Каков размер наблюдаемой Вселенной в световых годах? SunPlanets. Мысли о гигантском размере Вселенной многих пугают. Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной.
Учёные рассчитали поперечник Вселенной
| Наука: Радиус видимой Вселенной | Размер нашей галактики, Млечного Пути, составляет приблизительно 100 тысяч световых лет, что является достаточно средним показателем среди всех спиральных галактик. |
| Учёные рассчитали поперечник Вселенной | На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. |
| ВЗГЛЯД / Космологи открыли свидетельства небольших размеров всей Вселенной :: Новости дня | Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). |
Вселенная уже не та: Что телескоп James Webb увидел в далёком прошлом
Гигантские размеры Вселенной, её тайны страшат и притягивают одновременно, словно магнит. Размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет,а это 4,324×10^26 м. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять.
Насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная целиком?
Облако водяного пара окружает сверхмассивную чёрную дыру, называемую Квазар, расположенную в 12 миллиардах световых лет от Земли. По словам учёных, это открытие доказало, что вода преобладала во Вселенной на протяжении всего её существования. Экстремально огромные сверхмассивные чёрные дыры в 21 миллиард раз больше массы Солнца Сверхмассивная чёрная дыра — это самый большой тип чёрных дыр в галактике, размером от сотен тысяч до миллиардов солнечных масс. Считается, что большинство, а может и все галактики, включая Млечный Путь, содержат в центре сверхмассивную чёрную дыру. Одна из этих, недавно обнаруженных монстров, весящая в 21 миллиард раз больше массы Солнца, является водоворотом звёзд яйцевидной формы. Она известна как NGC 4889 — самая яркая галактика в расползающемся облаке из тысяч галактик. Это облако находится в 336 миллионах световых лет от созвездия Волосы Вероники Coma Berenices. Эта чёрная дыра настолько велика, что вся наша Солнечная система поместилась бы там около дюжины раз. Млечный Путь 100.
Она может содержать как минимум столько же планет, 10 миллиардов из которых могут вращаться на орбите в пригодной для жизни зоне своих звёзд-родителей. По словам учёных, вовлечённых в изучение этого вопроса, этот кластер галактик является самым массивным, горячим и выделяющим больше рентгеновского излучения, чем любой другой известный кластер на этом расстоянии или даже дальше. Центральная галактика в середине Эль Гордо необычно яркая и обладает удивительными голубыми лучами в оптической длине волн.
При этом ограничение скорости света на него не действует, так как это ограничение лишь говорит о том, что сигналы о разных событиях не могут распространяться быстрее света, а в принципе сверхсветовые скорости в физике возможны. В итоге считается, что вся наблюдаемая нами Вселенная представляет собой сферу с центром в Земле и радиусом 46 млрд св. Увидеть более отдаленные области не позволяет как раз то самое ограничение скорости света. Оценить же размеры всей Вселенной, а не только ее наблюдаемой части, не представляется возможным.
Лишь самые общие соображения позволяют предполагать, что она всё же конечна. Многие ученые полагают, что вся Вселенная не должна иметь границ и она напоминает поверхность Земли.
Чтоб решать уравнение общей теории относительности, надо было что-то упростить. Еще лет 20 назад предполагалось, что Вселенная в среднем однородна, что все перепады плотности: планеты — пустота — звезды — пустота — чувствительны только в малых масштабах, но если взять большие куски пространства размером сотни миллионов световых лет, то где ни посмотри, они везде одинаковы.
То есть, представлялось, что Вселенная — это такой более-менее однородный кисель. Это, в принципе, недалеко от правды, но чем точнее мы наблюдаем, тем больше тонких различий замечаем в строении разных областей Вселенной. Последние несколько лет это стало уже напрягать космологов. Например, полет нового космического телескопа «Джеймс Уэбб», который летает третий год, выявил два непонятных свойства Вселенной.
Во-первых, в ней очень рано, почти сразу после начала расширения, сформировались первые звездные галактики. Мы всегда предполагали, что это должно было произойти позже. Гравитации нужно было определенное время, чтобы из однородного вещества создать плотные комочки звезд, а из них — галактики. Во-вторых, космологов озадачили гигантские черные дыры, которые давно обнаружились в центрах галактик.
Мы думали, что они постепенно набирали свою массу, поглощая окружающее вещество. Но «Джеймс Уэбб» и другие телескопы обнаружили, что гигантские, или сверхмассивные черные дыры, которые в миллиарды раз массивнее нашего Солнца, образовались довольно быстро после расширения Вселенной.
Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий. Материалы по теме.
Радиус видимой Вселенной
Размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет,а это 4,324×10^26 м. 4 миллиарда световых лет. — когда вселенной исполнилось примерно три года, диаметр Млечного Пути составлял сто тысяч световых лет.
Наблюдаемая Вселенная
| Астрономы открыли Большое кольцо неба, переворачивающее представления о Вселенной - МК | Предположительно возраст Вселенной составляет 13,75 миллиардов лет, а диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 28 миллиардов парсек (93 миллиарда световых лет). |
| Телескоп James Webb сделал "самое глубокое" изображение Вселенной. | Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). |
| Вселенная. Что мы знаем о ней? Часть 3, Размеры. Продолжение / Xpath | Собянин утвердил задачи развития системы социальной защиты на 2024 год. |
| Полёт через Вселенную. Размер наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиарда световых лет | Для представления и осознания космического пространства приведены сравнения в световых годах. |
Космос как минимум в 250 раз больше видимой Вселенной заявляют космологи
В статье, опубликованной на этой неделе в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, отмечается, что HD1 может создавать звезды с поразительной скоростью и даже может быть домом для так называемых звезд населения III самые первые звезды во Вселенной, которые до сих пор никто не видел. В другой статье, опубликованной на этой неделе в Astronomical Journal, ученые предполагают, что HD1 может содержать сверхмассивную черную дыру примерно в 100 миллионов раз больше массы нашего Солнца.
Это время не может превышать время, прошедшее с начала расширения Вселенной, т. Таким образом, по порядку величины радиус горизонта частицы составляет около 1026 м. С течением времени, по мере расширения Вселенной, этот радиус возрастает. Крупномасштабное распределение галактик во Вселенной по данным обзора неба SDSS для двух секторов неба в пределах расстояния около 2 млрд световых лет. Наша Галактика находится в центре.
Наиболее плотные области выделены красным. Распределение галактик имеет сетчатую структуру, включающую крупномасштабные уплотнения сверхскопления и вытянутые нити филаменты , разделённые гигантскими пустотами войдами. Вдоль радиальной линии указаны красные смещения галактик, вдоль окружности — прямые восхождения.
В результате удалось получить весьма впечатляющий снимок далёкой галактики, который до запуска «Джеймса Уэбба» казался невозможным, ведь спиральная галактика NGC 6872 находится на расстоянии в 212 миллионов световых лет от Земли.
Также учёные объяснили, почему данная галактика выглядит именно так. Всё дело в гравитационном взаимодействии спиральной галактики NGC 6872 с соседней дисковой галактикой IC4970, масса которой в пять раз меньше своего «большого» соседа. Обычно подобные гравитационные взаимодействия приводят к галактическому слиянию, когда большая галактика «пожирает» менее крупного соседа, но в данном случае привычный сценарий был нарушен.
Один световой год равен 63 000 а. Как быстро расширяется Вселенная? Вселенная постоянно расширяется за счет космической инфляции.
Это расширение — одна из причин, почему Вселенная такая большая и что мы, возможно, никогда не увидим ее целиком. Кажется, что Вселенная расширяется быстрее скорости света. Хотя это правда, важно думать, что галактики не движутся сами по себе. Вместо этого они «кажутся» удаляющимися друг от друга, потому что пространство между ними расширяется или становится больше. Телескоп Хаббл смог определить скорость расширения Вселенной, наблюдая за переменными звездами-цефеидами. Это значение называется «постоянной Хаббла».
Это число важно, потому что говорят, что оно «устанавливает масштаб Вселенной» с точки зрения размера и возраста. Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется со скоростью 68 километров в секунду на мегапарсек. Один мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет. Расширение Вселенной открыл Эдвин Хаббл в 1929 году. Он заметил, что галактики удаляются от нас. И не только это, но и самые дальние из них также двигаются быстрее всех.
Открытие Хаббла было подтверждено современными данными. Самые ранние галактики, которые наблюдали астрономы, были видны примерно 13 миллиардов лет назад. Однако Вселенная расширилась с тех пор, как свет покинул эти галактики. Это означает, что эти галактики сейчас расположены на расстоянии более 13 миллиардов световых лет. Разница в возрасте этих галактик и их реальном расстоянии в настоящее время является доказательством того, что Вселенная действительно расширяется. Какой формы Вселенная?
