Чем отличается космос между планетами, между звездами и между галактиками?
Представьте что вам нужно запустить ракету со спутником на околоземную орбиту. Вам нужно разогнаться чтобы преодолеть силу притяжения земли, при этом преодолевая сопротивление атмосферы.
Экстраполируя этот пример дальше, получаем примерно такую же картину, для того чтобы перелететь на другую планету вам нужно выйти на орбиту солнца, то есть преодолеть оставшееся притяжение земли и сопротивление солнечного ветра (которое правда значительно слабее атмосферы, да и физика его совсем другая). Если вы хотите перелететь на другую звезду, вам нужно преодолеть гравитацию солнца и выйти на орбиту вокруг центра нашей галактики (Космические аппараты Вояджер 1 и 2 делают это прямо в этот самый момент, правда ещё долго будут делать). Там, в межзвёздном пространстве, уже не будет солнечного ветра однако будут присутствовать потоки другой плазмы, с другой физикой и направлением (Вояджеры это как раз сейчас изучают). Ну и наконец если вы захотите перелететь в другую галактику, вам нужно будет преодолеть притяжение центра нашей галактики, однако тут закрадывается самое главное отличие которое будет присутствовать в путешествие в этом пространстве — тёмная материя и тёмная энергия. Они присутствуют в вакууме между галактиками и их физика нами очень плохо изучена.
Как видите есть много общего в подходе к перелётам в этих пространствах, но физика во всех них где-то больше, где-то меньше — но всё-таки отличается.
Источник
Космос: что такое, границы, где начинается, описание, строение, фото и видео
Космос привлекал людей еще с древних времен. Глядя на звезды и безграничное пространство, человек мечтал изучить его. Однако оно настолько велико, что сделать это не так-то просто. Несмотря на то, что люди уже обладают технологиями, позволяющими отправиться в открытый космос, его освоение идет очень медленно.
Что такое космос
Под космосом подразумевается пустое пространство во Вселенной, находящееся за пределами планетарных атмосфер. В нем присутствуют частицы водорода, кислорода и пыли, правда их концентрация очень мала и составляет лишь несколько молекул на кубический метр.
Также в некоторых участках межзвездной среды могут встречаться электромагнитное излучение и космические лучи. Последние представляют собой движущиеся на большой скорости атомы ядер и элементарные частицы.
Границы
Космос обладает множеством границ, пролегающих на разных расстояниях относительно Земли:
- 35 км – на этой высоте вода уже не может существовать в жидком виде, поскольку из-за атмосферного давления в 611 Па она закипает даже при нулевой температуре;
- 100 км – здесь проходит официально признанная граница между атмосферой Земли и ближним космосом, за ее пределами, для перемещения, люди вынуждены прибегать не к аэронавтике, а космонавтике;
- 100 тыс. км – наружная граница экзосферы – самого верхнего атмосферного слоя;
- 260 тыс. км – расстояние от Земли, где притяжение планеты сильнее солнечного;
- 13 млрд км – начало межзвездного пространства и дальнего космоса;
- 20 трлн км – граница Облака Оорта, за пределами которой не действует притяжение Солнечной системы;
- 300 квдрлн км – расстояние до границы Млечного Пути;
- 30 квнтлн км – граница Местной группы галактик, куда входят Млечный Путь, Андромеда и Треугольник;
- 250 скстлн км – предел видимости вещества в космическом пространстве;
- 870 скстлн км – граница видимости излучения.
Чем космос отличается от Вселенной
Довольно трудно установить четкую разницу между этими понятиями, поскольку в определенном контексте под ними могут подразумеваться разные вещи.
В современном мире за космос принимают бескрайнее пространство, начинающееся сразу после атмосферы Земли. В нем находятся планеты, звезды, галактики и другие небесные объекты. Для большего удобства космос разделяют на ближний, который можно исследовать с помощью современных спутников и аппаратов, и дальний, добраться до которого пока невозможно.
Под Вселенной подразумевается не только пространство между объектами, но и сами небесные тела. В философии даже человек является ее частью. Также существует мнение, что космос существовал всегда, а Вселенная возникла в момент Большого Взрыва.
