галактиками, и поэтому не исключено, что в Ту-манности Андромеды тоже име-ется разумная жизнь. • http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Вспышки на Марсе • 11 декабря 1896 г. английский астроном Иллингомзафикси-ровал загадочную яркую вспыш-ку на поверхности Красной планеты. • В 1937 г. на Марсе была замечена очень яркая вспышка, поразившая даже видавших виды исследователей космоса. В 1956 г. учёные из Алма-Аты обнаружили на Красной планете яркую голубую точку… • http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Квазары, гравитационные волны и энергетический вакуум Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Квазары Одной из самых удивительных загадок космоса являются квазары, природа которых до сих пор полностью не изучена и является предметом горячих споров. Квазары обладают свойствами звёзд и, одновременно, свойствами газовых туманностей и выделяют энергии во много раз больше, чем любая галактика… http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Гравитационные волны Гравитационные волны — это изменения в пространственно-времен-ном континууме. Согласно теории, они возникают тогда, когда ускоряются массивные космические тела, как звёзды и чёрные дыры. Двигаются волны со скоростью света, и они так слабы, что никто ещё не разу их не зафиксировал… http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Энергичный вакуум В нашем представлении, вакуум — это абсолютная пустота, и никакой энергии эта пустота выделять не может. Но по утверждениям физиков, на самом деле вакуум является очень активным пространством — в нём постоянно создаются и разрушаются субатомные частицы. Эти частицы выделяют энергию, которая способна участвовать в процессах космического масштаба. Так, согласно теории относительности, именно энергия космического вакуума является движущей силой для расширения Вселенной http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Чёрные дыры и нейтрино Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Чёрные дыры давно уже являются одним из самых загадочных космических явлений. Совсем недавно учёные обнаружили чёрные мини-дыры. Согласно гипотезам астрономов, мельчайшие, размером с атом, чёрные дыры разбросаны по всей Вселенной и обладают теми же свойствами, что и их более крупные собратья… http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Нейтрино Это электрически нейтральное образование, которое практически не обладает массой, но, тем не менее, может проникать в самые труднодоступные места. Так, нейтрино могут легко пройти через многометровые толщи самых плот-ных материалов. Кроме того, нейтрино находятся в воздухе вокруг нас и свободно проникают через на-ше тело, не причиняя, впрочем, никакого вреда. Нейтрино имеют космическое происхождение — они образуются внутри звезд и при взрыве сверх-новых звёзд. Обнаружить нейтрино можно только при помощи специальных детекторов. http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Космические близнецы Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Антиматерия рых исследователей, частицы, составляющие нормальную материю, имеют свои противоположности. «Нормальные» положительно заряжен-ные частицы в антиматерии становятся заряженными отрицательно. Если материя сталкивается с антиматерией, то происходит взрыв. Особое место занимает тёмная материя, которая, по мнению, исследователей, составляет большую часть материи во Вселенной. Но техника ещё не шагнула так далеко, чтобы тёмную материю можно было обнаружить и определить, из чего она состоит. http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki По мнению некоторых исследователей, частицы, состав-ляющие нормальную материю, имеют свои противоположности. «Нормальные» положительно за-ряженные частицы в антиматерии становятся заряженными отрицательно. По мнению некото- Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Планемо Планемо (от английского planetarymassobject — объект планетарной массы) обладают свойствами планеты и звезды одновременно. Планемо рождаются таким же образом, как и звёзды, однако они слишком холодные для того, чтобы стать ими. Масса планемо сопоставима с массой планет-ги-гантов, находящихся вне Солнеч-ной системы, но они недоста-точно тверды для того, чтобы их можно было причислить к планетам. http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Кто разгоняет космические зонды? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