Знание формы Вселенной очень помогает определить, насколько она велика. Тем не менее определение точной формы Вселенной остается проблемой, поскольку у нас нет технологий для межзвездных или межгалактических путешествий. Хотя некоторые теории предполагают бесконечную Вселенную, мы знаем, что она имеет конечный возраст.
Верно ли, что вселенная имеет размер 13,8 миллиардов световых лет?
Специалисты NASA представили объединённое из нескольких источников изображение спиральной галактики NGC 6872, размер которой в поперечнике составляет поразительные 522 000 световых лет. Если говорить о тех объектах, которые мы можем наблюдать, то они занимают область радиусом 46 млрд световых лет. На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. Однако, в связи с расширением Вселенной также очевидно, что до Земли должны долететь и фотоны, которые излучены с меньшего расстояния, чем Т14 световых лет.
Радиус видимой Вселенной
Как говорится в исследовании, многие космологические модели и теории предполагают, что Вселенная обладает очень большими или даже бесконечными размерами, исследователи обнаружили свидетельства того, что на самом деле мироздание обладает относительно скромными масштабами, которые не сильно далеки от текущих границ обозримой Вселенной, передает ТАСС. К такому выводу пришли руководитель научной группы в Институте гравитационной физики в Потсдаме Германия Жан-Люк Ленерс, а также научный сотрудник Института Периметра в Ватерлоо Канада Джером Квентин в ходе изучения того, насколько быстро могли расширяться границы Вселенной в первые мгновения ее существования, когда этот процесс протекал со сверхсветовой скоростью. Поиски границ Вселенной Квентин и Ленерс заинтересовались тем, какими размерами будет обладать Вселенная с учетом всех квантовых и макрофизических факторов, влияющих на устройство материи в ней и характеристики ткани пространства-времени. Для получения подобных сведений космологи просчитали при помощи уже существующих космологических теорий базовые параметры Вселенной, в том числе кривизну пространства и доли темной материи и темной энергии. Эти значения ученые сравнили с данными, которые были получены зондом «Планк» и наземным экспериментом BICEP при изучении реликтового излучения, своеобразного «эха» Большого взрыва, а также с другими наблюдениями за свойствами мироздания. Данные расчеты показали, что «плоскую» кривизну пространства, а также текущую температуру космоса и некоторые другие его свойства можно объяснить только в том случае, если фаза сверхбыстрого расширения границ мироздания длилась относительно недолго. По словам космологов, это говорит о том, что общий размер Вселенной сопоставим с ее обозримыми границами, которые мы способны увидеть при помощи любых телескопов и других наблюдательных систем. В частности, наблюдения за реликтовым излучением при помощи «Планка» и BICEP указывают на то, что размеры обозримой Вселенной составляют порядка 46 млрд световых лет. Расчеты Ленерса и Квентина показывают, что общий размер Вселенной превышает эту отметку лишь в несколько раз. Ранее обсерватория «Спектр-РГ» обнаружила в созвездии Гидры пока самые крупные останки сверхновой, расположенной далеко за границами диска Млечного Пути. Он прокомментировал доклад аналитического центра RAND деятельность признана нежелательной на территории РФ , заказанный одной из структур Пентагона.
В докладе проводится анализ исторических примеров падения великих держав, таких как Римская империя, Османская империя и Советский Союз, передает Lenta. Автор доклада отмечает, что все эти империи пали из-за внутренних проблем, таких как политическая нестабильность, экономический спад и социальные волнения.
Они могут сталкиваться друг с другом и постепенно сливаться, таким образом создавая новую, более массивную галактику. К слову, именно это ждёт наш родной Млечный Путь — прямо сейчас к нам очень-очень медленно приближается соседняя, гораздо более крупная галактика, а именно та самая туманность Андромеды. Человечеству это вряд ли грозит катастрофой, потому что даже если мы и дотянем до таких пор что, прямо скажем, маловероятно , то к тому времени Солнце выработает свой ресурс термоядерного топлива, оно начнёт расширяться и превращаться в красного гиганта, поглощая один за другим Меркурий, Венеру и, вполне вероятно, Землю и Марс. Потому светило "сдуется" и станет белым карликом с одиноко вращающимися вокруг него безжизненными газовыми гигантами.
