Краят на света: границите на всичко
Последно: 2 септември 2014 г. в 17:22
С какво започва Космосът и къде свършва Вселената? Всичко зависи от това, което се смята за Космос, и колко вселени се броят.
„Официалната“ граница между атмосферата и Космоса е линията на Карман, която се намира на височина около 100 км.
Тя е избрана не само заради кръглото число – приблизително на тази височина плътността на въздуха вече е толкова малка, че нито един апарат не може да лети, поддържан само от едните аеродинамични сили.
За да се създаде достатъчна подемна сила, се изисква развиване на първа космическа скорост. Такъв апарат вече няма нужда от крила, затова именно на 100 километра височина преминава границата между аеронавтиката и астронавтиката.
Но въздушната обвивка на планетата, разбира се, не приключва на височина 100 км. Външната ѝ част – екзосферата – се простира до 10 000 км, макар вече да се състои основно от редки атоми водород, способни лесно да я напуснат.
Слънчевата система
Центърът на нашата система – Слънцето – е звезда с диаметър почти 1,4 млн. км. Близките до нея планети – Меркурий, Венера, Земята и Марс – представляват вътрешната област на Слънчевата система. Всички те имат малко количество спътници, състоят се от твърди минерали и (с изключение на Меркурий) имат атмосфера.
Условно границата на вътрешната област на Слънчевата система може да се прокара по астероидния пояс, който се намира между орбитите на Марс и Юпитер, около 2-3 пъти по-далече от Слънцето, отколкото е Земята.
Оттам нататък е царството на гигантските планети и техните многобройни спътници. И първи от тях се явява, разбира се, гигантският Юпитер, разположен около пет пъти по-далеч от Слънцето, отколкото е Земята.
След него следват Сатурн, Уран и Нептун, разстоянието до който вече е умопомрачително – над 4,5 млрд. км. Оттам до Слънцето вече е 30 пъти по-далече, отколкото е Земята.
Слънчевата система. © NASA/JPL
Ако свием Слънчевата система до размерите на футболно игрище със Слънцето в качеството на врата, то Меркурий ще се разположи на 2,5 м от крайната линия, Уран – при противоположната врата, а Нептун – някъде на близкия паркинг.
Най-далечната галактика, която астрономите са успявали да наблюдават от Земята, е z8 GND 5296. Тя притежава едно от най-големите регистрирани стойности на червеното отместване (z = 7,51). По предварителни оценки светлината от тази галактика достига Земята за приблизително 13 млрд. години, но с отчитането на разширението на Вселената сега тази галактика трябва да се намира на разстояние 30 млрд. светлинни години от Земята.
Изхождайки от съвременните представи за възрастта на Вселената, излъчването от тази галактика, наблюдавано от нас днес, е било изпуснато, когато Вселената е била на около 700 млн. години.
Ограничената сфера на наблюдаваната Вселена включва повече от 170 млрд. галактики. Представете си: ако изведнъж се превърнат в грах, с тях може да се запълни целия стадион. Звездите тук са сто секстилиона. Тя обхваща пространство, което се протяга на 46 млрд. светлинни години във всички посоки. Но какво лежи зад тях и къде свършва Вселената?
Всъщност отговор на този въпрос няма и до днес – размерите на цялата Вселена са неизвестни – възможно е тя да е безкрайна. А може би зад нейните граници има други вселени, но как се съотнасят те помежду си, какво представляват – това е доста мъглива история, за която ще се опитаме нещичко да разкажем.
Пояс, облак, сфера
Плутон, както е известно, е загубил статута на пълноценна планета, преминавайки в семейството на джуджетата. Към тях се отнасят намиращите се недалеч от Плутон Ерида, Хаумея, Макемаке и други малки планети и тела от пояса на Кайпер.
Тази област е изключително далечна и обширна, тя се протяга, като се започне от 35 разстояния между Земята и Слънцето и се стигне до 50. Именно от пояса на Кайпер във вътрешните области на Слънчевата система прилитат краткопериодични комети. Ако си спомним нашето футболно игрище, то поясът на Кайпер би се намирал на няколко квартала от него. Но и оттук до границите на Слънчевата система е още далече.
Облакът на Оорт засега остава хипотетично място – той е много далеч, но съществуват доста косвени свидетелства, че някъде там, 50–100 хиляди пъти по-далече от Слънцето, отколкото сме ние, се намира обширно струпване на ледени обекти, откъдето към нас прииждат дългопериодични комети.
