Самые наиболее распространенныемифы о космосе

Наблюдаем из космоса

Рассматривать светило без защиты для глаз, даже находясь на Земле, — дело опасное. Яркий солнечный свет может привести к ожогу роговицы. Поэтому простым наблюдателям очень сложно сказать, какого цвета Солнце на самом деле. Но снимки из космоса однозначно отвечают, что наша звезда белая.

Из курса физики известно, что, как такового, белого цвета не бывает. Это результат смешения всех оттенков спектра от красного до фиолетового. Светимость белым светом обусловлена эффективной цветовой температурой Солнца, составляющей 5780 кельвинов.

Почему же Солнце желтого цвета на Земле? Атмосфера нашей планеты сильно рассеивает звездные лучи. Кроме того, воздушная оболочка поглощает коротковолновое излучение (фиолетовый, синий, голубой и зеленый оттенки спектра) и перед нами светило предстает в желто-оранжевом окрасе. Интенсивно красной звезда становится на закате и в период рассвета, когда ее свет сильнее преломляется в атмосфере. Также чем сильней загрязнена атмосфера, тем краснее будет казаться солнечный круг. Бело-голубой оттенок он может принять в безоблачную погоду, находясь в самом зените.

Свет других звезд

Мы уже узнали, что настоящий цвет Солнца – белый. И в этом главную роль играет температура его поверхности. Оказывается, чем ниже цветовая температура, тем краснее будет выглядеть светило. Примером тому служат красный карлики и гиганты. Первые имеют массу в десятки раз меньшую, чем солнечная, а их температура не превышает 3500 кельвинов. Это самые холодные звезды Вселенной.

С красными гигантами ситуация обстоит иначе. Это светила, чья масса и диаметр превышают солнечные параметры. Но их поверхностная температура стала меньше из-за полного сгорания внутренних запасов водородного топлива. Расширяясь, они сжигают окружающий их гелий и становятся холодней.

Звезды, имеющие температуру выше 6000 кельвинов, уходят в сине-голубую часть спектра. Самые горячие – голубые сверхгиганты – могут разогреваться до 50-60 тысяч кельвинов. Их светимость превышает светимость желтых карликов в десятки тысяч раз. К этому спектральному классу относятся Ригель, Гамма Парусов, Тау Большого Пса, Дзета Кормы.

Белым светом Солнце будет светить не всегда. Растрачивая запасы водорода в ядре оно превратится в красного гиганта, а после его взрыва вновь станет белым. При этом размеры его сократятся в сотню раз. Так оно будет сиять еще долго, постепенно остывая, и через миллиарды лет станет окончательно черным.

Секрет звезд

 

Эксперты отмечают, что на самом деле звезды в космосе отлично видны: они не мерцают, не мигают, не дрожат, а светятся ровно и спокойно. Перед космонавтами простираются тысячи сияющих объектов, которые поражают воображение. Чтобы их увидеть, не нужны специальные устройства – все как на ладони.
Мнение, что в космосе не видно звезд, основывается на особенностях фотосъемки. Дело в том, что при попытке сделать снимок, к примеру, на обычный смартфон человека постигнет неудача: матрице телефона не хватит чувствительности, чтобы запечатлеть всю красоту.
Для получения полноценного фото, где будут видны даже самые тусклые звезды, необходимо делать снимок с большой экспозицией. То есть долгое время держать затвор камеры открытым, чтобы накопить свет от небесных объектов. На моментальном снимке вряд ли появится хоть одна звезда.

Как поймать звезду на фото

Проблемы с освещением

Звезды отчетливо видны в пространстве. На самом деле мы можем видеть их лучше из космоса, чем через нашу плотную атмосферу. Именно поэтому ученые продолжают посылать туда телескопы.

Причина, по которой звезды не видны на фото, имеет гораздо больше общего с самой фотографией, чем с астрономией.

Звезды достаточно тусклые по сравнению со светом, отраженным от Земли и Луны. Для того чтобы делать хорошие снимки в космическом пространстве, необходимо иметь высокую скорость затвора и очень короткую экспозицию. Это значит, что наша планета и Луна отчетливо видны, но звезды часто не проявляются на фото.

