Водород — основа Вселенной
Многие, если их спросить какой элемент самый важный во вселенной, наверное ответят углерод, кислород, скорее всего азот, но мало кто будет утверждать что это водород. А что мы знаем о нем, кроме того, что он занимает почётное место в таблице Менделеева, входит в состав воды- источника жизни, и это самый простой элемент, но за его простотой кроется его важная роль в развитии мира.
Человечество только недавно начала изучать свойство водорода, результат этого изучения стало появление страшного оружия, а именно водородная бомба, по своей разрушительной силе превосходящее атомную бомбу. В данный момент для неё могут использовать гелий, дейтерий, но названа она так, потому-что впервые в ней был применен водород.
Примечательный факт: водорода в самой бомбе не хватит даже на обычный воздушный шарик.
И это неоспоримый факт возможности водорода. Вернемся к вопросу, почему водород основной элемент во вселенной. По данным ученным после большого взрыва, произошел выброс огромного количества водорода, ударная волна в свою очередь заставила этот водород завихряться.
Он сгущался, разгонялся и разгорался, и рождалась звезда. А звезды, мы все прекрасно знаем источники тепла,света, отсюда и жизни. Есть еще один факт возможности водорода, как-бы это не звучало, но водород сгорая в звезде превращался во все известные нам компоненты: гелий, кислород, железо и т.д.
Это все доказывает, что водород лежит в основе всего, хотя возможно мы еще не все знаем о водороде и о мире в котором живем.
Учебное видео о водороде
В видео рассказаны общие сведения о водороде, его физические и химические свойства.
Источник
Водородные облака во Вселенной
Наиболее распространенным веществом в межзвездном пространстве, да и вообще во Вселенной, является водород. Радиоастрономы слышат шум, производимый этим газом во всех частях нашей Галактики. Атом водорода имеет только один электрон. Иногда электрон срывается со своей орбиты, и тогда в пространство посылается радиосигнал.
Каждый отдельный сигнал весьма слаб, по в космическом пространстве так много водорода, что астрономам удается получить общий, суммарный эффект от этого водорода в виде излучения с длиной волны 21 см.
Водородные карты Млечного Пути обнаруживают красивую спиральную форму нашей Галактики с большим количеством водорода, находящегося в ее спиральных рукавах.
Водородные облака вращаются в Галактике точно так же, как планеты обращаются вокруг Солнца. Скорость перемещения водородного облака зависит от того, как далеко находится оно от центра нашей Галактики. Исходя из скоростей водородных облаков мы можем вычислить общий объем и форму Галактики.
Облака молекулярного водорода — древнейшего строительный материал во Вселенной
В рамках исследования ученые использовали данные, полученные спектрометром HIRES, установленном на телескопе обсерватории Кека.
При помощи данного инструмента ученые проанализировали свет, идущий от двух удаленных квазаров на расстоянии 12 миллиардов световых лет от Земли.
В результате астрономам удалось обнаружить, что по дороге к Земле этот свет прошел через два облака водорода, расположенных на расстоянии 11,8 и 11,6 миллиарда световых лет от нашей планеты. По словам ученых, в обнаруженных облаках почти отсутствуют следы элементов тяжелее водорода. Это означает, что облака сформировались на заре развития Вселенной, когда сверхновые еще не успели «засеять» пространство более тяжелыми элементами.
Новые данные позволят пересмотреть современные представления об эволюции Вселенной.
В начале сентября 2011 года в The Astrophysical Journal появилась статья о том, что источником тяжелых элементов в космосе могут служить не только сверхновые. Известно, что данные элементы образуются в результате процесса, который протекает при взрывах звезд.
Оказалось, однако, что этот процесс может происходить и во время столкновения пары нейтронных звезд в двойных системах. По словам ученых, новые результаты позволяют разрешить известное противоречие — согласно существующим компьютерным моделям, одних сверхновых недостаточно, чтобы создать тяжелых элементов столько, сколько наблюдается во Вселенной сейчас.
Астрономические наблюдения водородных облаков
Водородное облако окружило галактику Вертушку
Американские астрономы обнаружили вокруг галактики М51 гигантское облако ионизированного водорода. Из-за своего спирального внешнего вида она носит название «Вертушка». В свое время, именно Вертушка дала ученым ключевые представления о спиралевидных галактиках и их роли в космическом пространстве.