Впрочем, кто знает: а может быть, человечество расселится на твёрдых спутниках Юпитера и Сатурна? И вокруг неё кружатся все спиральные рукава нашей галактики, коих у неё четыре самых крупных и ещё несколько мелких. Соответственно, вместе с Солнечной системой, которая обосновалась в едва приметном рукаве Ориона. Один оборот вокруг центра галактики Солнце вместе со всеми своими планетами и с нами делает за 220 миллионов лет. Это значит, что один оборот назад на Земле было начало мезозойской эры. Так вот, это вращение создаёт впечатление, что нашу галактику утягивает в какой-то космический водоворот.
Но на самом деле, как разъясняет астроном, это вовсе не так. На самом деле, хотя чёрная дыра сверхмассивна, она сверхмассивна по сравнению с Солнцем. По сравнению с галактикой чёрная дыра — это очень маленький объект, и, конечно, ни в коем случае не то, что засасывает в себя галактику, галактика даже не вращается вокруг чёрной дыры, она вращается вокруг самой себя. Суммарное тяготение звёзд галактики намного превышает тяготение чёрной дыры, — рассказал Дмитрий Вибе. Закончится ли это вообще когда-нибудь? И как это должно закончиться?
В любом случае спиральные галактики сохранят свой нынешний вид ещё намного дольше, чем существует Вселенная, то есть ещё десятки и десятки миллиардов лет. Когда он завершится, нам даже невозможно представить. Но теоретически спиральная галактика должна в итоге превратиться в симметричный сферический объект, похожий на шаровые скопления, — объясняет учёный. Если бы мы могли до этого дожить и это увидеть, что мы увидели бы?
Исследования Эдвина Хаббла Эдвин Хаббл в 1919 году начал работать в обсерватории Маунт-Вилсон, наблюдая за ночным небом и особенно туманностью Андромеды с помощью крупнейшего телескопа того времени — телескопа Хукера. Используя прибор с 2,5-метровым зеркалом, астроном сфотографировал отдельные звезды в составе туманности, опровергнув тем самым представления Шепли, что спиральные туманности — это просто набор газа и пыли.
Эдвин Хаббл в лаборатории Маунт-Вилсон. Изображение : Edwin P. Hubble Papers, Huntington Library, San Marino, California Одним из первых проектов Хаббла были поиск классификация новых звезд или новых — резких вспышек светимости белых карликов. В двойных звездных системах такие мертвые «останки» аккрецируют материал от звезды компаньона и, накопив достаточно вещества для ядерного синтеза, взрываются. Взрывы новых были хорошо описаны к тому времени и использовались в качестве одного из способов определения расстояний. Но Хабблу повезло больше.
В течение нескольких ночей наблюдений он обнаружил три потенциальные новые, когда утром 6 октября 1923 года взрыв «четвертой» новой или точнее четвертое событие резкого изменения яркости звезды произошел в том же самом месте, где был обнаружен первый. В 1923 году астрономы уже знали, что белым карликами требуются столетия или даже тысячелетия для того, чтобы накопить достаточно материала и взорваться новой. Два близких события не могли быть такой вспышкой. Продолжив наблюдать за звездой, которую он назвал V1 — переменная 1, Хаббл пришел к выводу, что он нашел цефеиду. Фотопластинка с наблюдениями Эдвина Хаббла слева и серия наблюдений той же переменной цефеиды с помощью телескопа «Хаббл». Яркость цефеид падает с максимальной до минимальной, а затем снова возвращается к пиковой, и эти изменения повторяются с регулярным периодом в несколько дней.
При этом благодаря новейшему телескопу NASA за 10 миллиардов долларов специалистам удалось заснять галактику целиком, опубликовав изображение в открытом доступе — теперь на это уникальное явление может взглянуть любой желающий. Для подобных манипуляций астрономам пришлось использовать хитрость — они фотографировали отдельные участки галактики NGC 6872, после чего объединяли кадры в единую сетку в видимом спектре, используя дополнительную информацию о дальнем ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах с телескопа Европейской южной обсерватории и аппарата Galaxy Evolution Explorer от NASA. В результате удалось получить весьма впечатляющий снимок далёкой галактики, который до запуска «Джеймса Уэбба» казался невозможным, ведь спиральная галактика NGC 6872 находится на расстоянии в 212 миллионов световых лет от Земли.
Также учёные объяснили, почему данная галактика выглядит именно так.