Скорость движения

Помимо необычных условий освещения в космическом пространстве, есть еще один фактор, который требует быстрого времени реакции камеры. МКС перемещается на скорости 8 километров в секунду, которая отлично подходит для пребывания на орбите, но фото в таком случае получаются смазанными.

Особенности оборудования

Проблема заключается не только в этом. Попробуйте сфотографировать ночное небо на свой смартфон. Сколько звезд вы видите? А что произойдет, если вы попытаетесь сфотографировать что-то на переднем плане? Сможет ли ваша камера при этом уловить также звезды на заднем плане?

Именно эти причины заставляют астрофотографов использовать весьма дорогостоящее оборудование, оптимизированное для выполнения конкретной задачи, и тщательно планировать погодные условия и время экспозиции.

Но даже если звезды часто не видны на всех фотографиях, видео и онлайн-трансляциях, есть много красиво снятых изображений, показывающих звезды, и даже Млечный Путь, снятых благодаря МКС, которые находятся в общем доступе, так что вы можете увидеть их в любой момент.

Почему солнце не может осветить космос?

Опытные физики давно нашли ответ на этот вопрос. Весь секрет в том, что Землю окружает атмосфера, наполненная молекулами кислорода. Они отражают направленный в их сторону солнечный свет, действуя как миллиарды миниатюрных зеркал. Подобный эффект создает впечатление голубого неба над головой.

В космическом пространстве слишком мало кислорода, чтобы отражать свет даже от самого близкого источника, поэтому как бы сильно ни светило Солнце, его будет окружать пугающая черная мгла.

Парадокс Ольберса

После его смерти об этом временно забыли. В XIX веке, при жизни астронома Вильгельма Ольберса, об этой загадке опять вспомнили. Его настолько взволновала эта проблема, что вопрос о том, почему в космосе темно, если светят звезды, назвали парадоксом Ольберса. Он нашел несколько возможных ответов на этот вопрос, но в конце концов остановился на той версии, которая говорила о пыли в космическом пространстве, которая плотным облаком закрывает свет большинства звезд, поэтому они не видны с поверхности Земли.

После смерти астронома ученые узнали, что от поверхности звезд отходят мощные излучения энергии, которые могут нагреть температуру окружающей пыли до такой степени, что она начнет светиться. То есть облака не могут стать помехой для звездного света. Парадокс Ольберса получил вторую жизнь.

Исследователи космических пространств пытались его изучить, предлагая другие варианты ответа на животрепещущий вопрос. Наиболее популярной была версия о зависимости звездного света от расположения его носителя: чем дальше звезда, тем слабее излучение от нее. Этот вариант не получил продолжения, так как звезд бесконечное множество, от них должно быть достаточно света.

Но каждую ночь небо темнеет. Другое поколение астрономов доказало, что Диггс и Ольберс ошибались в своих предположениях. Эдвард Гаррисон, известный исследователь космических явлений, стал создателем книги «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он заложил в нее другую теорию, которой придерживаются по сегодняшний день. Если верить ей, то звезд не хватает для постоянного освещения ночного неба. На самом деле их ограниченное количество, они имеют свойство кончаться, как и наша Вселенная.

Бесконечное количество звезд — миф или реальность?

Из этой же теоремы можно сделать вывод, что свет от звезд будет направлен во все стороны и достигнет земной поверхности независимо от их расположения. То есть безграничная Вселенная, наполненная постоянно сверкающими звездами, имела бы яркое небо в любое время суток.

Роль Большого Взрыва

Но ученые имеют свое мнение, которое основывается на Большом Взрыве — именно после него началось формирование планет. Да, за пределами Земли есть множество галактик и отдельных звезд, но их свет еще не достиг нас, так как с момента взрыва с астрономической точки зрения прошло не так много времени. Из этого следует, что процесс развития Вселенной еще не закончен, и космические процессы могут влиять на расстояние между планетами, отдаляя момент, когда их свет будет виден с земной поверхности.

Астрофизики считают, что причина Большого Взрыва в том, что в прошлом у Вселенной была более высокая температура и плотность. После взрыва показатели начали падать, что позволило запустить процесс формирования звезд и галактик, поэтому сегодня их не удивляет тот факт, почему в космосе темно и холодно.