Команда из Университета Кейс Вестерн резерв, впервые провели наблюдение за огромным водородным облаком, которое было вытеснено за пределы галактики, а позже разогрето посредством излучения от центральной сверхмассивной черной дыры.
Осуществить данное исследование стало возможным благодаря 75-летнему телескопу, находящемуся в Аризонских горах.
Специалистам известно о том, что в глубоком космосе происходят подобные процессы, но на столь близком расстоянии от Земли их наблюдать еще не удавалось. Поэтому астрономы используют этот уникальный шанс для изучения функционирования черной дыры, процесса извержения водородного газа из ее недр, а также оценки влияния данного процесса на прилегающие области космоса.
Гигантское водородное облако
Внушительно большое облако нейтрального водорода обнаружено во Вселенной совершенно случайно при решении других астрономических задач в Аресибо американскими астрономами из Корнеллского университета. В поперечнике это облако раз в 10 больше нашей Галактики, а водородная масса в облаке почти в миллиард раз больше массы нашего светила.
Облако располагается по направлению к созвездию Льва на расстоянии 65 млн световых лет от Земли и вращается вокруг центра масс со скоростью 80 км/с.
Как предполагают ученые, из этого гигантского водородного облака возможно рождение новой галактики. Тем самым под сомнение подпадает столь распространенная теория большого взрыва об одновременном рождении всех галактик после колоссального взрыва во Вселенной.
Рой водородных облаков, летящих от центра нашей галактики
Группа астрономов обнаружила то, что кажется великим исходом из более чем 100 водородных облаков, вытекающих из центра Млечного Пути и направляющихся в межгалактическое пространство.
Это наблюдение, сделанное с помощью Зеленого банковского телескопа Национального научного фонда (GBT), может дать астрономам более четкое представление о так называемых Ферми-пузырях, гигантских воздушных шарах перегретого газа, вздымающихся выше и ниже диска нашей галактики.
«Центр Млечного Пути — особое место», — отмечает Джей Локман, астроном в Обсерватории «Зеленый берег» в Западной Вирджинии. «В основе его лежит черная дыра, в несколько миллионов раз более массивная, чем Солнце, и есть районы интенсивного рождения звезд и разрушения взрывной звезды».
Над и под диском Млечного Пути появляются водородные облака. Нейтральный водородный газ, основной компонент этих облаков, ярко светит на радиоволне 21 см. Эти водородные облака были впервые обнаружены командой Австралийского национального университета. Свойства этих облаков позволяют ученым узнать о форме ветхого региона и огромных энергиях, которые задействованы.
Путем моделирования распределения и скоростей облаков астрономы обнаружили, что они заполнят конус, простирающийся выше и ниже Млечного Пути на расстояние не менее 5000 световых лет от центра. Облака имеют среднюю скорость около 330 километров в секунду.
«Дело в том, что мы так и не нашли края этого роя водородных облаков. Где-то над галактическим центром они должны рассеиваться или становиться ионизированными. Но пока неизвестно, где находится эта граница, поэтому нам еще предстоит проделать большую работу», – заключил Эрико ДиТедоро, соавтор исследования из Австралийского национального университета.
Интересный факт
Огромное водородное облако возвращается в нашу Галактику!
По данным на декабрь 2019 года космический телескоп Hubble получил новые данные об огромном водородном облаке, которое несется по направлению к нашей галактике со скоростью более 300 км/ с.
Траектория облака хорошо известна астрономам. Объект получил название Облако Смит. Оно было открыто студенткой Гейл Смит в начале 1960-х гг.
Новые наблюдения, проведенные Hubble, свидетельствуют о том, что облако образовалось во внешних районах галактического диска около 70 млн. лет назад. Сейчас оно бумерангом возвращается в Млечный Путь.
Чем опасно гигантское водородное облако Смит?
Встреча облака с нашей галактикой запустит активный процесс звездообразования. Согласно расчетам астрономов, в облаке достаточно газа для того, чтобы произвести 2 млн. звезд. В настоящий момент облако имеет форму кометы. В длину оно простирается на 11 тыс. световых лет, а его ширина составляет 2,5 тыс. световых лет.
