Чердак. Только физика, только хардкор! - Дмитрий Побединский

Но что насчет будущего? С развитием техники нам же наверняка откроются новые горизонты? Оказывается, нет. Существует теоретический предел, дальше которого мы никогда не сможем увидеть, как бы наша техника ни совершенствовалась и какие бы телескопы мы ни запускали.

Вселенная расширяется, и чем дальше точка пространства, тем быстрее она от нас удаляется. И наверняка есть такое расстояние, на котором объекты удаляются от нас со скоростью света. Это расстояние называют сферой Хаббла, и все объекты, которые находятся на ней, движутся быстрее скорости света. Нынешний радиус сферы Хаббла – 13,8 млрд световых лет.

Поэтому все излученные фотоны не смогут нас достигнуть, и мы никогда не увидим этих объектов. Это как будто вы идете по эскалатору вниз, а он движется вверх, причем с одинаковыми скоростями. Таким образом, вы остаетесь на месте и никогда не дойдете до конца эскалатора.

Но все-таки сфера Хаббла не ограничивает область пространства, которую мы можем увидеть. Давайте представим себе галактику, которая находится за сферой Хаббла. Она испускает фотон, однако он удаляется от нас, потому что сама галактика и все пространство движутся от нас быстрее скорости света. Но сфера Хаббла расширяется, и через какое-то время фотон может попасть внутрь нее и начать движение уже к нам! И таким образом мы увидим эту галактику.

То есть существует сверхсветовая область пространства, из которой фотоны смогли попасть в сферу Хаббла и достичь нас, поэтому мы видим эти объекты. Эта область ограничена так называемым горизонтом частиц, и все, что находится дальше него, действительно невозможно увидеть.

Горизонт частиц образует сферу, и самые дальние объекты, которые теоретически могут быть видны, находятся от нас очень далеко. Дело в том, что пока их свет летел до нас, вселенная существенно расширилась и они улетели очень далеко – на 46 млрд световых лет. Жаль, что такие объекты заслоняет непрозрачный реликтовый фон, который находится сейчас на расстоянии около 44 млрд световых лет. Если в будущем астрономы научатся регистрировать реликтовые нейтрино, то это позволит заглянуть практически до горизонта частиц и увидеть, что происходило сразу после большого взрыва!

Так что границу видимой вселенной очерчивает горизонт частиц. И хоть вселенная бесконечна, мы никогда не сможем заглянуть во все ее уголки. Пока мы остаемся на Земле, мы видим только часть Вселенной.

Но, я уверен, это лучшая ее часть.

5.6. Зачем нужен високосный год?

Всем известно, что каждый четвертый год длится 366 дней, потому что в нем есть один добавочный день – 29 февраля. Но зачем это нужно? Неужели за многовековую историю астрономических наблюдений ученые не придумали более простого и удобного способа летоисчисления?

Давайте мысленно перенесемся в 31 декабря: елка, магазины, подарки, «Ирония судьбы»… Так, не отвлекаться! У нас очень важная миссия: в тот момент, когда куранты пробьют ровно 12, мы поставим в космосе воображаемый флажок, а лучше елку, которая будет неподвижна относительно Солнца. И дальше мы будем жить своей обычной жизнью, ходить на работу, готовиться к ЕГЭ, смотреть видеоролики в Интернете. Через 365 дней, когда куранты снова будут бить 12, окажется, что необходимо около 6 часов, чтобы долететь до того места, где мы оставили нашу космическую елку в прошлом году. Поэтому, если вы хотите праздновать Новый год абсолютно там же, где и раньше, это необходимо делать около 6 утра.

Так что весь следующий год Земля бежит с 6-часовым отставанием от нашего времени. В следующем году ситуация повторяется, и отставание составляет уже 12 часов. На третий год отставание – 18 часов, и на четвертый год, когда отставание составляет 24 часа, мы, такие великодушные, даем еще один день Земле, чтобы она все-таки долетела до того места, где стояла наша елка. Тогда она проходит мимо нее ровно в полночь. А потом все повторяется.

Но и это только приблизительно. Если подождать 100 лет, то окажется, что мы очень много себе позволяли, добавляя каждые 4 года один день, и слишком сильно убежали с того места, где изначально проводили Новый год. Поэтому каждые 100 лет високосный год отменяется.

Представьте себе, и этой точности оказалось недостаточно! И каждые 400 лет, мы, несмотря на запрет, проводим високосный год. Таким образом, календарный год в среднем длится 365,2425 суток, что очень близко к реальному значению в 365,242799. Это григорианский календарь, и сейчас практически все им пользуются. Однако до него был юлианский календарь, в котором високосный год каждые 100 лет не отменялся. Его ввел сам Юлий Цезарь, и где-то в XVI веке люди почувствовали, что что-то не то. Начали разбираться, а там инквизиция и все такое… просто ужас! И оказалось, что ошибка календаря составила 10 дней. Поэтому было решено все даты сдвинуть на этот промежуток времени. Подумать только, когда-то было после 4 октября сразу 15-е! Интересно, как зарплату выдавали, стипендию… Но некоторые до сих пор используют юлианский календарь, который на данный момент сдвинут относительно григорианского на 13 суток. Именно поэтому православные Рождество и Пасха не совпадают с католическими. Исторические даты пишутся по старому стилю и по новому стилю. Именно благодаря этому мы празднуем старый Новый год.

365 + 0,25 − 0,01 + 0,0025

365 + 1/4 + 1/100 + 1/400

И еще один интересный факт: оказывается, существует високосная секунда. Казалось бы, вполне логично определить секунду, поделив сутки на 24, потом на 60 и еще на 60. Однако, ученые обнаружили крайнюю неравномерность вращения Земли, связанную с сейсмической активностью, покачиванием относительно оси вращения, приливами, отливами. Поэтому было решено определить секунду с помощью процессов, которые происходят в атомах. Эти процессы всегда происходят одинаково, хоть в научной обсерватории, хоть у вас на антресоли. Для этого подошел цезий-133. Он излучает очень стабильное излучение, и было принято 9 192 631 770 периодов этого излучения и взять за 1 секунду. Но так получилось, что эта секунда оказалась чуть мельче той, что рассчитывается по вращению Земли. Поэтому в сутках 86400, 002 секунды. Поэтому приблизительно каждые 500 дней приходится добавлять 1 високосную секунду. И с 1972 года было произведено 35 таких добавлений. Кстати, последнее добавление производили в июне 2015 года.

5.7. Исследования Плутона (данные на июль 2015)

Мы живем в эпохальное время и являемся свидетелями исторических, грандиозных событий. 14 июля 2015 года космический аппарат «Новые горизонты» приблизился к Плутону на минимальное расстояние в 12 500 км.

Что же в этом такого? Начнем с того, что впервые в истории космический аппарат подлетает к Плутону. Этому беспилотному кораблю потребовалось 9 лет, чтобы преодолеть 4,5 млрд километров и достигнуть столь отдаленного объекта Солнечной системы. Это самый быстрый объект, который люди запускали с Земли. Согласитесь, такое происходит не каждый день, не каждый год, а примерно… один раз в историю человечества!

Но что особенного именно в Плутоне (помимо того, что все остальные планеты уже изучены)? На что потрачены 650 млн долларов? Поверьте, необычностей хватает, это уникальный объект.

Плутон – очень маленькая планета. Россия не поместилась бы на Плутоне: его площадь меньше, чем площадь нашей страны. Он находится на огромном расстоянии от Солнца, оно там видно уже как точка, а не как диск. Со времени открытия в 1930 году он еще даже не совершил одного оборота вокруг Солнца! Его период обращения вокруг Солнца – 247,9 земных лет! Он резко отличается от предшествующих ему планет-гигантов приблизительно во всем, поэтому так интересен ученым.

Вообще говоря, Плутон сейчас за планету не считают. Его относят в разряд карликовых планет. Почему? В последнее время было открыто очень много космических объектов за орбитой Нептуна, которые по размеру схожи с Плутоном. Оказывается, это один из многих объектов, которые образуют так называемый Пояс Койпера, и то, что его открыли первым, не должно наделять его особыми полномочиями.

Это скопление ледяных глыб, карликовых планет, зародышей комет (чем-то похоже на пояс астероидов). Миллиарды лет они вращаются вокруг Солнца, и в них словно законсервированы секреты возникновения Солнечной системы. И изучив строение Плутона и его спутников, следы древних метеоритных бомбардировок, состав льдов, мы лучше сможем понять, как образовывалась Солнечная система. Так что Плутон интересен тем, что это крупнейший и ближайший представитель древнего пояса Койпера. Именно поэтому он так важен для астрономии.