По сравнению с человеческой жизнью Вселенная древняя.
Но даже за один год происходят важные изменения.
«В этом году мы не такие, как в прошлом; и не те, кого мы любим. Это счастливый случай, если мы, изменившись, продолжаем любить изменившегося человека».
- У. Сомерсет Моэм
Ранее на этой неделе я отпраздновал свое 37-летие. Каждый из нас участвует в путешествии по планете Земля, поскольку мы совершаем полный оборот вокруг нашей центральной звезды один раз в год. Хотя мы могли бы заметить некоторые важные события, которые происходят во Вселенной в любой данный год:
- прибытие кометы,
- блеск метеоритного дождя,
- вспышка ближайшей звезды,
- или даже катастрофическая сверхновая,
это только очевидные изменения, которые происходят.
Мы обычно воспринимаем год как довольно длительный период времени. Говоря человеческим языком, многое может произойти за 365 (или около того) дней. Но по сравнению со Вселенной, которой около 13,8 миллиардов лет, год - это буквально мгновение ока. Серьезно, если бы вы сравнивали возраст Вселенной с одним годом, это было бы все равно что сравнивать человеческую жизнь с 0,2 секунды
И все же за этот короткий период, в год, в нашей Солнечной системе, нашей галактике и Вселенной происходят некоторые тонкие изменения, которые лежат в основе великих, медленных изменений, происходящих на величайшем из шкалы времени.
Вращение Земли замедляется. Конечно, вы вряд ли заметите это в обычном масштабе времени. Время, которое требуется Земле, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси - в день - , сегодня больше примерно на 14 наносекунд по сравнению с тем, как долго это время вращения было год назад. Но это значительно увеличивается, если вы ждете достаточно долго. Если вы задержитесь на четыре миллиона лет, наше вращение станет настолько медленным, что нам больше не понадобятся високосные годы: год будет состоять ровно из 365 дней.
Это также означает, что в самые ранние дни существования Солнечной системы день на Земле был намного короче: Земля совершала полный оборот всего за 6-8 часов, а это означает, что год состоял из более чем тысячи дней! Но немного более медленное вращение - это только начало.
Луна в этом году дальше, чем в прошлом Опять же, вы вряд ли это заметите, но есть фундаментальный закон сохранения, который заставляет это необходимость: закон сохранения углового момента.(Где угловой момент - это код для «вращающегося материала».) Подумайте о системе Земля-Луна: обе они вращаются вокруг своей оси, в то время как Луна вращается вокруг Земли. Если вращение Земли замедляется, это означает, что она теряет «крутящееся вещество», и что-то еще должно это компенсировать. Это что-то еще - Луна вращается вокруг Земли, а это означает, что Луна удаляется дальше, чтобы все сохранилось.
В масштабе года вы даже не заметите при сложной лазерной локации Луны: разница в орбите Луны составляет всего несколько сантиметров в год. Но со временем это настолько значительно, что через 650 миллионов лет не будет такого понятия, как полное солнечное затмение, поскольку Луна будет достаточно далеко, чтобы все солнечные затмения в лучшем случае были кольцеобразными.
Солнце немного горячее, чем годом ранее Это только в среднем, заметьте, так как колебания Солнца больше чем общий согревающий эффект. Это, безусловно, не способно вызвать общее потепление, которое испытывает Земля, поскольку величина увеличения светимости Солнца в любой данный год составляет примерно пять миллиардных долей процента или просто увеличение по сравнению с предыдущим годом на 0,000000005. % яркости.
Но в течение достаточно длительного времени это имеет значение. Солнце, видите ли, преобразует материю в энергию, теряя около 10^17 кг массы в год до E=mc^2 Эйнштейна. По мере того, как он сжигает больше своего топлива, он становится горячее, сжигая свое топливо быстрее и вызывая увеличение общего выхода энергии. Примерно через один-два миллиарда лет Солнце станет достаточно горячим, чтобы вскипятить земные океаны, что положит конец жизни на Земле, какой мы ее знаем. В конце концов глобальное потепление, вызванное Солнцем, станет концом для всех нас.