Илюстрация на предполагаемия облак на Оорт. © NASA
Това разстояние е толкова голямо, че съставлява вече цяла светлинна година – четвърт от пътя до най-близката звезда, а в нашата аналогия с футболното игрище – на хиляда километра от вратата.
Но гравитационното влияние на Слънцето, макар и слабо, се простира още по-далече – външната граница на облака Оорт – сферата на Хил – се намира на разстояние две светлинни години.
Хелиосфера и хелиопауза
Не бива да забравяме, че всички тези граници са доста условни, както линията на Карман. За такава условна граница на Слънчевата система се смята не облакът на Оорт, а област, в която налягането на слънчевия вятър отстъпва на междузвездното вещество – краят на нейната хелиосфера.
Първите признаци на това се наблюдават на разстояние около 90 пъти по-голямо от Слънцето, отколкото е орбитата на Земята, на така наречената граница на ударната вълна.
Хелиосферният токов слой. © NASA
Окончателното спиране на слънчевия вятър трябва да става в хелиопаузата, вече на 130 такива дистанции. Толкова далече още никой не е стигал, освен американските апарати „Вояджър 1“ и „Вояджър 2“, изпратени още през 70-те години. Това са най-далечните днес изкуствено създадени обекти – миналата година „Вояджър 1“ пресече границата на ударната вълна и учените с вълнение следят данните, които той изпраща от време на време у дома, на Земята.
Мехури в ръкава
Всичко това – и Земята с нас, и Сатурн с пръстените, и ледените комети от облака на Оорт, и самото Слънце – се движи в много разредения Местен междузвезден облак, от влиянието на който ни предпазва слънчевият вятър – отвъд пределите на границата на ударната вълна облачните частици практически не проникват.
На такива разстояния примерът с футболното игрище окончателно губи удобство и ни се налага да се ограничим с по-научни мерки за дължина – такива като светлинна година. Местният междузвезден облак се протяга на около 30 светлинни години и след няколко десетки хиляди години ние ще го напуснем, влизайки в съседния (и по-обширен) G облак, където сега се намират съседните звезди Алфа Центавър, Алтаир и др.
3D представа на Местния мехур (в бяло) с Местния междузвезден облак (в лилаво) и част от Мехур I (в зелено).
Wikimedia Commons
Всички тези облаци са се появили в резултат на няколко древни взрива на свръхнови, които са образували Местния мехур, в който се движим минимум през последните 5 млрд. години. Той се протяга на 300 светлинни години и влиза в състава на ръкава на Орион – един от няколкото ръкава на Млечния път.
Макар да е доста по-малък от другите ръкави в нашата спирална галактика, неговите размери са на порядъци по-големи от Местния мехур – повече от 11 000 светлинни години дължина и 3500 ширина.
Млечният път в своята група
Разстоянието от Слънцето до центъра на нашата галактика е 26 000 светлинни години, а диаметърът на целия Млечен път достига 100 000 светлинни години. Ние със Слънцето оставаме на неговата периферия, заедно със съседните звезди, въртейки се около центъра и описвайки пълен кръг за около 200-240 млн. години.
Когато на Земята са царували динозаврите, ние сме били на противоположната страна на галактиката.
Към диска на галактиката идват два мощни ръкава – Магелановият поток, включващ газ, привлечен от Млечния път от двете съседни галактики джуджета (Големия и Малкия Магеланов облак), и потокът Стрелец, където влизат звезди, „откъснати“ от други съседки.
С нашата галактика са свързани няколко неголеми кълбовидни купа, а самата тя влиза в гравитационно свързаната Местна група галактики, където те наброяват около петдесет.
Млечният път в Местната група. Wikipedia
Най-близката до нас галактика е Андромеда. Тя е няколко пъти по-голяма от Млечния път и съдържа около трилион звезди, намирайки се на 2,5 млн. светлинни години. Границата на Местната група се намира на умопомрачително разстояние – диаметърът ѝ се оценява на мегапарсек – за да преодолее това разстояние, светлината ще има нужда от около 3,2 млн. години.
Но и Местната група бледнее на фона на голямата структура с размери около 200 млн. светлинни години. Това е Местният свръхкуп галактики, където влизат около сто такива групи и купове, а също десетки хиляди отделни галактики, протегнати в дълги вериги.
По-надалеч са само границите на наблюдаваната Вселена.