Межпланетное пространство
Под межпланетным подразумевается пространство, ограниченное орбитой наиболее отдаленной планеты от звезды. В нем могут присутствовать различные вещества: газ, частички пыли, водород и т.д. Также пространство пронизано электромагнитным излучением.
Температура в конкретной точке межпланетного пространства определяется путем помещения в нее абсолютно черного тела. Последнее впитывает в себя электромагнитное излучение и тепло, постепенно нагреваясь. Его температура и будет считаться за истинное значение.
Межпланетная среда
Данная среда представляет собой совокупность веществ и полей, находящихся в межпланетном пространстве. В Солнечной системе она состоит из:
- магнитного поля;
- космических лучей;
- нейтрального газа;
- пыли;
- электромагнитного излучения;
- солнечного ветра.
Последний компонент преобладает в межпланетной среде, поскольку звезда испускает в пространство большое количество ионизированных частиц.
Межгалактическое пространство
Под данным пространством подразумевается область космоса, находящаяся между галактиками. В ней практически отсутствуют какие-либо вещества, и по своему составу она схожа с вакуумом.
Между галактиками температура способна доходить до 10 млн градусов Цельсия. Такое высокое значение обусловлено большим количеством звездного ветра и излучения, исходящего от черных дыр.
Войдом называется космическое пространство, в котором отсутствуют галактики. Плотность объектов в таких областях на 90% меньше, чем в звездных системах. Размеры войда могут варьироваться от 10 000 до 100 000 парсек. Если габариты превышают этот диапазон, то его называют “супервойдом”. Границы таких областей определяются с помощью галактических нитей. Последние представляют собой прямые, состоящие из скопления звездных систем.
Межгалактическая звезда
Межгалактическими звездами называются светила, которые не входят в состав галактик. Первые объекты такого типа были открыты во второй половине 90-х. Считается, что они образуются за счет столкновения галактик или при сближении двойной звезды с черной дырой. В последнем случае одно из светил “выстреливается” в сторону и перемещается на большое расстояние.
Большое число звезд такого типа обнаружено в Скоплении Девы. Их количество находится в районе триллиона. Также найдено 675 светил в окрестностях Млечного Пути. Большинство из них являются красными гигантами, а состав указывает на то, что звезды образовались в центре галактики, после чего переместились на ее границу.
Процесс изучения
Изучать космос человечество начинало постепенно, и в будущем ему предстоит совершить еще массу увлекательных открытий. Процесс освоения внеземного пространства начался 4 октября 1957 года, когда состоялся запуск аппарата “Спутник-1” – первого устройства, отправленного за пределы атмосферы.
А 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин полетел в космос. Спустя пять лет люди успешно состыковали пилотируемые корабли, а через год повторили это с беспилотными. В 1969 году, 21 июля, Нил Армстронг первым высадился на Луну. Через два года в эксплуатацию была введена станция “Салют-1”, движущаяся по орбите Земли. В ноябре 1998 года был запущен первый модуль МКС.
С тех пор люди всячески стараются улучшать технологии, позволяющие осваивать космическое пространство.
Скорости, необходимые для выхода в ближний и дальний космос
Для того, чтобы объект мог выйти на орбиту планеты, он должен двигаться с определенными скоростями, которые называются космическими. Для Земли они равны следующим значениям:
- 7,9 км/с – 1-я космическая скорость, позволяет выйти на орбиту Земли;
- 11,1 км/с – 2-я космическая скорость, на которой объект попадает в межпланетное пространство;
- 16,67 км/с – 3-я космическая скорость, позволяет выйти в межзвездное пространство;
- 550 км/с – 4-я космическая скорость, необходимая для полета за пределы галактики Млечный путь.
Если объект движется с меньшей скоростью, то сила притяжения планеты, звезды или галактики не позволит ему достигнуть нужной границы.
Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека
Если человек окажется в открытом космосе без средств защиты, у него начнется декомпрессия – процесс расширения пузырьков газа в организме. Параллельно с этим он будет испытывать нехватку кислорода и получать солнечные ожоги. Также если в легких находится воздух, они могут деформироваться из-за разницы давления.
