Qbik-club
Дата публикации:01.09.21 12:19;Автор:Евгений;Теги:, , ;

5 фактов на космическую тему

Как появляются частицы во вселенной? Имеет ли фотон температуру? Что будет, если исчезнет Луна? ответы на эти и другие вопросы о космосе в нашей сегодняшней подборке коротких фактов о космосе...

5 фактов на космическую тему

Сколько нужно приблизительно антиматерии, чтобы осуществить полёт на Луну?

Антиматерия не может применяться как топливо для привычных нам химических реактивных двигателей, да и служить реактивной массой для ионных двигателей тоже. При таком применении она не будет иметь никаких преимуществ перед обычной материей, а лишь будет создавать дополнительные проблемы в том плане, что она не должна контактировать с обычной материей, чего в таких масштабах достичь сложно.

Однако, антиматерия потенциально может применяться как топливо для реактора, который будет обеспечивать ракету энергией для ионного двигателя. Точные затраты антиматерии для полёта на Луну зависят от массы ракеты, траектории её полёта и типа двигателя. Для приблизительного расчёта возьмём массу корабля равную 200 тонн и пренебрежём сопротивлением атмосферы, потерями энергии, а также изменением массы корабля во время полёта. Получим, что для полёта на Луну понадобится около 0,1 грамма антиматерии, но это не отменяет необходимости в огромной реактивной массе, которую ракета будет выбрасывать.

В целом применение антиматерии как источника энергии при полётах по Солнечной системе не оправданно, слишком сложно её производить и использовать. Из оценок  NASA следует, что производство 0,1 грамма антиэлектронов (позитронов) обойдётся в 4 млрд долларов, а производство такого же объёма антипротонов будет стоить уже 8 трлн долларов и на их производство на современном уровне технологий уйдут сотни лет.

Имеет ли фотон температуру?

Температура в обычном понимании — это мера средней кинетической энергии молекул вещества и в такой формулировке она неприменима к фотонам. Когда говорят о температуре фотонов, то имеют ввиду температуру тела, которое излучает фотоны с определённой энергией. Когда фотон движется от Солнца к Земле он вынужден преодолевать гравитацию Солнца и тратить на это немного энергии, поэтому его температура незначительно уменьшается и нам кажется, что его излучило чуть более холодное тело. Других механизмов «остывания» у фотонов нет.

Частицы вещества, находящиеся в космосе, имеют температуру, но она характеризует уже не среднюю кинетическую энергию молекул, а энергию каждой отдельной частицы. В связи с тем, что единственный способ отдачи тепла в вакууме это излучение, то остывание происходит очень медленно и чем ниже опускается температура, тем медленнее.

Температура, до которой может остыть частица во Вселенной определяется температурой реликтовых фотонов (2,7 Кельвина), они будут греть всё вещество до этой температуры и не дадут остыть сильнее. Излучение звёзд постоянно подогревает частицы, поэтому скорость остывания сильно зависит от местоположения во Вселенной, близко к звезде они никогда не остынут, а вдалеке от звёзд им понадобятся тысячи лет, чтобы охладиться до 2,7 Кельвинов.

Как изменится жизнь на Земле если внезапно исчезнет Луна?

Луна оказывает большое воздействие на Землю, её притяжение вызывает приливы и отливы в океане, но что более существенно, она вызывает приливы в земных недрах, по расплавленной мантии планеты постоянно бегут две волны прилива. Если исчезнет Луна, то пропадут и океанские приливы, для человека это не страшно, но для существ, чья жизнь напрямую связана с приливами, это может быть катастрофично, к примеру, для птиц, что охотятся на рыбу во время отлива или для существ, что живут на мелководье и во время прилива прячутся под водой, а во время отлива ведут активную деятельность на суше.