Если бы облако было видимым в небе, оно бы занимало область, размер которой был бы в 30 раз больше диаметра Луны во время полнолуния.
Исследование показало, что в Облаке Смит много серы. В нем ее столько же, сколько во внешнем диске Млечного Пути – регионе, расположенном на расстоянии около 40 тыс. световых лет от центра галактики (на 15 тыс. световых лет дальше, чем наша Солнечная система).
Таким образом, было выявлено, что Облако Смит содержит в большом количестве материал, произведенный звездами. Это указывает на то, что облако было выброшено из Млечного Пути и сейчас оно возвращается бумерангом обратно.
Полученные Hubble данные вызывают новые вопросы:
- что выбросило облако из Млечного Пути;
- каким образом облаку удалось остаться при этом невредимым;
- есть ли связь с прохождения сквозь диск темной материи, вырвавшей газ из Млечного Пути.
Возможно, ответы на эти вопросы удастся получить во время будущих исследований.
Видео
Источник
Запасы водорода во вселенной
Правда, что водород во вселенной нигде не производится? Что будет, когда он закончится? — Добавить тему
Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (около 8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0,1 %). А протон- основа атома Н, вообще самый долгоживущий элемент, по данным последних экспериментов 8,2·10³³ лет.
Я не переживаю. Для сравнения- возраст Вселенной ≈ 10¹° лет.
Strekoza, Понимаю, что на вопрос не ответил, хочу обратить внимание, заходят сюда немногие. В новостях можешь поагитировать дав ссылку в комментах. Местные ссылки не банятся.
www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=question&id=112
Спасибо. На самом деле интересный вопрос для меня. Уже какое-то время засел в голове, а обсудить не с кем.
Какой бы не был долгоживущий водород, он ведь расходуется на производство других элеменов. А запасы его никак не восполняются? Значит его во вселенной все меньше и меньше. Значит новых звезд будет образовываться все меньше. Старые звезды будут постепенно умирать, а выделенного водорода будет не хватать на оюразование новых звезд. И вселенная потухнет?
Такова жизнь, так сказал бы француз, happy endа не будет, Вселенная погибает в любом сценарии, эволюцией это назвать трудно.
Почитай ниже во втором- третьем или четвёртом вопросе есть нечто созвучное про развитие Вс- й.
Может дяденька учёный и заругается прочитав мои представления о будущем Вселенной и возможно будет прав, но я здесь для того, что бы пообщаться, а не совершать ежедневные открытия. Имею право(не совершать ежедневные открытия)!
Водород появился из кварк-глюоной плазмы. Когда давление после БВ ослабевало кварки стали образовывать протона, а глюоны их скреплять. Однако на современных коллайдерах эту плазму получают, следовательно и водород можно собрать из других, более сложных элементов. Не знаю, происходит ли это в реальности.
Имею в виду не в реальности, а в природе 🙂 Без человека. Должно создаваться похожее давление, однако так, чтобы то, что создает его не было черной дырой, и материал мог вылетать в наружу и формировать наш водород.
То есть, если и создается новый водород, то в таких местах, о гипотетическом существовании которых даже речи не идет. Получается так?
Как я понимаю, протон водорода состоит из кварков, кварк — это частица, обладающая массой. А из чего состоит кварк? Или как он появился? Как вообще появилась частица, обладающая массой из безмассовой энергии?
Откуда взялось вещество — наука не знает. И не узнает по той причине, что давным-давно все оно имело нулевой импульс и одну и ту же координату, поэтому никакой информации о том, что было раньше не сохранилось. Мы принимаем существование пространства, вещества и времени как факт.
Кварк — элементарная и неделимая частица. Так же, как и глюон и лептон. По крайней мере по последним данным.
Условия для образования водорода были сразу после БВ. Есть ли они где-то сейчас за пределами Большого Адронного Коллайдера — не знаю.
Я думаю что большие запасы водорода могут быть на окраине Вселенной.Если учесть что расширение было быстрым ,то не вступивший в образование материи водород был оттеснён на окраины.
А если В расширяется на окраинах со скоростью света или быстрее, то эти запасы бесполезны.