Поскольку вещества не могут находиться в космосе в жидком состоянии, влага на глазах и в ротовой полости сразу начинает испаряться. Также с большой долей вероятности человек потеряет сознание уже через 15-20 секунд.
Почему в космосе холодно
Температура в космоса равна -273 градусам Цельсия. Такое значение называют “абсолютным нулем”, поскольку при нем атомы веществ перестают двигаться. Но почему же в космосе так холодно, даже несмотря на то, что сквозь него проходят солнечные лучи?
Низкая температура связана с тем, что в межпланетном пространстве практически отсутствуют какие-либо вещества. Соответственно, солнечным лучам нечего нагревать.
Почему в космосе холодно, если там вакуум
Теплопроводность вакуума равна нулю, и он полностью пропускает излучение. Поскольку в нем отсутствуют какие-либо вещества и объекты, проходящие сквозь него солнечные лучи ничего не нагревают. Соответственно, температура не меняется и остается равной абсолютному нулю.
Почему космос черный?
Несмотря на то, что в космосе находится множество звезд, испускающих свет, он остается черным. В 1823 году астроном Вильгельм Ольберс предположил, что если пространство вокруг безгранично, а объекты в нем статичны, человек должен видеть свет звезд в любой точке пространства. Однако его глаза распознают лишь мелкие точки на черном фоне. Получается, космос имеет границы. А в 1920-х годах Эдвин Хаббл доказал, что галактики движутся и постепенно отдаляются друг от друга. На основе его выводов появилась теория Большого Взрыва.
Она и объясняет, почему космос черного цвета. Галактики и звезды отдаляются друг от друга с такой скоростью, что свет от них не успевает доходить до точки, с которой ведется наблюдение. И когда человек смотрит на черную область в пространстве, то в ней также находятся звезды, просто он не может их разглядеть. Ведь свет от них не успевает дойти до него.
На какой высоте официально начинается космос?
Космос начинается в 100 км над поверхностью Земли, где пролегает линия Кармана. Ее назвали в честь американского инженера Теодора фон Кармана. В XX веке он первым установил, что на этой высоте атмосфера становится настолько разреженной, что для продолжения движения вверх аппарат должен двигаться с первой космической скоростью.
Позже астрономы провели более точные расчеты и вычислили, что атмосферные ветра полностью отсутствуют на высоте в 118 км, и там же появляются космические частицы.
Важнейшие этапы освоения космоса 
Человечество со временем изобретает новые технологии, позволяющие дальше продвинуться в освоении космоса. В истории можно выделить важнейшие этапы данного процесса:
- 4 октября 1957 года состоялся пуск аппарата “Спутник-1”;
- 4 января 1959 года спутник “Луна-1” начала вращение вокруг Солнца, став его первым искусственным спутником;
- 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин первым отправился в космос;
- 15 сентября 1968 года аппарат Зонд-5 сумел вернуться на Землю после того, как совершил полет вокруг Луны;
- 15 декабря 1970 года аппарат “Венера-7” сел на Венеру;
- 2 декабря 1971 года “Марс-3” сел на Марс;
- с 1975 по 2011 года состоялись запуски первых искусственных спутников разных планет Солнечной системы;
- 20 ноября 1998 года состоялся запуск модуля “Заря”, ставшего первым блоком МКС.
Также разные страны планируют свои космические программы на годы вперед и продумывают дальнейшее освоение космоса.
Что означает слово “космос”?
Под космосом в современном мире понимают пространство между небесными телами, лежащее за пределами их атмосфер. В философии это слово означает “порядок” и “мироздание”. Также в этой области космос ставится в противоположность хаосу.
Интересное видео о космосе
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Планеты у других звезд. Часть первая. История исследований.
С точки зрения человека, возникновение жизни на Земле и появление на ней разумных существ — величайший качественный скачек в процессе развития материи во Вселенной.
Возможно, нам просто повезло. На Земле совпало несколько благоприятных для зарождения жизни обстоятельств.