Телескоп как способ увидеть прошлое звезд

Для примера можно вспомнить Андромеду. Если отправиться к ней с Земли, то путешествие займет 2 300 000 световых лет. Значит, свет, который она излучает, добирается до нашей планеты за этот промежуток времени. То есть мы видим эту галактику такой, какой она была два с лишним миллиона лет назад. И если вдруг в космическом пространстве произойдет катастрофа, которая уничтожит ее, то мы об этом узнаем через такой же промежуток времени. Кстати, свет Солнца доходит до поверхности земли через 8 минут после начала пути.

Современный процесс развития технологий затронул телескопы, позволяя сделать их более мощными, чем первые экземпляры. Благодаря этому свойству люди видят свет от звезд, который начал идти к Земле практически десяток миллиардов лет назад. Если вспомнить возраст Вселенной, составляющий 15 миллиардов лет, то цифра производит неизгладимое впечатление.

Настоящий цвет космоса

Только узкий круг специалистов знает о том, что с помощью электромагнитных приборов можно увидеть совершенно другие оттенки космоса. Все небесные тела и астрономические явления, включая вспышки сверхновых звезд и моменты удара друг о друга облаков, состоящих из газа и пыли, излучают яркие волны, которые могут уловить специальные устройства. Наши глаза не приспособлены для таких действий, поэтому людей удивляет, почему в космосе темно.

Если дать людям возможность видеть электромагнитный фон окружающей среды, то они бы увидели, что даже темное небо очень яркое и богатое на цвета — на самом деле черного пространства нигде нет. Парадокс в том, что в этом случае у человечества не появилось бы желания исследовать космическое пространство, и современные знания о планетах и далеких галактиках так и остались бы неизученными.

Удаленность звезд

Однако уже после Ольберса было рассчитано, что звезды излучаемой ими энергией способны разогреть любую пыль так, что она сама начнет светиться. Тогда ночное небо, казалось бы, светлым от светящейся пыли. Все вернулось на круги своя — да, парадокс. Ученые разрабатывали другие теоретические объяснения. Например, удаленные звезды светят слабее, чем ближе расположенные, поэтому свет от далеких звезд или очень слаб или просто не виден. Однако это объяснение неудовлетворительно, потому что если звезд бесчисленное множество, то света все – таки должно хватить. Небо все равно должно быть светлым.

Почему космос черный несмотря на свет звезд

Таинственная чернота космоса — истинная загадка, о которой ученые спорили многие сотни лет. Почему звезды нашей Вселенной все вместе не светят ровным слепящим светом? Почему небо черное именно ночью? Астроном Томас Диггс заинтересовался этим вопросом в 16 веке. Диггс был убежден, что Вселенная не имеет ни конца, ни края и бесконечно простирается во всех направлениях, что Вселенная существует вечно и пребудет вечно и что во Вселенной неисчислимое количество звезд.

Почему небо голубое, если в космосе тьма

Лишь современные технологии справились с задачей. Оказывается, дело в атмосфере нашей планеты, наполненной большим количеством кислорода. Он отражает солнечный свет, как зеркало. Таким образом создается эффект голубого неба, что невозможно в космосе, где крайне мало кислорода.

Свет там не отображается даже от источника, расположенного ближе всех. И каким бы ярким не было Солнце, все равно ему суждено быть окруженным темной космической мглой.

Каково пространство космоса

При помощи электромагнитной аппаратуры можно узнать реальный цвет космического пространства и его оттенки. Все небесные тела и происходящие во Вселенной явления излучают яркие волны. Чтобы увидеть их, необходим прибор, ведь глаза человека не приспособлены для этого. Поэтому космос для нас всегда темный.

Если бы у людей имелась возможность увидеть электромагнитный фон, имеющийся у окружающей среды, тогда они бы заметили, что даже в ночное время наше небо на самом деле очень яркое.

С Земли можно увидеть галактики невооруженным глазом

С Земли невооруженным глазом мы можем увидеть целых четыре галактики: в Северном полушарии видны наш Млечный Путь и Андромеда (М31), а в Южном – Большое и Малое Магеллановы Облака.
Галактика Андромеды – самая крупная из ближайших к нам. А вот если вооружиться достаточно большим телескопом, можно увидеть еще много тысяч галактик. Они будут видны как туманные пятна различной формы.