Но это только в пределах нашей Солнечной системы; галактика и не только тоже изменились всего за год.
В нашей галактике рождается новая звезда размером чуть меньше СолнцаВнутри Млечного Пути мы постоянно формируем новые звезды в туманностях, которые приводят к образованию молодых звездных скоплений. Наша текущая скорость звездообразования - насколько нам известно - составляет 0,68 солнечной массы новых звезд каждый год в нашей галактике. Это только среднее значение: мы могли бы сформировать одну звезду с массой в 100 солнечных более чем за столетие или пять звезд с очень малой массой за один год. В действительности звездообразование происходит в виде постепенного процесса, занимающего миллионы лет. Но в среднем у нас каждый год появляется новая звезда, немного менее массивная, чем Солнце.
У нас есть несколько процентов шансов на то, что в нашей галактике взорвется сверхновая Мы привыкли думать, что сверхновые - чрезвычайно редкие явления, с Сверхновая Тихо в 1572 году и Кеплера в 1604 году были двумя последними, замеченными с Земли невооруженным глазом. Но с тех пор мы обнаружили другие, которые впоследствии взорвались в наших галактиках, в том числе в Кассиопее в конце 1600-х годов и в Стрельце в конце 1800-х (оба выше). Теперь, глядя на другие галактики, известно, что наша галактика должна содержать примерно в четыре раза больше сверхновых типа II, чем типа I, и что мы ожидаем от двух до семи сверхновых в столетие. (С некоторыми неуверенностями.)
Это число намного больше, чем мы привыкли думать, и говорит нам, что даже если мы не можем его увидеть из-за того, что на пути лежит плоскость галактики, есть большая вероятность, что мы в любой из наших жизней происходила вспышка сверхновой, и, возможно, в прошлом году. Шансы выше, чем вы думаете!
И в масштабах Вселенной…
В этом году Вселенная холоднее, чем в прошлом году Свечение, оставшееся от Большого взрыва, ужасно холодное: всего 2,725 К выше абсолютного нуля. И тем не менее, это температура, которой он достиг только после 13,8 миллиардов лет охлаждения; до этого было достаточно жарко, чтобы ионизировать атомы, разорвать ядра на части и даже не дать кваркам и глюонам образовать отдельные протоны и нейтроны! В еще более длительных временных масштабах это расширение и охлаждение будет продолжать приближать нас к абсолютному нулю.
Год может и не иметь большого значения, но мы стали еще на один шаг ближе. Космический микроволновый фон в этом году на 200 пикоКельвина(2 x 10^-10 K) холоднее, чем годом ранее. Дайте нам еще несколько десятков возрастов Вселенной, и мы ее вообще не сможем обнаружить!
И, наконец, 20 000 звезд становятся недосягаемыми с каждым годом Темная энергия стала доминировать во Вселенной, вызывая расширение скорость далеких галактик для ускорения. На некотором критическом расстоянии, около 15 миллиардов световых лет в настоящее время, эти галактики удаляются от нас быстрее, чем свет, излучаемый нами, когда-либо сможет путешествовать. Пугает то, что из всех наблюдаемых нами во Вселенной галактик 97% уже ушли навсегда. Но оставшиеся 3% не просто остаются; они тоже разгоняются!
С каждым проходящим годом примерно 20 000 новых звезд, которые были досягаемы (со скоростью света), теперь недоступны, а это означает, что каждый год мы откладываем исследование звезд, появляются тысячи и тысячи звездная система, которая навсегда ускользает от нас.
Жизнь Вселенной может быть долгой, а год может быть коротким по большому счету, но, тем не менее, все меняется. Если мы посмотрим достаточно внимательно и достаточно точно, мы тоже сможем почувствовать течение времени. Заметьте, не только здесь, в нашем родном мире, но и в Солнечной системе, в галактике и во Вселенной за ее пределами.
Пусть в следующем году мы все вместе соберемся вместе и вместе преодолеем эти самые большие расстояния.
Оставляйте свои комментарии на нашем форуме и поддержите Starts With A Bang на Patreon!