Далеко не всякая звезда становится солнцем, окруженным планетами: если туманность, из которой произошла звезда, вращалась бы чуть медленнее, планеты бы не возникли.
Далеко не всякая звезда, даже с планетами, способна создать на них условия, пригодные для жизни. Ведь для зарождения и развития жизни нужно много времени — миллиарды лет. Все это время звезда должна гореть одинаково. Тогда условия на планете будут постоянны, и жизнь сможет к ним приспособиться.
Кроме того, орбита планеты, на которой возникла жизнь, должна быть круговой. При вытянутой эллиптической орбите, на планете, при приближении к солнцу, испарялась бы вся вода, а при удалении от него, вся вода превращалась бы в лед. Играют роль также и размеры планеты.
В нашей Галактике 100 миллиардов звезд. И уж, наверное, в ней есть планеты, похожие на Землю.
Поиски жизни в Солнечной системе.
Еще в 18 веке английский астроном В.
Однако, гораздо больший интерес в то время вызывал наш спутник — Луна — ближайшее к Земле небесное тело. В 1880 г. один из первых популяризаторов науки Камилл Фламмарион в своей книге «Популярная астрономия» достаточно много внимания уделил вопросу «обитаема ли Луна?». Считалось, что на Луне есть атмосфера, а, значит, там вполне возможна жизнь, правда «очень непохожая» на земную. Главным отличием селенитов (так называли жителей Луны) считалось наличие крыльев, с помощью которых они могут подниматься на «высокие» лунные горы. Но уже к концу 19 века было окончательно установлено, что на Луне жизни нет.
Конец 19 века — это «эпоха Марса». В 1877 г. итальянский астроном Дж. Скиапарелли обнаружил на поверхности планеты загадочную сеть прямых пересекающихся линий, которые были названы «каналами». Долгое время «каналы» Марса считались прямым доказательством разумной жизни на планете. Но взгляд в более мощные телескопы показал, что «каналы» — оптическая иллюзия. При большем увеличении они распадаются на отдельные извилистые нечеткие линии.
С выходом человека в космос появились новые возможности исследования планет, и земляне снова с надеждой обратили взор на соседние планеты.
Поиски жизни на планетах земной группы.
Солнце – раскаленный плазменный шар с температурой у поверхности около 6000 градусов по шкале Кельвина и температурой ядра 14–15 млн. градусов Кельвина. Поэтому жизнь на Солнце не возможна. Следует сразу оговориться, что мы будем вести речь только о жизни, подобной земной. Потому что об этой форме жизни мы знаем больше всего, а главное, знаем каковы должны быть условия, чтобы такая жизнь могла возникнуть. Если нам повезет, и мы встретим в наших исследованиях небесное тело, аналогичное нашей планете и такой же звезды как наше Солнце, то именно там, прежде всего, следует искать жизнь.
На Луне почти нет атмосферы. Луна не может удержать густую атмосферу у своей поверхности, так как мала сила ее тяготения. До сих пор не известно есть ли на Луне вода. В 1969 г. на Луну высадился человек. И тогда стало окончательно ясно, что Луна – безжизненный мир.
Венера долго была кандидатом на обитаемость. Гравитация на Венере такая же, как и на Земле, а высокое давление вовсе не препятствует развитию жизни на планете. Жизнь на Венере могла бы существовать на высотах около 55 км, где давление и температура близки к нормальным земным величинам. Гораздо хуже обстоят дела с составом атмосферы Венеры. Большей частью в ней содержится углекислый газ. Но и на Земле первоначально атмосфера состояла из углекислого газа, который в большом количестве выпадал на поверхность в виде соединений. Жизнь зародилась именно в таких условиях. Позже, под влиянием жизнедеятельности бактерий, состав атмосферы полностью сменился на современный. Таким образом, Венеру не стоит полностью исключать из рассмотрения.
Марс издавна привлекал ученых и являлся предметом бесконечных споров по поводу жизни на его поверхности.
Красная планета потому имеет такой цвет, что в марсианском грунте содержится от 5 до 15% окислов железа или, попросту говоря, ржавчины. Среднегодовая температура на экваторе -15 о , низкое атмосферное давление, как на Земле, на высоте 40 км. Притяжение в 3 раза меньше земного, но в 2 раза больше лунного.