Глядя на ночное небо, мы смотрим в прошлое

Когда мы смотрим в ночное небо и видим привычные нам звезды, мы действительно заглядываем в прошлое.

Это происходит оттого, что на самом деле мы видим свет, посланный очень далеким объектом много лет назад. Все звезды, которые мы видим с Земли, находятся на расстоянии многих световых лет от нас. И чем звезда дальше, тем дольше добирается до нас ее свет.

Например, галактика Андромеды находится в 2,3 миллиона световых лет от нас. То есть ровно столько идет до нас ее свет. Галактику мы видим такой, какой она на самом деле была 2,3 миллиона лет назад. А наше Солнце мы видим с опозданием в восемь минут.

В космосе не абсолютная тишина

Наши уши воспринимают колебания воздуха, а в космосе из-за безвоздушной среды мы действительно не сможем услышать никаких звуков.

Но это не значит, что их там нет. На самом деле даже разреженный газ или вакуум может проводить неслышный для нашего уха звук очень большой длинной волны. Его источником могут стать столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых.

Слышать такие электромагнитные волны мы, конечно, не можем. А вот у некоторых космических кораблей есть инструменты, способные захватывать радиоизлучение, а ученые, в свою очередь, могут преобразовать его в звуковые волны. Например, здесь мы можем послушать «голос» гиганта Юпитера, сделанный космический аппаратом Кассини в 2001 году.

Какая температура в космосе

На самом деле наше обычное представление о температуре к космическому пространству не совсем применимо. Температура – это состояние вещества, а его в открытом космосе, как известно, практически нет.

Но все же космическое пространство не безжизненно. Оно буквально пронизано излучением от самых разных источников – столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых и многого другого.

Считается, что температура в открытом космосе стремится к абсолютному нулю (минимальному пределу, которое может иметь физическое тело во Вселенной). Абсолютный нуль температуры является началом отсчета шкалы Кельвина или минус 273,15 градуса по Цельсию.

Важную роль в формировании температуры космоса играют планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы, космическая пыль и многое другое. Из-за этого температура может колебаться. Кроме того, вакуум – это отличный теплоизолятор, что-то вроде огромного термоса. А из-за того, что в космосе отсутствует атмосфера, предметы в нем нагреваются очень быстро.

Например, температура тела, помещенного в космосе вблизи Земли и находящегося под лучами Солнца, может повыситься до 473 градусов Кельвина, или почти 200 по Цельсию. То есть космос может быть и горячим, и холодным, смотря в какой его точке измерять.

Как выглядит поверхность Солнца?

Новый телескоп, построенный для изучения Солнца, выпустил свои первые снимки, и они просто захватывают дух. Фотографии показывают поверхность Солнца в самых мельчайших деталях, которые мы когда-либо видели — раскрывая конвективные гранулы размером с Техас и крошечные магнитные особенности солнечной поверхности, которые простираются далеко в космос.

Несмотря на всю зрелищность представленных изображений, фотографирование солнечной поверхности не является главной задачей телескопа. Так, с помощью устройства ученые надеются лучше понять динамику эволюции Солнца, а также то, как происходящие на звезде процессы влияют на жизнь на Земле.

Особый интерес для ученых представляют запутанные плазмой магнитные поля Солнца, способные привести к возникновению на Земле солнечных бурь, которые, в свою очередь, могут вывести из строя всю электронную технику на планете. Менее мощные солнечные бури также могут влиять на коммуникационные и навигационные системы, но уже в гораздо меньшей степени, создавая при этом великолепные полярные сияния, которые можно увидеть в высоких широтах. Однако несмотря на весь уровень знаний, который человечество смогло приобрести за все время изучения солнечной активности, наши способности к предсказанию космической погоды остаются крайне ограниченными, что может привести к весьма неприятным последствиям планетарного масштаба. Ученые надеются, что телескоп Inouye поможет справиться с подобным недоразумением, предоставив большое количество необходимой информации о процессах, происходящих в ближайших окрестностях нашей звезды. Помощью для телескопа в этой нелегкой задаче может оказаться набор современных инструментов, большая часть из которых на сегодняшний день еще не подключена. Одним из таких устройств может стать криогенный спектрополяриметр ближнего инфракрасного диапазона (CryoNIRSP), предназначенный для измерения магнитного поля звезды в ее короне. Другим ультрасовременным прибором будет выступать дифракционно-ограниченный ближний ИК спектрополяриметр (DL-NIRSP), направленный на изучение магнитных полей и их поляризации.

