Одно из самых популярных вирусных видео о космосе совершенно неверно. Но это дает нам шанс узнать что-то невероятное.
Во Вселенной много движущихся частей, поскольку ничто не существует изолированно. В нашей Солнечной системе есть буквально триллионы больших масс, и все они вращаются вокруг галактического центра в течение сотен миллионов лет. Но есть вирусное видео, части 1 и 2, в котором утверждается, что, когда Солнечная система движется через галактику, она образует вихрь, притягивая за собой планеты.
Но наш истинный космический адрес и наше реальное космическое движение гораздо сложнее и интереснее, чем простая модель, подобная этой. Что поразительно, потому что все подчиняется одному простому закону: общей теории относительности. В самых больших масштабах только гравитация определяет движение всего, включая нас, когда мы движемся по Вселенной.
Качественно «вихревое видео» имеет несколько правильных вещей. Он показывает следующие истинные факты:
- Планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости.
- Солнечная система движется через галактику под углом примерно 60° между галактической плоскостью и плоскостью планетарной орбиты.
- Солнце, кажется, движется вверх-вниз и вперед-назад по отношению к остальной части галактики, когда оно вращается вокруг Млечного Пути.
И это правда. Но ни одна из них не соответствует действительности в том виде, в каком она показана на видео. И в этом важное различие между качественным и количественным.
И в количественном отношении мы не только предсказываем, но и можем точно измерить, как работает наше движение. Это не вихрь, но то, что это такое, завораживает.
Здесь мы находимся на планете Земля, которая вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, которая вращается по эллипсу вокруг центра Млечного Пути, который притягивается к Андромеде в нашей местной группе, который толкается внутри нашего космического сверхскопления Ланиакея галактическими группами, скоплениями и космическими пустотами, который сам лежит в пустоте KBC среди больших- Масштабная структура Вселенной. После десятилетий исследований наука наконец-то составила полную картину и может точно определить, насколько быстро мы движемся в пространстве во всех масштабах.
Планеты вращаются как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца. Даже если вы считаете себя стационарным, мы знаем на космическом уровне что это просто неверно. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, она несёт нас через космос со скоростью почти 1700 км/ч для кого-то на экваторе. Это может показаться большим числом, но по сравнению с другими факторами, влияющими на наше движение во Вселенной, это всего лишь точка на космическом радаре.
На самом деле это не так уж и быстро, если мы вместо этого переключимся на представление о километрах в секунду. Земля, вращающаяся вокруг своей оси, дает нам скорость всего 0,5 км/с, или менее 0,001% скорости света. Но есть и другие движения, которые важнее.
Как и все планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца с гораздо большей скоростью, чем скорость ее вращения. Чтобы удержаться на нашей стабильной орбите, где мы находимся, нам нужно двигаться со скоростью около 30 км/с. Внутренние планеты - Меркурий и Венера - двигаются быстрее, в то время как внешние миры, такие как Марс (и не только), движутся медленнее. Разница огромна: Меркурий совершает примерно 4 оборота на каждый 1 оборот Земли, а Нептун совершает более 160 оборотов вокруг Земли, прежде чем совершит хотя бы один оборот.
Более того, когда планеты вращаются в плоскости Солнечной системы, они постоянно меняют направление своего движения, и Земля возвращается в исходную точку через 365 дней. Ну, почти в ту же самую начальную точку.
Потому что даже само Солнце не стоит на месте. Наша галактика Млечный Путь огромна, массивна и, что самое главное, находится в движении. Все звезды, планеты, газовые облака, пылинки, черные дыры, темная материя и многое другое движутся внутри нее, внося вклад в ее суммарную гравитацию и подвергаясь ее влиянию. С нашей точки зрения, примерно в 25 000 световых лет от галактического центра, Солнце вращается по эллипсу, совершая полный оборот каждые 220-250 миллионов лет или около того.
По оценкам, скорость нашего Солнца на этом пути составляет около 200-220 км/с, что является довольно большим числом по сравнению со скоростью вращения Земли и скоростью ее обращения вокруг Солнца, которые оба наклонены под углом к плоскости движения Солнца вокруг галактики. На протяжении всего этого, однако, планеты остаются в одной и той же плоскости, без «перетаскивания» или появления вихревых паттернов.