Ну Вселенная-это ещё не мы в центре.Возможно бесполезны для нашего места,а в другом месте как раз пригодятся.
А ещё,чисто моё.а не научное предположение.Существует обратное движение материи,и водород с окраин может возвращаться.Такой Вселенский круговорот.Ведь на окраинах я думаю пространство в первозданном виде,возможно там пополняются запасы водорода.
Дальше всех улетели излучения. Водород не может двигаться ни с равной ни с большей скоростью, чем световая. Strekoza, так или иначе, на человечества водорода хватит 🙂
Virous: Однако на современных коллайдерах эту плазму получают, следовательно и водород можно собрать из других, более сложных элементов.
Вы имеете ввиду РАЗОБРАТЬ более сложные элементы и получить водород?
Да, так и есть. Сначала разобрать до состояния микса из кварков и глюонов, а после собрать в водород.
Strekoza, он говорит, что его много, нет не так,- О-о-очень много!
Воду например можно разложить на Н и О, не проблема, а вот создать атом водорода не через разрушение, а через создание из элементарных частиц. вообщем- то я повторяю ваш коммент : Во время зарождения Вселенной (БВ) и образования водорода, в первые мгновения существовали условия достаточные для образования и неповторимые сейчас, в следствии расширения Вс-й, падения плотности вещества и температуры.
А как из водорода образуется гелий? У атома водорода 1 а.е.м. а у гелия 4 а.е.м. Значит гелий не образуется напрямую из 2-ух атомов простого водорода. Откуда же берутся еще 2 а.е.м. — 2 нейтрона?
Strekoza, нейтроны где-только не летают в открытом космосе.
Исчерпывающий ответ :((( Вирус, расскажите принцип синтеза гелия из водорода. Пожалуйста.
Я думаю в цепи преобразования водорода в гелий,два протона стали нейтронами.
У двух атомов водорода — 2 протона. У гелия — 2 протона и 2 нейтрона. Елена, не получается. Может в синтезе учавствует тяжелый водород?
Или надо 4 простых водорода для одного гелия.
Просто мне кажется цепочка превращения длиннее.Наверное всё-таки сначала эволюция водорода,а потом гелий.
Рассказываю. Процесс превращения водо рода в гелий называется протон-протонным циклом. Он проходит в три этапа:
1)Два ядра атома водорода сливаются. При этом один из протонов «разваливается» на позитрон (антиэлектрон) и нейтрон. Получается ядро водорода-2 и позитрон.
2)Затем получившийся микс сливается с еще одним ядром атома водорода. Получается Гелий-3.
3)2 ядра Гелия-3 сливаются друг с другом, образуя два свободных протона и ядро Гелия-4.
1. Куда делся позитрон?
2. Что происходит дальше с двумя свободными протонами?
3. Где масса, которая превращается в энергию? Эти 2 протона?
1)Улетел, оттолкнувшись от ядра. Он тут не важен. Его все равно ни одно ядро не примет.
2)Они реагируют дальше. Цепная реакция.
3)Про энергию я не написал просто. На первом этапе выделяется ЭМ волна.
Strekoza, Что так интерес иссяк ?
«Мы конечно в этом не очень разбираемся, но ты спрашивай, а то откуда обо всём этом узнаешь».-цитата из кинофильма Ералаш, парам-тарам-пам фью-ю-ють ♪-♪-♫!
Несколько позже увидел ваше размышление о синтезе гелия.
«. При этом один из протонов «разваливается» на позитрон (антиэлектрон) и нейтрон. »
В корне не верное утверждение: Всё наоборот — нейтрон может «равалиться» на протон и электрон. Но никак не наоборот. Два + не могут так просто вместе сжаться, без последствий. В ядре гелия два протона с + уравновешиваются двумя электронами с — на орбите вокруг них.
Очередной «косяк» Virousа :).
Strekoza, вы задали фундаментальный вопрос о синтезе гелия, ит он очень даже не простой! Это довольная длинная цепочка различных превращений материи.
Если бы учёные до конца в деталях разобрались бы с этим процессом, то, я думаю, сумели бы создать термоядерный синтез в земных условиях. Но не всё так просто, однако.
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.
Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль — воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.
Источник