В 1989 году исследовательский аппарат «Галилео» отправился в далёкое путешествие к Юпитеру. Для того чтобы придать ему нужную скорость, учёные использовали «гравитационный манёвр». Зонд дважды приближался к Земле так, чтобы сила гравитации планеты смогла его «подтолкнуть», придавая дополни-тельное ускорение. Но после маневров скорость «Галилео» оказалась выше рас-считанной. Методика была отработана, и раньше все аппараты разгонялись нор-мально. Потом учёным пришлось отправлять в дальний космос ещё три иссле-довательские станции. Все они совершали гравитационный манёвр одинаково, и у всех окончательная скорость оказывалась больше расчётной – за этим показателем учёные следили всерьёз после замеченной аномалии с «Галилео». Объяснения тому, что происходит, не было. Зато все аппараты, отправленные к другим планетам уже после «Кассини», странное дополнительное ускорение при гравитационном маневре уже почему-то не получали. http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Почему Земля убегает от Солнца? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Сейчас расстояние от нашей планеты до Солнца считается равным 149 597 870 км. Раньше полагали, будто оно неизменно. Но в 2004 г. российские астрономы обнаружили, что Земля удаляется от Солнца примерно на 15 сантиметров в год.Природа начавшегося путешествия пока неизвестна. Конечно, если скорость удаления не изменится, то пройдут ещё сотни миллионов лет, прежде чем мы отойдём от Солнца настолько, что планета замёрзнет. Пока никто не знает, что будет происходить дальше. http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Кто не пускает «Пионеров» за границу? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» были запущены соответственно в 1972 и 1983 гг. К нынешнему моменту они уже должны были вылететь за пределы Солнеч-ной системы. Однако в опреде-лённый момент и один, и вто-рой по непонятным причинам начали менять траекторию. «Пионер-10» отклонился уже на 400 000 км от рассчитанной траектории. «Пионер-11» в точ-ности повторяет путь собрата. Есть множество версий: влия-ние солнечного ветра, утечка топлива, ошибки програм-мирования. http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Что таится на окраине нашей системы? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Далеко-далеко за карликовой планетой Плутон есть астероид Седна – один из самых крупных в нашей системе. К тому же Седна считается самым красным объек-том в нашей системе –он даже краснее Марса. Почему – неизвестно. Но главная загадка в другом. Полный виток вокруг Солнца он делает за 10 тысяч лет. Причём обращается по очень вытянутой орбите. То ли этот астероид при-летел к нам из другой звёздной системы, или, как считают некото-рые астрономы, с круговой орбиты его сбило гравитационное притя-жение какого-то крупного объекта. Какого? Астрономы никак не могут его обнаружить. http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Почему солнечные затмения такие и идеальные? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
В нашей системе размеры Солнца и Луны, а также расстояние от Земли до Луны и до Солнца подобраны весьма оригинально. Если с нашей планеты наблюдать солнечное затмение, то диск Луны идеально ровно закрывает диск светила – их размеры совпадают в точности. Была бы Луна чуть меньше или же находилась дальше от Земли, то полных солнечных затмений у нас никогда бы не было. Случайность? Что-то не верится... http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Отчего мы живём так близко к светилу? Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Во всех изученных астрономами звёздных системах планеты располагаются по одному и тому же плану: чем крупнее планета, тем ближе она к светилу. В нашей же Солнечной системе гиганты – Сатурн и Юпитер – располагаются в середине, пропустив вперёд Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Почему так произошло – неизвестно. Если бы у нас был такой же миропорядок, как в окрестностях всех других звёзд, то Земля бы находилась бы где-то в районе нынешнего Сатурна. А там царит адский холод и никаких условий для разумной жизни. Пока учёные не могут дать объяснение этому явлению. http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Первые звёзды Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Первые звезды нашей Галактики сформировались около 10 млрд. лет назад, и у этих звезд было достаточно времени чтобы пройти свой жизненный цикл и выбросить в космос синтезированные элементы. Из них за миллионы и миллиарды лет до Солнца образовались звезды второго поколения. Если рядом с одной из них появилась жизнь, то она могла развиваться длительное время, еще до образования нашей планеты, и сегодня цивилизация на ней может быть на миллионы и миллиарды лет старше нашей. Если же подумать, как наша сегодняшняя цивилизация выглядит по сравнению с тем, что было на Земле пару тысячелетий назад, сравнение это головокружительно. http://namer.info/istoriya_zhizni/pervye_zvezdy_galaktiki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Если развитые цивилизации действительно существуют вполне вероятно, что они стремятся найти другой разум и связаться с ним. Конечно, это желание инстинктивно. Существа, живущие в других мирах, по-видимому, должны обладать тем же инстинктом. Предполагаемая всеобщность этого инстинкта часто используется как аргумент против существования где-либо сверхразвитых цивилизаций. Если они действительно существуют, то, как следует из приведенных выше рассуждений, некоторые из них должны быть более развиты, чем наши, но где же они? Почему они не связались с нами? Почему нет настоящих «летающих тарелок»? http://namer.info/istoriya_zhizni/pervye_zvezdy_galaktiki Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Тёмная энергия «Тёмная энергия» и «тёмная материя», по данным наблюдений, эти две субстанции обеспечивают 95% полной плотности Вселенной. Прольём же луч света на это «царство мрака». http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