На Марсе есть вода. Она содержится в атмосфере в виде пара и в некотором количестве в полярных шапках, как примесь обыкновенного льда к замерзшей углекислоте. На поверхности планеты воды нет. Но достаточно большое количество ее содержится в виде вечной мерзлоты. Рассматривая возможность развития жизни на Марсе надо, однако, принять во внимание, что атмосфера на этой планете очень разрежена.
В 1975 г. на поверхность Марса опустились аппараты «Викинг-1» и Атмосфера Марса видна над поверхностью. «Викинг-2». На их снимках видны плотные облака вблизи вершин гор или вулканов и туман, осевший в долинах между горами. Вершины поднимались над облаками. Дул слабый восточный ветер.
Однако все эксперименты не дали определенных результатов. Анализ органического вещества в грунте Марса показал, что микроорганизмов там нет. Однако, существует некая повышенная активность марсианского грунта, поскольку в результате химических реакций наблюдается выделение кислорода.
Из планет земной группы остался только Меркурий. Что увидел бы космонавт, высадившись на его поверхность? Черное небо, на котором пылает огромное Солнце. Суровая черно-рыжая поверхность, покрытая острыми обломками скал и слоем пыли. Мир безмолвия, мертвый мир, застывший мир далекого прошлого Солнечной системы. Нестерпимая жара от огромного Солнца, которое застыло надолго в одной точке небосвода и очень медленно, в течение многих земных суток, смещается с востока на запад. Но вот наступает ночь, и космический холод охватывает районы, где еще недавно была жара. Вследствие таких условий на Меркурии жизнь также маловероятна.
Особняком стоит Плутон со своим спутником Хароном. Температура его поверхности -230 о . Атмосфера в привычном понимании этого слова отсутствует, так как находится в замороженном состоянии. Ученые предполагают, что Плутон является потерянным спутником Нептуна.
1.2. Поиски жизни на спутниках планет-гигантов.
Современные данные о Юпитере — о его химическом составе, внутреннем строении и радиационных поясах, — говорят в пользу того, что в облаках планеты-гиганта могла бы зародиться жизнь. Юпитер почти на 82% по массе состоит из водорода и на 17% из гелия. В слоях юпитерианской атмосферы обнаружена вода комнатной температуры при давлении в 20 атмосфер. Наличие воды в атмосфере планеты создает благоприятные условия для развития микроорганизмов.
Простейшие микробы могли бы существовать и на спутнике Сатурна Титане. Он имеет густую атмосферу из азота. В ней присутствуют элементы, из которых развилась жизнь на Земле.
Уран и Нептун также имеют плотную водородно-гелиевую атмосферу и оболочки из обычного льда.
Еще более вероятным кандидатом является один из галилеевых спутников Юпитера Европа. Ее поверхность покрыта льдом, под которым, по всей видимости, находится океан жидкой воды.
На спутнике Сатурна — Титане.
Планеты у других звезд.
Еще в IV веке до н. э. Эпикур высказал смелое предположение о бесконечной множественности миров, что как он считал, логично проистекает из факта бесчисленности «атомов». Его современник Аристотель имел иное мнение: он видел Землю уникальным центром безупречного кристаллического неба.
Представление о множественности миров возродилось после появления системы мира Коперника. Надо заметить, что у Коперника Вселенная была конечной, замкнутой сферой неподвижных звезд, и неподвижное Солнце составляло ее абсолютный центр. Идею о том, что Вселенная бесконечна и не имеет центра, а звезды такие же солнца, как и наше и могут иметь около себя планеты, высказал Джордано Бруно. Широко известен его тезис: «Имеются бесчисленные солнца, бесчисленные земли, на этих мирах могут обитать живые существа…». Однако тезис этот был сформулирован под влиянием взглядов другого, не менее известного мыслителя, приближенного римского папы, Николая Кузанского (настоящее имя Николай Кребс). Большинство его сочинений было издано после его смерти. Видимо это и спасло его от преследований инквизиции. Вот, что утверждал великий Кузанец: «Наша Земля в действительности движется, хотя мы этого не замечаем. Земля — благородная звезда, имеющая свои особые и отличительные от других звезд свет, тепло и влияние. Жители других звезд несоизмеримы с обитателями нашего мира. В отношении других звездных областей мы равным образом подозреваем, что ни одна из них не лишена обитателей и у единой Вселенной, по-видимому, столько отдельных мировых частей, сколько звезд, которым нет числа.»
