О космосе. Там нет гравитации!
Все мы видели видеоролики о невесомых космонавтах на Международной космической станции. Они изящно (или иногда не очень) переворачиваются и плавают по помещениям станции. Поэтому люди часто делают вывод, что в космосе нет гравитации.
Но на самом деле если бы в космосе не было гравитации, космонавты не смогли бы вращаться вокруг Земли. Как когда-то доказал Ньютон, гравитация – это взаимное притяжение любых объектов, имеющих массу. Здесь, на Земле, мы ощущаем гравитацию как свой вес. Так проявляется притяжение между нашей собственной массой и Землей. Когда ракета находится в космосе, корабль и космонавты, которых она несет, находятся под действием земной гравитации. Независимо от того, где находятся тела, они имеют гравитационную связь с другими объектами. В том числе с самыми далекими звездами – какими бы слабыми эти силы не были. Каждый человек на Земле испытывает гравитационное притяжение всей Вселенной.
Но вернемся на космическую станцию. Космонавты (и сама станция) просто медленно падают на Землю. Или, если говорить более правильно, вокруг нее. Потому что траектория их падения замкнута и представляет собой окружность. Если вы когда-либо пользовались лифтом, который быстро спускается, то понимаете о чем идет речь.
Черные дыры – страшные монстры
Новостные каналы склонны описывать эти гравитационные колодцы так, как будто они являются огромными космическими пылесосами. «Черная дыра всасывает звездный материал со скоростью 30 процентов от скорости света», – провозгласил недавний заголовок журнала Discover. Сайт Futurism предложил руководство по выживанию для тех, кто каким-то образом «засасывается в черную дыру». А еще есть Бивис и Батхед. Они предупредили нас, что черная дыра скоро засосет всю Вселенную. Потом перемелет и отправит ее в ад, или что-то вроде того.
На самом деле черная дыра – это сгусток материи, сжатый в крошечном объеме. Он создает очень мощное гравитационное поле. В том месте, где гравитационное поле сильнее всего, даже свет, самая быстрая вещь во Вселенной, не может убежать от черной дыры. В результате этого эффекта черные дыры долгое время были трудны для изучения астрономами. Так как большая часть нашего понимания Вселенной основана именно на измерении света.
Сейчас мы точно знаем, что огромные массы черных дыр (где-то от десятков до миллионов раз больше массы нашего Солнца) экстремально искривляют пространство-время. Поэтому иллюстрации часто изображают их похожими на глубокие космические воронки. Если вы подойдете достаточно близко к одной из них, вы, безусловно, испытаете мощную гравитационную силу. Поэтому астрономы видят звезды, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Но гравитационное взаимодействие зависит от массы и расстояния. И не имеет никакого значения каким объектом оно вызвано.
Если можно было бы каким-то волшебным образом заменить наше Солнце черной дырой, которая имела бы точно такую же массу, как наша звезда, наша Земля продолжала бы вращаться именно там, где она сейчас и находится. И точно так же звезды в центре нашей галактики будут спокойно вращаться вокруг черной дыры миллионы лет. Без опасности быть втянутыми в нее. Нужно просто не подходить слишком близко.
Солнце желтое
Каждый ребенок тянется за желтым карандашом или маркером, если ему нужно нарисовать Солнце. Подобное восприятие приводит к такому описанию: «Желтое Солнце в нашем небе обеспечивает свет и энергию, необходимую для поддержания жизни на нашей планете». Это довольно простительно, учитывая, что даже астрономы называют Солнце «желтым карликом».
Но чтобы понять истинный цвет Солнца, нужно кое-что понимать о свете, который оно излучает. Свет, видимый человеческим глазом, – это визуализация лишь небольшой части энергии Солнца. Смешанный вместе, весь этот свет кажется белым. Но цвета радуги, от красного до фиолетового, – это разные части спектра солнечного света, которые могут видеть наши глаза. К тому моменту, когда солнечный свет попадает в человеческий глаз, он проделал большой путь по Солнечной системе и через атмосферу Земли. Она преломляет его, фильтрует и рассеивает, прежде чем он достигнет наших глаз. Поскольку более высокий уровень энергетики у синего цвета, он рассеивается сильнее. Поэтому свет, который достигает наших глаз, кажется желтоватым. Но в космосе Солнце показалось бы нам абсолютно белым.
Солнце горит
Когда вы описываете невероятно динамичную поверхность Солнца и раскрашиваете ее в желтые и оранжевые цвета, оно очень похожа на огонь. Возможно именно поэтому мы часто используем термины, связанные с огнем. Это позволяет более образно описать его. Астрономы часто говорят о том, что Солнце «сжигает» водород.
Однако в случае с Солнцем термин «горение» – это полное заблуждение. Никакого процесса сгорания с использованием кислорода, который помогает выпустить энергию топлива, не происходит. Звезды генерируют энергию путем слияния атомов глубоко в своих недрах. Эти реакции синтеза использует легкие элементы, такие как водород, и синтезирует из них более тяжелые элементы (например, гелий). Когда атомы водорода сливаются вместе, они выделяют энергию, которая в конечном итоге выходит из недр звезды, чтобы освещать Вселенную.
Через пояс астероидов будет сложно пролететь
Чтобы пролететь мимо Марса, направиться к Юпитеру и далее, нужно пройти через пояс астероидов. Это область пространства, в которой находится большое количество камней. Это выглядит очень опасно. По крайней мере для некоторых поклонников науки, которые пишут об этом на разных сайтах и форумах. Представления этих людей о поясе астероидов, вероятно, возникли после просмотра сцен из фантастических фильмов. Таких, например, как «Империя наносит ответный удар», где Хан Соло ловко управляет Тысячелетним Соколом, пролетая через опасное поле, усыпанное зубчатыми летающими валунами.
На самом деле мы успешно отправили множество межпланетных миссий для изучения внешней Солнечной системы. И при этом не потребовалось никаких хитростей и маневров уклонения. Хотя пояс астероидов действительно содержит много камней по сравнению с другими областями пространства, эти камни невероятно далеки друг от друга. Расстояния между ними в среднем составляют сотни тысяч километров.
Итак, если Вы когда-нибудь будете путешествовать с C-3PO, и он скажет, что «возможность успешной навигации по полю астероидов составляет примерно 3720 к 1», Вы можете сказать ему, чтобы он расслабился и наслаждался видами.