Естествознание. 10 класс
По этой причине на данный момент украинские военные перестали применять это оружие. В сообщении говорится, что судом по ходатайству следователя в отношении подростка избрана мера пресечения в виде заключения под стражу, передает «Рен-ТВ». В настоящее время юноша находится под арестом. С ним проводят следственные действия, устанавливают другие эпизоды его противоправной деятельности. Накануне полиция Ростова-на-Дону начала проверку после того, как в Сети появились видеозаписи, на которых переехавший с Украины блогер-самбист избивает людей.
О смерти актера сообщил Красноярский драматический театр им. Пушкина, передает «Московский комсомолец». Обаятельный, светлый, легкий, открытый и отзывчивый человек», — говорится в сообщении на сайте учреждения. Решетников родился в 1950 году, является выпускником Красноярского училища искусств.
Среди театральных работ актера — роли в постановках «Темные аллеи», «Тихий шорох уходящих шагов», «Матренин двор», «Ромео и Джульетта», «Чайка». Кроме того, он снялся в спортивной драме «Начни сначала». На прошлой неделе стало известно о смерти актера Юрия Омельченко. Он скончался в больнице от повторного инсульта в возрасте 48 лет.
Эти предельные величины оказались намного более строгими, по сравнению с другими подходами. Они рассказали, что искривление Вселенной стремится к 0. Другими словами, самой вероятной выглядит модель плоской Вселенной. Если Вселенная плоская, то она бесконечна, и их расчеты подтверждают это. Но даже если это не так, то Вселенная как минимум в 250 раз больше объема Хаббла объем Хаббла примерно равен размеру наблюдаемой Вселенной.
Астрономы открыли Большое кольцо неба, переворачивающее представления о Вселенной Эксперт Владимир Сурдин: «На такие открытия смотрят, не то чтобы скептически, но с осторожностью» Поделиться В середине января на заседании Американского астрономического общества был заслушан доклад об открытии сверхбольшой структуры в далеком космосе, нарушающей традиционные представления ученых о Вселенной. Речь идет о Большом кольце неба в созвездии Волопаса, которое группа исследователей увидела на расстоянии 9,2 миллиарда световых лет от Земли. Его диаметр составляет около 1,3 миллиарда световых лет. Для сравнения — между Землей и Луной — 1,28 световой секунды. Рисунок, изображающий Большое кольцо неба и Гигантсвкую дугу. Фото: Stellarium Открытие сверхбольшой структуры , которое назвали Большим кольцом неба, совершила та же группа, которая летом 2021 года открыла в соседней области первую аналогичную структуру — Гигантскую дугу. В обоих случаях исследователи использовали в работе Слоуновский цифровой обзор неба. Это проект широкомасштабного спектрального исследования изображений звёзд и галактик при помощи 2,5-метрового широкоугольного телескопа в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико. И Гигантская дуга, и Большое кольцо неба, согласно выводу ученых, формируются из отдаленных галактик, подсвеченных квазарами яркими источниками света в видимой Вселенной.
Условно говоря, очень далекие и очень яркие квазары действуют как гигантские лампы, просвечивающие гораздо более тусклые промежуточные галактики, которые в противном случае остались бы невидимыми. Эти структуры, по мнению астрономов-открывателей, меняют наше представление о том, как выглядит «средний» кусочек космоса. Обе геометрические фигуры, заинтересовавшие ученых, видны на одном и том же расстоянии, рядом с созвездием Волопаса.
Вега была первой звездой после Солнца , которую земляне сфотографировали и определили по спектру излучения. В 1850 году. Расположена в созвездии Лиры. Арктур самая яркая звезда в созвездии Волопаса. Это четвертая по яркости звезда в ночном небе и самая яркая в Северном небесном полушарии.
Бело-голубой сверхгигант. Название по-арабски значит «нога» имеется в виду нога Ориона. Имеет визуальную звёздную величину 0,12m. Красный сверхгигант, интенсивно теряющий газ из атмосферы, полуправильная переменная звезда, блеск которой изменяется от 0,0 до 1,3 звёздной величины. VY Большого Пса лат. VY Canis Majoris, VY CMa — чрезвычайно богатый кислородом красный гипергигант или красный сверхгигант и пульсирующая переменная звезда, расположенная на расстоянии 1,2 килопарсеков 3900 световых лет от Земли в созвездии Большого Пса. Это одна из самых больших известных звёзд по радиусу, один из самых ярких и массивных красных сверхгигантов, а также одна из самых ярких звёзд в Млечном Пути. UY Щита — звезда красный сверхгигант в созвездии Щита.
