Люси Хокинг - Джордж и Большой взрыв
Экзопланета — это планета, которая обращается не вокруг нашего Солнца, а вокруг другой звезды.
Если бы свои планеты были всего лишь у каждой десятой звезды нашей Галактики (она называется Млечный Путь), это всё равно означало бы, что в одной лишь нашей Галактике — 20 миллиардов планетных систем!
Некоторые из них, вероятно, очень похожи на нашу Солнечную систему, некоторые — совсем не похожи. Например, на какой-нибудь планете в системе двойной звезды можно было бы увидеть восход и закат не одного солнца, а целых двух. Зная расстояние от таких планет до их звезды, а также размер и возраст этой звезды, можно рассчитать вероятность существования жизни на этих планетах.
Большинство известных нам экзопланет в системах других звёзд очень велики, размером с Юпитер или даже больше. И это понятно, потому что чем больше планета, тем проще ее обнаружить. Однако сейчас астрономы начинают открывать планеты поменьше, каменистые, — и, судя по расстоянию от этих планет до их звезд, они могут оказаться похожими на нашу Землю.
Опасности, грозящие нашей планете
Столкновение с астероидом
Астероиды — каменистые небесные тела, оставшиеся после формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад. По расчетам учёных, в нашей Солнечной системе миллионы астероидов.
Астероиды бывают самых разных размеров: от нескольких метров до нескольких сотен километров.
Иногда астероид сворачивает со своей орбиты — например, под действием гравитационного притяжения соседних планет — и может устремиться к Земле, грозя ей столкновением.
Примерно раз в год камень размером с легковую машину врывается в атмосферу Земли, но обычно сгорает, де долетев до поверхности планеты.
Метеороид — это камень, летящий в межпланетном пространстве нашей Солнечной системы. Если же он падает на Землю, мы называем его метеоритом.
Примерно раз в несколько тысячелетий на Землю падает камень величиной с футбольное поле, а раз в несколько миллионов лет Земля подвергается удару космического объекта — астероида или кометы — настолько большого размера, что, случись это в наши дни, существование цивилизации оказалось бы под угрозой.
Если бы астероид или комета — огромный «снежок» из камней и льда, носящийся вокруг Солнца, — долетели до поверхности Земли и пробили земную кору, то на всей планете могли бы начаться извержения вулканов. Тогда ничто живое на Земле не уцелело бы.
65 миллионов лет назад в нашу Землю врезался астероид. Возможно, именно этот удар стал причиной исчезновения динозавров: взметнувшееся в воздух облако пыли затмило солнечный свет, из-за чего динозавры и многие другие виды живых существ были обречены на вымирание.
Всплеск гамма-излучения:
ИГРА ОКОНЧЕНА!
Еще одна угроза существованию человечества — гамма-лучи из космоса.
Когда массивная звезда, умирая, взрывается, она посылает в космос не только расширяющееся облако раскалённой пыли и газа, но и смертоносные вспышки гамма-излучения — два мощных тонких луча, как у маяка. Если бы Земля оказалась прямо на пути такого луча и если бы гамма-всплеск произошёл достаточно близко к нам, то луч разрушил бы нашу атмосферу, заполнив небеса бурыми облаками азота.
Однако такие вспышки бываю редко. А чтобы по-настоящему причинить нам вред, всплеск должен произойти в пределах нескольких тысяч световых лет и луч при этом должен угодить точно в Землю. Так что астрономы, тщательно изучившие этот вопрос, не слишком беспокоятся.
САМОУНИЧТОЖЕНИЕ
Мы и сами, без всяких астероидов и гамма-лучей, уже причинили своей планете очень много вреда.
Население Земли — более 7 миллиардов человек.
Земля страдает от перенаселённости.
А это значит, что нам нужно производить всё больше продовольствия — и, следовательно, всё сильнее истощать природные богатства Земли и выбрасывать в атмосферу всё больше газов. Об изменении климата велось и ведётся много споров, но в одном учёные уверены твёрдо: на нашей планете стало теплее, и причиной тому — человеческая деятельность. Предполагается, что потепление будет продолжаться, а это значит, что одни области планеты будут страдать от проливных дождей, а другие — от засухи. Уровень Мирового океана поднимется, и жителям прибрежных районов придётся туго.
Едва ли не каждому четвертому виду млекопитающих и каждому третьему виду амфибий на нашей планете грозит вымирание.
Людей на Земле всё больше и больше, а представителей других видов — всё меньше и меньше. Вымирание животных — колоссальная проблема; на наших глазах целые группы видов исчезают с лица Земли. Как жаль, что мы уничтожаем нашу прекрасную уникальную планету, едва начав понимать, как она устроена!
Теория всего
На протяжении всей истории люди смотрели на то поразительное и чудесное, что нас окружает, и задавались вопросами: «Что это за объекты? Почему они так движутся и так меняются? Всегда ли они были? Что они говорят нам о нашем происхождении?» Только в последние несколько столетий человечество начало находить научные ответы на эти вопросы.
КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
В 1687 году Исаак Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии» впервые сформулировал три закона классической механики, описывающие влияние сил на движение предметов, и закон всемирного тяготения, гласящий, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу благодаря гравитации. Именно благодаря этой силе мы не падаем с поверхности Земли, а Земля обращается вокруг Солнца, и именно благодаря этой силе образовались планеты и звёзды. На уровне планет, звёзд и галактик сила гравитационного притяжения — это архитектор грандиозного здания Вселенной. Законы Ньютона позволяют выводить на орбиту искусственные спутники Земли и отправлять космические аппараты на другие планеты. Однако, когда речь идёт о телах с очень большой массой или очень быстро движущихся, необходимы более современные классические теории, а именно — теория относительности Эйнштейна.
Законы Ньютона
Законы движения
1. Всякое тело остается в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
2. Изменение количества движения тела пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе говоря — воздействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.
Закон всемирного тяготения
Каждое тело во Вселенной притягивает каждое другое тело с силой (направленной вдоль прямой, соединяющей эти тела), прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ
Классическая теория годится для крупных объектов, будь то галактики, звёзды или даже бактерии, но поведение атомов она не объясняет. Более того, согласно этой теории, атомы вообще не могут существовать!
В начале XX века физики осознали, что им требуется абсолютно новая теория, которая объясняла бы свойства очень малых объектов, таких, как атомы или, скажем, электроны, — квантовая теория. Вариант этой теории, суммирующий все современные знания об элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, носит название Стандартной модели. Она описывает частицы, из которых состоит вещество (кварки и лептоны), частицы — переносчики взаимодействий (глюон, фотон, бозоны W и Z) и хиггсов бозон (который труднее всего обнаружить), необходимый для объяснения некоторой части масс остальных частиц. Многие учёные считают, что это чересчур сложно, и ищут модель попроще. К тому же где в этой модели тёмная материя, открытая астрономами? И как быть с гравитацией? Частица — переносчик гравитационного взаимодействия называется «гравитон», но её трудно включить в Стандартную модель, потому что гравитационное взаимодействие особое: оно изменяет форму пространства-времени.
В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ВСЕГО
Теория, объясняющая все взаимодействия и все частицы, — «теория всего» — может оказаться не похожей на все известные теории, потому что от неё требуется объяснить не только гравитацию, но и пространство-время. Но если такая теория возможна, она должна объяснять физические процессы во всей Вселенной, включая чёрные дыры, Большой взрыв и далёкое будущее космоса. Появление такой теории стало бы великой научной победой.