Изначальный цвет Вселенной — по версии исследователей

Миллиарды лет как материал для анализа

Как производить кислород в космосе?

Дефицит кислорода является одним из самых главных препятствий в освоении дальнего космоса. Земля – это единственное место, где объемы этого газа достаточны для выживания человечества, но необходимость брать с собой большие запасы этого важного для жизни элемента в дальние космические полеты будет очень затратной и непосильной задачей. Например, на той же Международной космической станции запаса кислорода восполняются за счет электролиза воды (разложения ее на водород и кислород). Этим на МКС занимается система «Электрон», расходующая 1 кг воды на человека в сутки. Запасы кислорода также время от времени пополняются в ходе грузовых миссий к орбитальной станции. Есть мнение, что когда начнется терраформирование Марса, электролиз станет одним из способов добычи кислорода для марсианских колонистов, однако технологий таких у человечества пока нет, поэтому думать об этом рано.

Поэтому ученые из Калтеха решили найти в рамках своего исследования иной метод производства кислорода. В итоге они пришли к созданию реактора, который, если говорить простыми словами, берет и удаляет из формулы «CO2» (диоксида углерода) «С» (углерод), оставляя только кислород. Исследователи обнаружили, что если разгонять и ударять молекулы диоксида углерода об инертные поверхности, такие как золотая фольга, то их можно расщепить на молекулярный кислород и атомарный углерод.

Ученые говорят, что их реактор работает по принципу ускорителя частиц. Сперва молекулы CO2 в нем ионизируются, а затем ускоряются с помощью электромагнитного поля, после чего сталкиваются с золотой поверхность. В текущей форме установка обладает весьма низким КПД: на каждые 100 молекул CO2 она способна производить порядка одной-двух молекул молекулярного кислорода. Однако исследователи обращают внимание на то, что их реактор доказал, что данный концепт производства кислорода действительно возможен и в будущем может стать масштабируемым.

Исследователи поясняют, что подобная реакция производства кислорода в космосе может происходить и естественным образом. Разработка концепта началась с попытки объяснить неожиданное открытие молекулярного кислорода на кометах. После того, как космический аппарат «Розетта» обнаружили газ, вырывающийся с поверхности кометы 67P/Чурюмова — Герасименко, ученые изначально предположили, что этот кислород находился в ней замороженном состоянии миллиарды лет, фактически со времен формирования Солнечной системы, то есть в течение примерно 4,6 миллиарда лет. Но эта гипотеза оставалась до сих пор весьма спорной, поскольку такой «замороженный» молекулярный кислород должен был обладать весьма высоким химическим потенциалом и вступать во взаимодействия с другими компонентами вещества кометы, согласно мнению ряда ученых.

Однако в 2017 году команда Колтеха предложила другое объяснение. Профессор Калифорнийского технологического института и специалист по молекулярному инжинирингу Константинос Гиапис обратил внимание на химические реакции, протекающие на поверхности кометы 67P/Чурюмова — Герасименко, поскольку они показались ему весьма похожими на те реакции, которые он изучал в лаборатории на протяжении свыше 20 лет. Ученый предположил, что хорошо изученный им механизм, состоящий в том, что атомарный кислород вещества кометы превращается в молекулярный кислород под действием бомбардирующих поверхность молекул воды, также содержащих один атом кислорода, хорошо применим в сфере астрофизики для объяснения данных, полученных учеными миссии «Розетта». Это и вдохновило ученых на разработку реактора.

Зачем производить кислород в космосе?

В будущем реактор может использоваться для производства кислорода для астронавтов, которые будут летать на Луну, Марс и за их пределы. На Земле подобная установка с учетом масштабов тоже может оказаться весьма полезной, ведь она сможет снижать концентрации диоксида углерода в атмосфере и перерабатывать их в кислород, тем самым помогая в борьбе с глобальными климатическими изменениями. Однако ученые отмечают, что для практической фазы их установка пока не готова.