Находится на расстоянии 9500? Одна из самых больших и самых ярких известных звёзд. По оценкам учёных, радиус UY Щита равен 1708 радиусам Солнца, диаметр 2,4 миллиарда км 15,9 а. На пике пульсаций радиус может достигать 1900 радиусов Солнца. Объём звезды примерно в 5 миллиардов раз больше объёма Солнца. Галактика NGC 1277 компактная линзовидная галактика в созвездии Персей. Галактику открыл британский астроном Лоренс Парсонс.
Насколько велика Вселенная?
Дистанция, разделяющая Солнце и HD1, на 100 млн световых лет превышает то, что было зафиксировано в случае предыдущего рекордсмена и кандидата на самую удаленную галактику, — GN-z11. Если представить, что Солнечная система, а именно Земля — центр Вселенной, то наблюдаемая Вселенная будет представлять собой шар с радиусом около 46,5 миллиарда световых лет и увидеть галактику на расстоянии 20 миллиардов световых лет — норма. Мысли о гигантском размере Вселенной многих пугают. Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. Её размеры — примерно 14 миллиардов световых лет. По современным космологическим представлениям Вселенная имеет конечные размеры, при этом пространство в ней может быть замкнуто таким образом, что свет, пробежав её всю — возвращается к точке старта, наподобие луча, обегающего комнату, полную зеркал.
Насколько велика Вселенная?
| Наблюдаемая Вселенная. Большая российская энциклопедия | В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. |
| Масштабы вселенной наглядно (Ladno.) | это единица длины, которую свет проходит за один год, равная чуть меньше 10 триллионам километров. |
| Размер Вселенной - минимум 156 миллиардов световых лет | диск Млечного Пути обладает радиусом 75–100 тыс. световых лет и толщиной — около 1 тыс. световых лет. |
| Возраст и размеры Вселенной | В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. |
Сколько лет Вселенной?
Состояние электронов в атоме описывается законами квантовой механики. Нахождение электрона в атоме описывают как электронное облако определенной формы. Электронные облака изображают с помощью моделей — атомных орбиталей различной формы. Электронная конфигурация атомов распределение электронов по орбиталям определяет его химические свойства. Атомы могут соединяться, образуя большое разнообразие более сложных структур, существование которых обусловлено химической связью, имеющей электростатическую природу. Оценить размеры молекул можно по длинам связей расстояние между центрами атомов, связанных химической связью.
В молекуле воды Н2О расстояние между центрами атомов кислорода и водорода составляет около 10-10 м. Атомы могут соединяться в еще более крупные молекулы и образовывать длинные цепочки полимеров. Размеры таких молекул могут достигать нескольких сотен нанометров. Например, длина молекулы мышечного белка миозина составляет около 200 нм. С помощью электронного микроскопа была установлена форма молекул миозина, а рентгенограмма показала его вторичную структуру.
Самые небольшие молекулы нуклеиновых кислот вирусов, состоящие всего из нескольких тысяч нуклеотидов, могут достигать в длину несколько сотен нанометров. Последние десятилетия активно развиваются прикладные исследования структур, размеры которых находятся в интервале 1 — 100 нанометров. Результаты изучения фуллеренов, фуллеритов, углеродных нанотрубок, молекул белков, нанокристаллов, кластеров, тонких пленок и других структур размером от 10-9 до 10-6 м лежат в основе современных нанотехнологий. Мир объектов таких масштабов стали называть наномиром Вернемся к строению атома. Ядро атома имеет размеры порядка 10-15 м и состоит из нуклонов, протонов и нейтронов.
Существование протонов и нейтронов в ядре определяется сильным взаимодействием, которое может проявляться только на таких малых расстояниях. Протоны и нейтроны, как и другие объекты микромира, обладают двойственной корпускулярно-волновой природой. Нейтроны и протоны не являются элементарными частицами и в своем составе имеют еще более мелкие частицы — кварки, размер которых оценивается уже в 10-18 м. Размеры такого порядка соответствуют масштабам электрона. Проникнуть еще глубже в микромир ученые еще не могут.