Жизненные циклы многих животных также связаны с фазами Луны, и без неё они собьются. На ночной стороне планеты ночи станут непроглядно темны, что приведёт к гибели многих животных, ведущих ночной образ жизни. Исчезновение приливов в недрах Земли приведёт к перестройке коры планеты, точно сказать масштабы этой перестройки сейчас невозможно, но прогнозируется, что на десятки, а, возможно, и сотни тысяч лет усилится вулканизм, активизируется большинство существующих вулканов и образуется множество новых, а пепел, выбрасываемый ими, может привести к эффекту ядерной зимы, в которой погибнет большинство растений и животных. Сильнейшие землетрясения станут нормой жизни почти по всей поверхности планеты и могут полностью демонтировать человеческую цивилизацию.

Также, возможно, что исчезновение приливного трения в недрах Земли приведёт к её плавному остыванию и через сотни миллионов лет исчезнут  конвективные потоки внутри планеты, и Земля потеряет магнитное поле. Вдобавок к этому Луна принимает на себя часть астероидов, летящих к Земле, после её исчезновения все они будут падать на Землю и тоже могут нанести серьёзный ущерб жизни на планете. Но, к счастью, Луна не может исчезнуть и данный сценарий катастрофы никогда не реализуется.

Могут ли такие объекты как звезды или черные дыры существовать сами по себе в межгалактическом пространстве

Межгалактическое пространство представляет собой пустоту, где концентрация частиц в десятки тысяч раз меньше чем в галактиках, там нет газопылевых облаков, из которых могут образовываться звёзды, а из них, в свою очередь, чёрные дыры. Поэтому сами по себе такие объекты не могут сформироваться в межгалактическом пространстве. Однако, там могут находиться звёзды, выброшенные из своих галактик, при определённых обстоятельствах, за счёт взаимодействия с другими звёздами галактики, объект может разогнаться до второй космической скорости для своей галактики и покинуть её. Напрямую наблюдать такие звёзды мы не можем, слишком большое расстояние отделяет нас от них, но их должно быть возможно наблюдать, когда они взрываются сверхновыми, однако, за историю наблюдений такие взрывы не зарегистрированы. Это может быть связано с тем, что таких звёзд-отшельников очень мало, поэтому взрывы можно увидеть крайне редко и мы ещё не попали ни на один.

По данным 2018 года, в нашей галактике, где количество звёзд оценивается от 100 млрд до 1 трлн, было найдено всего 13 звёзд, которые могли быть выброшены из других галактик и захвачены нашей. Аналогичным образом в межгалактическое пространство могут быть выброшены чёрные дыры, а также они могут сформироваться из уже выброшенных звёзд.

Как и из чего появляются новые частицы во вселенной?

У частиц во Вселенной есть три механизма появления.

Первый — это различные ядерные реакции, при которых одна частица распадается и образует несколько других частиц, так свободный нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино, а при подавляющем большинстве ядерных реакций выделяется либо нейтрино либо антинейтрино. Согласно знаменитой формуле Эйнштейна масса и энергия являются одним и тем же самым, поэтому частицы могут рождаться не только из уже существующих частиц.

Отсюда появляется второй механизм, при столкновении частиц на огромных скоростях, когда они имеют много кинетической энергии, из этой энергии рождается множество частиц, которые не имеют материальных предшественниц. В экспериментах на большом адронном коллайдере получали по несколько тысяч новых частиц за одно столкновение.

Третий механизм — это так называемое кипение вакуума: в нём постоянно из ниоткуда рождаются пары частица-античастица, которые живут доли секунды и аннигилируют между собой, но вблизи чёрной дыры они могут быть разделены приливными силами и некоторые из частиц улетят от чёрной дыры, эти частицы называют излучением Хокинга и, по сути, они представляют собой только что родившиеся из ниоткуда частицы.

Понравилась публикация? Поделись ей с друзьями!

Понравился сайт? Подпишьсь на нас в соцсетях!

Мы в TelegramМы ВконтактеМы в ТвиттерМы на фейсбукМы в одноклассниках
Опубликовать
Загрузка рекомендуемых публикаций