В отличие от различных видов вещества и излучения, от которых можно (хотя бы теоретически) полностью очистить или экранировать некоторый объем, тёмная энергия в современной Вселенной нераз-рывно связана с каждым сантиметром пространства. С некоторой натяжкой можно сказать, что само пространство об-ладает массой и участвует в грави-тационном взаимодействии. Первое слово в термине «тёмная энер-гия» указывает на то, что эта форма мате-рии не испускает и не поглощает никакого электромагнитного излучения, в част-ности света. С обычным веществом она взаимодействует только через грави-тацию. Слово же «энергия» противопо-ставляет эту среду структурированной, то есть состоящей из частиц, материи, под-чёркивая, что она не участвует в процессе гравитационного скручивания, ведущего к образованию галактик и их скоплений. Иными словами, плотность темной энер-гии, в отличие от обычного и тёмного ве-щества, одинакова во всех точках прост-ранства.http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Смоделированный на компьютере процесс скручивания вещества в эпоху образования скоплений галактик. Жёлтые отрезки — вектора, указывающие скорость движения вещества. / Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
В 2005 году сверхновую типа Ia впервые наблюдали в трех диапазонах: видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском. Если материя структурирована, её называют веществом, а если нет, то – энергией. Вещество, в свою очередь, делят на обычное и тёмное, ориентируясь на то, взаимодействует ли оно с электромагнитным излучением. Энергия тоже делится на два типа. Один из них – это как раз излучение. Именно излучение определяло эволюцию нашего мира, но сейчас его роль упала до 3 К – температуры так называемого реликтового микроволнового излучения, идущего в космосе со всех сторон. А вот о другом типе энергии, который не взаимодействует ни с веществом, ни с излучением и проявляет себя исключительно гравитационно. С излучением и обычным веществом, состоящим из атомов, мы постоянно имеем дело в повседневной жизни. Гораздо меньше мы знаем о тёмной материи. Тем не менее достаточно надёжно установлено, что её физическим носителем являются некие слабовзаимодей-ствующие частицы. Известны даже некоторые свойства этих частиц, например, что у них есть масса, а движутся они много медленнее света. Однако они никогда ещё не регистри-ровались искусственными детекторами. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Самая большая ошибка Эйнштейна В 1917 г., когда создатель общей теории относительности Альберт Эйнштейн, публикуя решение задачи об эволюции Вселенной, ввёл в научный оборот понятие космологической постоянной. В своих уравнениях, описывающих свойства грави-тации, он обозначил ее греческой буквой «лямбда» (Λ). Назначение космоло-гической постоянной: сделать Вселенную стационарной, то есть неизменной и веч-ной. Без лямбды уравнения ОТО предсказывали, что Вселенная должна быть неустойчивой. В 1922–1924 гг. Александр Фридман показал, что в судьбе Вселенной космологи-ческая постоянная не может играть роль «стабилизатора», и рискнул рассмотреть неустойчивые модели Вселенной. В результате ему удалось найти нестационар-ные решения уравнений Эйнштейна, в которых Вселенная как целое сжималась или расширялась. Решения Фридмана поначалу были восприняты – в том числе и самим Эйнштейном – как математическое упражнение. Вспомнили о нём после открытия разбегания галактик в 1929 г. Фридмановские решения прекрасно подошли для описания наблюдений и стали важнейшей и широко используемой космологической моделью. А Эйнштейн позднее назвал космологическую постоянную своей «самой большой научной ошибкой». http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Далёкие сверхновые В 1998 г. наблюдения за сверх-новыми звёздами показали, что расширение Вселенной ускоряет-ся. Это означало, что во Вселенной действует некая расталкивающая сила, а значит, и соответствующая ей энергия, похожая по своим проявлениям на эффект от лямбды в уравнениях Эйнштейна. По сути, лямбда представляет собой мате-матическое описание простейшего частного случая тёмной энергии. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Вакуум и другие модели Основные эпохи эволюции Вселенной: инфляция, доминирование излучения, вещества и тёмной энергии http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Как взвесить структуру? Скопление галактик Cl 0024+17 действует как гравитационная линза. Слева: скопление окружено тёмным кольцом, в котором ослаблен свет далёких галактик. Справа: ближе к ядру скопления видно, как изображения далёких галактик растягиваются в дуги. По таким эффектам можно оценить массу скопления вместе с входящей в него тёмной материей. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Тёмная энергия — важнейшее свидетельство сущест-вования явлений, которые не описываются современной физикой. Поэтому детальное изучение её свойств — важ-нейшая задача наблюдательной космологии. Чтобы выяс-нить физическую природу тёмной энергии, необходимо в первую очередь максимально точно исследовать, как ме-нялся в прошлом режим расширения Вселенной. Можно пытаться прямо измерить зависимость темпа расширения от расстояния. Однако из-за отсутствия в астрономии надёжных методов определения внегалактических рас-стояний достичь на этом пути необходимой точности практически невозможно. Но есть другие, более перс-пективные способы измерения тёмной энергии, которые являются логическим развитием структурного аргумента в пользу её существования. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Пирамида материи во Вселенной, по современным представлениям Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Итак, мы живем в мире, динамика расширения которого управляется неизвестной нам формой материи. Что знаем: • Она существует А есть МНОГО вопросы: Загадка тёмной энергии будет разгадана уже нынешним поколением исследователей. Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Первичная инфляция Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Теорииинфляции Расширение Вселенной, распростра-нённость лёгких элементов и сущест-вование поля космического фонового излучения объясняет традиционная те-ория Большого взрыва. Эта теория об-ладает ещё одним преимуществом: она очень проста и изящна математически. Однако в своем первоначальном виде теория Большого взрыва не даёт пол-ного объяснения Вселенной. К счастью, многие из оставшихся свойств нашей Вселенной, а именно: её большой раз-мер, её плоскостность и крайнюю одно-родность, — можно объяснить с по-мощью всего одной модификации. Эту дополнительную теорию, носящую название теории инфляции, выдвинул Алан Гус. Его плодотворный труд — «Инфляционная Вселенная» — произвёл переворот в космологических исследованиях. http://www.pro-kosmos.info/?s=library&pg=1318755486 Алан Гус Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Основная идея инфляции проста: в очень ранний момент своей истории размер Вселенной внезапно увеличился в огромное число раз. Чтобы в самые первые мгновения Вселенная пережила инфляцию, необходимо, чтобы вакуум находился в состоянии достаточно высокой энергии. Но эта энергия вакуума значительно больше, чем его энергетический уровень в современной Вселенной. В настоящий момент вакуум не играет преобладающей роли в динамике Вселенной; в противном случае Вселенная расширялась бы совсем не так, как сейчас. Таким образом, чтобы работал инфляционный сценарий развития Вселенной, плотность энергии её вакуума должна быть невероятно большой в ранний период её истории и очень малой (или нулевой) сейчас. Однако если в настоящее время энергия вакуума не равна нулю, это будет иметь поразительные следствия в будущем, что мы увидим позднее. http://www.pro-kosmos.info/?s=library&pg=1318755486 Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
У энергии вакуума имеется одно любопытное свойство — отрицательное давление. Гравитация отрицательного давления действует от центра к поверхности, но ведь именно такое поведение застав-ляет Вселенную расширяться с воз-растающей скоростью. В итоге это ко-лоссальное отрицательное давление за крошечную долю секунды раздувает Вселенную до чудовищных размеров. По мере завершения этого процесса инфляции космос приобретает прису-щие ему свойства плоскостности и однородности, которые мы наблюдаем сегодня. http://www.pro-kosmos.info/?s=library&pg=1318755486 Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Литература • Слайды 1-15: Наталья Трубиновская. Самые необъяснимые загадки космоса http://www.chronoton.ru/future/space/zagadki • Слайды 16-28: Загадки космоса, которым нет объяснения… http://tainy.net/1533-zagadki-kosmosa-kotorym-net-obyasneniya.html • Слайды 29 –30. Namer.info. Эволюция животного мира. Эволюция животных http://namer.info/istoriya_zhizni/pervye_zvezdy_galaktiki • Слайды 31–41. Владимир Лукаш, Елена Михеева. Тёмная энергия Вселенной. //Вокруг света. 2008. № 9. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ • Слайды 42–44. Адамс Ф., Лафлин Г. Пять возрастов Вселенной. Инфляция. http://www.pro-kosmos.info/?s=library&pg=1318755486 Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
Спасибо за внимание Журнал "Физика-ПС" № 10/2013