Современные способы изучения структур микромира основаны на наблюдениях за столкновениями между различными частицами. Чем меньше частица, тем больше энергии ей нужно сообщить. Эта энергия сообщается частицам при разгоне на ускорителях. Причем, чем больше энергии требуется, тем больше должен быть размер ускорителя. Современные ускорители имеют размеры в несколько километров например, Большой адронный коллайдер , однако даже этих размеров недостаточно для проникновения в структуры объектов порядка 10-18 — 10-19 м, размер необходимых для этого ускорителей сопоставим с размерами земного шара.
Все современные методы исследования объектов различного масштаба основываются на использовании сложнейших приборов. Современные электронные микроскопы, использующие вместо света пучок электронов, позволяют получить изображения, где различимы отдельные атомы. Для изучения объектов мегамира используются, например, различные телескопы оптические, радиотелескопы, космические телескопы и межпланетные станции.
Но когда свет доходит до места назначения справа , это скопление уже находится в 173 световых годах от нас. Ключевой вопрос: какое же расстояние прошёл свет на самом деле? Ответ — больше 87 световых лет, но меньше 173 световых лет! Применим этот принцип ко всей Вселенной. Если бы расширяющаяся Вселенная была наполнена только одним из этих трёх типов энергии, и вы задали бы вопрос, как далеко находится объект, свет от которого только сейчас дошёл до нас, вы получили бы три разных ответа. Потому, что плотность энергии в любой момент истории определяет историю расширения Вселенной, и излучение, материя и присущая пространству энергия эволюционируют по-разному!
И вот вам итоговый результат для Вселенной возрастом 13,8 миллиарда лет: Если бы Вселенная была наполнена лишь излучением, объект, чей свет только сейчас дошёл бы до нас после путешествия длительностью в 13,8 млрд лет, находился бы на расстоянии 27,6 млрд световых лет от нас. Если бы Вселенная была наполнена лишь материей, объект, чей свет только сейчас дошёл бы до нас после путешествия длительностью в 13,8 млрд лет, находился бы на расстоянии 41,4 млрд световых лет от нас. Если бы Вселенная была наполнена лишь тёмной энергией, никакой свет до нас бы вообще не дошёл, поскольку расширение было бы экспоненциальным и по прошествии такого времени мы бы просто ничего не увидели. Но ни один из этих примеров не соответствует реальной Вселенной, в которой перемешаны эти энергии и эта смесь меняется со временем. На ранних стадиях Вселенной в первые несколько тысяч лет доминировало излучение, преимущественно в виде фотонов и нейтрино. Потом случился фазовый переход и материя нормальная и тёмная стала преобладающей компонентой на миллиарды лет. И совсем недавно, уже после формирования Солнечной системы и Земли, тёмная энергия стала доминантой. Поскольку тёмная энергия не была и не будет единственным источником энергии Вселенной, мы никогда не окажемся в ситуации, в которой свет до нас не дойдёт. Но её достаточно, чтобы раздвинуть границы Вселенной дальше, чем в варианте с одной только материей: до 46,1 миллиарда световых лет.
Размер Вселенной является одним из фундаментальных вопросов астрофизики. На него невозможно ответить. Но это не мешает ученым пытаться. Галлахер сказал, что чем ближе объект во Вселенной, тем легче измерить его расстояние. Еще проще, все, что нужно сделать ученым, это направить луч света вверх и измерить количество времени, которое требуется, чтобы этот луч отразился от поверхности Луны и вернулся обратно на Землю. Но самые отдаленные объекты в нашей галактике хитрее, сказал Галлахер. В конце концов, для их достижения потребуется очень сильный луч света.
И даже если бы у нас были технологические возможности, чтобы отправить свет так далеко, у кого есть тысячи лет, чтобы ждать, пока луч отскочит от отдаленных планет и вернется к нам? У ученых есть несколько хитростей для работы с самыми отдаленными объектами во Вселенной. Звезды меняют цвет с возрастом, и на основании этого цвета ученые могут оценить, сколько энергии и света испускаются этими звездами. Две звезды, которые имеют одинаковую энергию и яркость, не будут выглядеть одинаково с Земли, если одна из этих звезд будет намного дальше.
Черные дыры и, в особенности, сверхмассивные черные дыры, которые обычно находятся в центре галактик, намного больше звезд. Крупнейшая черная дыра из известных на данный момент равна 21 млрд масс Солнца и расположена в скоплении Волос Вероники. Наша галактика Млечного Пути достигает в ширину 100 тысяч световых лет. Галактики часто связаны друг с другом гравитационно в группы, которые называются галактическими скоплениями. На первый взгляд, эти образования и есть самые крупные объекты.