Для доказательства правоты Эпикура человечеству потребовалось более двух тысяч лет.
Открытие планетных систем у ближайших звезд.
В конце 1995 г. произошло долгожданное событие: была обнаружена первая экзопланета, т.е. внешняя по отношению к Солнечной системе планета, обращающаяся вокруг другой звезды. В настоящее время известно в общей сложности более двухсот планет у других звезд.
Светясь отраженным светом, планеты в миллиард раз более тусклы, чем их центральные звезды. Однако, обнаружить их можно благодаря методу сверхточных спектроскопических наблюдений, разработанному в начале 90-х годов нашего столетия. Не видя самих планет, можно обнаружить их по гравитационному влиянию на центральную звезду, проявляющуюся в периодическом колебании линий в ее спектре.
Кривая изменения лучевой скорости звезды изменяется подобно синусоиде. Звезда и планета начинают двигаться по орбите вокруг общего центра масс (барицентра).
Оказалось, что орбиты некоторых планет представляют собой довольно сильно вытянутые эллипсы. Так, например, эксцентриситеты орбит планет у звезд 16 Лебедя В, Глизе 3021 и HD 210277 составляют 0.57, 0.51 и 0.45 соответственно. Для сравнения, в нашей системе наибольшие эксцентриситеты у Меркурия и Плутона (около 0.2), а у всех остальных планет орбиты почти круговые с эксцентриситетом меньше 0.1.
Еще более удивительным оказался тот факт, что некоторые из открытых внесолнечных планет расположены чересчур близко от своих звезд — значительно ближе, чем Меркурий от Солнца! Например, планета около звезды 51 Пегаса имеет массу около половины Юпитера и находится на орбите в 8 раз более близкой, чем Меркурий. Температура ее поверхности составляет примерно 1000 о , за что в дальнейшем этот тип планет получил название «горячие юпитеры».
Характеристики экзопланет.
С открытием «внесолнечных» планет у астрономов появилась возможность провести некоторое сопоставление их характеристик с характеристиками планет, которые мы считаем «своими». Из этого сопоставления явствует, что вполне возможно наша Солнечная система не является «нормой». Покрытая кратерами поверхность Луны и других тел, сильный наклон оси вращения Урана к плоскости его орбиты, многие другие явления говорят о том, что в начальный период существования нашей системы они пережили множество яростных ударов. Согласно оценкам, в течение первых 100 млн. лет в небе над Землей появлялось по одной яркой комете еженедельно!
Возможно, что в течение первых 500 млн. лет в нашей системе было 10 или 11 планет. Это большое везение, что такие планеты, как Земля, не были вышвырнуты гигантами на сильно вытянутые орбиты, подобно планете у 16 Лебедя В.
Для того чтобы, в конце концов, получилась аккуратная круглая орбита, может быть необходимы определенные начальные условия. Почти идеально круглая орбита крупнейшей нашей планеты -Юпитера — способствует тому, что стабильными остаются орбиты только 8 планет. Это подтверждается математическим моделированием. Если бы у Юпитера орбита была бы эксцентрической, то Земля и Марс, вероятнее всего, уже давно были бы вышвырнуты за пределы Солнечной системы. Не существовало бы в подходящей для обитания зоне планет «земного типа».
Открытие первых планет у других звезд, вместе с доказательством множественности планетных систем, предложило исследователям ряд новых головоломок.
Какая доля звезд обладает собственными планетами? Существуют ли планетные системы сходные с нашей? Обычно ли местонахождение небольших, землеподобных планет в зоне возможного обитания, где температуры позволяют жизни возникнуть? Ответов на эти вопросы пока нет.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник