Маркус Чаун - Твиты о вселенной

• Название: Твиты о вселенной
• Автор: Маркус Чаун
• Жанр: Науки о космосе
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-9963-1151-4

Маркус Чаун и Говерт Шиллинг, известные журналисты и популяризаторы науки, приглашают читателя на уникальную экскурсию по Вселенной, во время которой они в непринужденной форме ответят на самые принципиальные вопросы, связанные с окружающим нас миром. Начиная с самых простых: «почему ночью небо темное? почему звезды мерцают? что такое метеориты?», они внедрятся в круг самых сложных проблем космологии — как зарождалась Вселенная, как появляются сверхновые звезды, что такое квазары и черные дыры, что было до Большого взрыва, одни ли мы во Вселенной. Самые интересные и животрепещущие «макропроблемы» современного естествознания представлены авторами в сжатой форме «микроблогов», в точности, как в социальной сети «Твиттер», откуда и берет название эта увлекательная и информативная книга.

---

Солнце горит в миллион раз дольше, чем могло бы, если бы было сделано из угля. Так что источник энергии должен быть в миллион раз мощнее той энергии, которую может обеспечить уголь.

Источник энергии в миллион раз мощнее угля существует: это ядерная энергия. Солнце осуществляет термоядерный «синтез» водорода с получением гелия. Побочным продуктом является солнечный свет.

19. Что защищает нас от опасностей космоса?

Космос — опасное место. Это чрезвычайно холодный вакуум, пронизываемый смертельной радиацией, смертоносными частицами, метеоритами и астероидами-убийцами.

Земля относительно защищена от этих космических опасностей. Мы защищены тонким слоем воздуха (наша атмосфера) и невидимым магнитным полем.

Заряженные частицы, такие как протоны (ядра водорода) и электроны, движутся в космическом пространстве со скоростями, близкими к световой. Высокая энергия делает их опасными.

Их создает Солнце (солнечный ветер/взрыв), сверхновые звезды, а также горячие «активные» галактики. Такие частицы известны как космические лучи.

Астронавты на Луне или в полете на Марс могут погибнуть от излучения гигантской солнечной вспышки или заболеть раком кожи от космических лучей.

Магнитное поле Земли отклоняет эти частицы, так что большинство из них не долетают до нас. Луна и Марс (слишком маленькое поле) — более опасные места.

Большая часть смертоносного излучения высокой энергии (УФ и рентгеновского излучения, в основном, от Солнца) поглощается молекулами воздуха. В противном случае, оно тоже могло бы вызывать рак.

Малые метеориты замедляются, нагреваются и испаряются в атмосфере. На Луне, где нет атмосферы, мелкие частицы могут про бить скафандр/лунную базу.

Таким образом, существует множество космических событий, которые могут угрожать жизни на Земле. Но большинство из них маловероятно в течение жизни человека.

По-настоящему гигантские солнечные вспышки могут вывести из строя электростанции и сломать энергосистемы и коммуникационные сети, в результате чего возникнет широкомасштабный хаос…

Или Земля может столкнуться с небольшим астероидом или кометой. Объект размером в 1 км может опустошить континент, а размером в 10 км может привести к глобальной катастрофе.

Но есть и хорошие новости — вызванные радиацией генетические мутации и космические воздействия управляли эволюцией. Без них нас бы здесь не было.

20. Что вызывает ледниковые периоды?

Никто не знает наверняка. Скорее всего, не одна причина. Длительная эволюция климата Земли изучена недостаточно хорошо.

Геологические свидетельства существования ледниковых периодов были впервые обнаружены в начале XIX в. Идея, что ледниковые периоды повторяются, была принята всерьез только в 1870-х.

Земля пережила, по крайней мере, пять основных ледниковых периодов за последние 2,5 млрд лет. Большинство продолжалось десятки или сотни млн лет.

Наиболее жестоким был период 850–630 млн лет назад, когда лед покрывал почти всю Землю. Этот период «Земля — снежный ком», вероятно, закончился благодаря массовой вулканической деятельности.

Текущий ледниковый период (плейстоцен) начался 2,58 млн лет назад. За последние 740 000 лет 8 ледниковых периодов были разделены межледниковыми периодами. Мы находимся в межледниковом периоде.

Ледниковые периоды сначала повторялись каждые 41 000 лет, затем каждые 100 000 лет. Текущий межледниковый период (голоцен) начался 10 000–20 000 лет назад.

Такие долгосрочные изменения температуры могут быть вызваны изменениями количества «парниковых газов» в атмосфере, которые способствуют нагреву планеты.

Другой возможной причиной является изменение положения материков из-за движения «плит», что может влиять на океанические течения и климат.

Во время 1-й Мировой войны сербский инженер-строитель Милутин Миланкович предположил, что медленные изменения орбит Земли могут быть причиной возникновения ледникового периода.

Действительно, наклон оси Земли меняется от 22,1 до 24,5 градусов за 41 000 лет; удлинение ее орбиты происходит каждые 100 000 и 400 000 лет.

Похоже, «циклы Миланковича» играют определенную роль в возникновении ледниковых и межледниковых периодов. Но механизм, с помощью которого они это делают, неясен.

Изменения орбиты Земли и ее ориентации слишком малы для того, чтобы вызвать основные ледниковые периоды, не говоря уже о катастрофе «Земля — снежный ком».

Луна

21. Насколько велика Луна и как далеко она находится?

Луна — наш ближайший космический сосед. Это также наш единственный естественный спутник и единственное небесное тело, на котором побывали люди.

Среднее расстояние Земля — Луна (центр — центр) составляет 384 400 км. Если бы вы могли долететь нон-стоп до Луны со скоростью 100 км/ч, это заняло бы почти 6 месяцев.

Орбита Луны не является идеальной окружностью — это эллипс. Расстояние до Земли колеблется от 362 000 км (перигей) до 407 000 км (апогей).

В перигее Луна выглядит немного больше, чем обычно. Если прохождение перигея совпадает с полнолунием, то Луна выглядит гораздо ярче.

Двигаясь по орбите со скоростью 3600 км/ч, Луна за 27 дней, 7 часов и 43,1 минуты делает один оборот вокруг Земли.

Промежуток времени между двумя последовательными фазами полной Луны (Луна напротив Солнца «в небе») длиннее (29 дн., 12 ч и 44 мин), потому что Земля одновременно движется вокруг Солнца.

Луна имеет 3476 км в поперечнике, это 27,3 % от диаметра Земли. Площадь поверхности Луны составляет 7,5 % от площади поверхности Земли, а объем Луны — всего лишь 2 % от объема Земли.

Луна имеет железное ядро/скалистую мантию. Луна менее плотная, чем Земля, поскольку содержит меньше железа и сжата в меньшей степени из-за слабой гравитации.

Луна составляет 1/81 от массы Земли. Сила тяжести на поверхности Луны составляет только 1/6 силы тяжести на поверхности Земли; это означает, что вы будете весить 1/6 вашего земного веса.

Луна является крупнейшим спутником по отношению к родительской планете и 5-м по величине в Солнечной системе после Ганимеда, Титана, Каллисто и Ио.

22. Почему Луна не падает?

Это неглупый вопрос. В конце концов, если вы бросаете мяч в воздух, он всегда возвращается, притягиваемый вниз гравитацией Земли.

Ньютон решал головоломку с такой картиной: пушка стреляет ядром, которое летит в воздухе и падает вниз. Чем больше пушка, тем быстрее ядро и тем дальше оно летит.

Теперь представьте себе очень большую пушку. Она выстреливает ядром так быстро и далеко, что кривизна Земли становится заметной.

Так же быстро, как ядро падает, искривленная земная поверхность уходит из-под него. Поэтому ядро никогда не упадет! Оно…

…попадает на орбиту, все время «падая по кругу». Скорость, необходимая для достижения этого, составляет примерно 28 400 км/ч.

Подобным образом Луна постоянно «падает» на Землю, никогда ее не достигая. Но на ее расстоянии от Земли скорость не 28 400 км/ч, а только 3700 км/ч.

Гениальность Ньютона заключалась в понимании, что и яблоко, сорвавшееся с дерева, и Луна — оба тела падают (отсюда он получил закон всемирного тяготения).

Искусственные спутники таким же образом «падают», оставаясь на орбите Земли. Но ближе к Земле торможение в атмосфере в конечном итоге приводит их к падению вниз.

Скорость, необходимая для достижения орбиты Земли, огромна. Но на маленьком астероиде с низкой гравитацией вы сможете бегом выйти на орбиту.

23. Существует ли темная сторона Луны?

Да. Луна получает освещение от Солнца. В любое время у нее есть яркая дневная и темная ночная стороны так же, как у Земли.

Это распространенная ошибка: люди называют противоположную сторону Луны, которая отвернута от Земли, ее темной стороной. Но она не всегда темная, конечно.

В новолуние Луна находится приблизительно в направлении Солнца. Хотя обращенное к Земле полушарие темное, противоположная сторона Луны полностью освещена.

С Земли мы видим только ближайшую сторону Луны. Дальняя сторона была невидима до тех пор, пока не была сфотографирована советским космическим зондом Луна-3 в октябре 1959.

Кажется, что Луна не вращается вокруг своей оси. Но это не так. Период вращения точно равен периоду обращения по орбите вокруг Земли.