Но сама галактика не стационарна, а скорее движется из-за гравитационного притяжения всех сверхплотных сгустков материи и, в равной степени, из-за отсутствия гравитационного притяжения всех недоплотных областей. В нашей локальной группе мы можем измерить нашу скорость по направлению к самой большой и массивной галактике на нашем космическом заднем дворе: Андромеде. Похоже, что она движется к нашему Солнцу со скоростью 301 км/с, что означает - с учетом движения Солнца через Млечный Путь - что две самые массивные галактики местной группы, Андромеда и Млечный Путь, направлялись навстречу друг другу со скоростью около 109 км/с.
Местная группа, какой бы огромной она ни была, не полностью изолирована. Все другие галактики и скопления галактик в нашем районе притягивают нас, и даже более отдаленные сгустки материи оказывают гравитационное воздействие. Судя по тому, что мы можем увидеть, измерить и рассчитать, эти структуры вызывают дополнительное движение примерно на 300 км/с, но в несколько ином направлении, чем все остальные движения вместе взятые. И это объясняет часть, но не все крупномасштабное движение во Вселенной. Есть еще один важный эффект, который был количественно определен совсем недавно: гравитационное отталкивание космических пустот.
На каждый атом или частицу материи во Вселенной, сгруппировавшиеся в сверхплотной области, приходится область некогда средней плотности, которая потеряла эквивалентное количество массы. Точно так же, как регион с большей плотностью, чем в среднем, будет притягивать вас в первую очередь, регион с меньшей плотностью, чем в среднем, будет притягивать вас с меньшей силой. Если вы получите большую область пространства с меньшим количеством материи, чем в среднем, это отсутствие притяжения эффективно ведет себя как отталкивающая сила, так же как дополнительное притяжение ведет себя как притягивающая. В нашей Вселенной, напротив расположения наших ближайших сверхплотностей, находится великая недоплотная пустота. Поскольку мы находимся между этими двумя областями, силы притяжения и отталкивания складываются, и каждая из них дает примерно 300 км/с, а общая скорость приближается к 600 км/с.
Если сложить вместе все эти движения: вращение Земли, вращение Земли вокруг Солнца, движение Солнца вокруг галактики, Млечный Путь, направляющийся к Андромеде, и местную группу, притягивающуюся к области с повышенной плотностью и отталкиваясь от областей с меньшей плотностью, мы можем получить числовое значение того, насколько быстро мы на самом деле движемся по Вселенной в любой данный момент. Мы находим, что общее движение составляет 368 км/с в определенном направлении, плюс-минус около 30 км/с, в зависимости от того, какое сейчас время года и в каком направлении движется Земля. Это подтверждается измерениями космического микроволнового фона, который кажется более горячим в направлении, в котором мы движемся, и более холодным в направлении, противоположном нашему движению.
Если мы проигнорируем вращение Земли и обращение вокруг Солнца, мы обнаружим, что наша Солнечная система движется относительно реликтового излучения со скоростью 368 ± 2 км/с. Когда вы добавите движение местной группы, вы получите, что вся она - Млечный Путь, Андромеда, галактика Треугольника и все остальные - движутся со скоростью 627 ± 22 км/с относительно реликтового излучения. Между прочим, эта большая неопределенность в основном связана с неопределенностью движения Солнца вокруг галактического центра, который является наиболее трудным для измерения компонентом.
Мы точно знаем, как Земля движется во Вселенной, и это красиво и просто. Наша планета и все планеты вращаются вокруг Солнца в плоскости, и вся плоскость движется по эллиптической орбите через галактику. Поскольку каждая звезда в галактике также движется по эллипсу, нам кажется, что мы периодически входим и выходим из галактической плоскости в масштабе десятков миллионов лет, в то время как для завершения одного цикла требуется около 200-250 миллионов лет. вращается вокруг Млечного Пути. Все остальные космические движения тоже вносят свой вклад: Млечный Путь в Местной группе, Местная группа в нашем сверхскоплении и все это по отношению к системе покоя Вселенной.
Солнечная система - это не вихрь, а сумма всех наших великих космических движений. Благодаря невероятной науке астрономии и астрофизики мы, наконец, с невероятной точностью понимаем, что это такое.