«Окончательное ли это устройство? Нет. Может ли это устройство решить вопрос с Марсом? Нет. Однако это устройство доказывает один ранее предложенный концепт, казавшийся невозможным», — прокомментировал Константинос Гиапис, глава исследовательского проекта.

Земля и ее атмосфера

Если говорить о нашей планете Земля, то существует большое количество молекул, атомов, частиц, которые составляют нашу атмосферу. В воздухе по объему имеется около 78,09 % азота, 20,95 % кислорода, 0,04 % диоксида углерода и т. д. На основании плотности молекул на разных уровнях ученые делят атмосферу на пять основных слоев:

1. Тропосфера: от 0 до 12 км над уровнем моря.
2. Стратосфера: от 12 до 50 км.
3. Мезосфера: от 50 до 80 км.
4. Термосфера: от 80 до 700 км.
5. Экзосфера: от 700 до 10 000 км.

Эти слои существуют, потому что гравитация Земли притягивает к себе все молекулы. Собственно, этот факт и объясняет, почему воздух не улетает в космос вместе с атмосферой. Плотность молекул тропосферы высока, потому что это слой, который находится ближе всего к поверхности Земли, а значит, влияние силы тяжести на молекулы очень велико. Однако если мы будем подниматься все выше и выше и таким образом отдаляться от поверхности Земли, эффект гравитации уменьшится со временем, а вместе с этим снизится и плотность воздуха. Поэтому слой экзосферы имеет, по сравнению со слоем тропосферы, крайне низкий процент содержания молекул.

Теперь перейдем непосредственно к вопросу о том, почему в космосе нет воздуха. Собственно, с точки зрения физики и астрономии этот вопрос не на 100 % корректно сформулирован. Дело в том, что воздух присутствует даже в космосе. Единственное замечание — такой воздух не подходит ни для каких живых существ. Также стоит уточнить, что когда мы думаем над вопросом о том, почему в космосе нет воздуха, имеем ли мы в виду под словом «космос» непосредственно пустое пространство или атмосферу других планет?

Действительно ли в космосе нет воздуха?

Так, если мы говорим об атмосфере других планет, то стоит отметить, что каждая планета имеет свою собственную гравитацию. Эта гравитация также зависит от массы планеты, потому что это не что иное, как сила, влияющая на степень искривления пространства-времени. Чем больше масса тела (планеты или звезды), тем выше степень искривления. Это также значит, что чем больше масса тела, тем сильнее гравитация. На других планетах соотношение плотности молекул в различных слоях атмосферы и силы гравитации идентично природе отношений гравитации и атмосферы на планете Земля.

Итак, плотность молекул воздуха будет более высокой у поверхности планеты, а уменьшаться показатель плотности будет при движении вверх. Однако для существования живых организмов на этой планете состав молекул воздуха должен быть сбалансированным, подобно тому, что на Земле.

Но если говорить о пустом пространстве космоса, которое мы называем вакуумом, то следует также сказать, что на самом деле это совсем не вакуум. Потому что даже пустое пространство — это что-то. В нем также имеются молекулы водорода и некоторые другие частицы. Но плотность этих молекул и частиц крайне ничтожна, потому что на них не оказывает сильного влияния гравитационное поле какого-нибудь небесного объекта.

По этой причине мы говорим, что в космосе нет воздуха. Но на самом деле это неправда. В космическом пространстве все же существуют некоторые частицы.

Объяснение для детей: почему в космосе нет воздуха

Представьте себе большую пустую комнату (например, размером с город). Теперь вообразите, что вы оставили в ней муравья. Вероятность того, что вам удастся его найти, равна 1/1000000000. Вселенная — такая же комната, а поскольку газ имеет тенденцию занимать все свободное пространство, молекулы его отдаляются далеко друг от друга — их плотность крайне мала.

Это словно капля чернил в океане — ее не видно, она ни на что не влияет. Стоит отметить, что на самом деле из атмосферы Земли все-таки выходит определенный процент воздуха, который, попадая во вселенную, не оказывает никакого значительного эффекта на космическое пространство.