«Во Вселенной существует множество миров». Ученый ответил на 10 наивных вопросов о космосе

Космос манит человека с незапамятных времен — мы любуемся звездным небом, мечтаем о полетах на другие планеты, фантазируем о межгалактических путешествиях и встречах с инопланетянами. Но много ли мы знаем о нашей Вселенной? Действительно ли она бесконечна, или всё-таки у всего есть предел? Какая космическая угроза вероятнее всего уничтожит жизнь на Земле (или катастрофа придет не из космоса)? Что будет, если влететь в черную дыру, и почему это не так-то просто? Наверняка эти вопросы интересуют многих (в том числе и нас), так что настала пора получить ответы.За помощью наши коллеги из NN.RU обратился к лектору Нижегородского планетария имени Гречко, старшему преподавателю кафедры физики и математики Мининского университета Алексею Киселёву. Он ответил на 10 наивных вопросов о космосе и буквально разложил сложную тему по полочкам.1. Что это за явление такое — магнитные бури? И могут ли они на самом деле нанести какой-либо вред здоровью?Магнитное поле Земли стационарно, то есть его значение имеет определенную интенсивность. Но когда на земную магнитосферу набегает облако солнечной плазмы — так называемый корональный выброс, — она начинает сжиматься, интенсивность магнитного поля растет, а по магнитным силовым линиям начинают бежать гигантские электромагнитные волны. Проще говоря, магнитное поле Земли перестает быть стабильным и начинает вибрировать. В этот момент мы наблюдаем переменность магнитного поля, изменение его направления.11 ноября на Солнце произошла вспышка экстремально большого класса Х5. Она стала самой мощной за последний год и породила поток высокоэнергетичных частиц, что удивило ученых. Эти частицы мгновенно дошли до Земли и нагрели атмосферу. Из-за этого во вторник примерно в час дня по всему миру была нарушена коротковолновая связь: сообщения, в частности, поступали из Африки, из Европы. На самом деле кратковременно повысился радиационный фон на уровне поверхности Земли.До сих пор таких явлений мы особо не наблюдали, так что это событие, скорее всего, войдет в историю исследования Солнца. При этом вспышка создала мощнейшую ударную волну, которая просто гребла на своем пути все предыдущие волны, и 12 ноября ударила в Землю. В этот день у нас случилась магнитная буря самого высокого, экстремального класса.Статистика показывает некую связь между магнитными бурями и вероятностью обращения людей в скорую помощь, жалобами на здоровье. То есть корреляция существует, но механизм влияния магнитных бурь на человека пока непонятен. Есть разные версии, которые могут это объяснить. Мне, например, симпатично следующее предположение.Человеческая нервная система представляет собой сеть нейронов, которые передают информацию друг к другу посредством электромагнитных импульсов, то есть общаются электрическими сигналами. При этом работает наша нейронная сеть на низких частотах.Магнитная буря запускает вдоль Земли электромагнитную волну с очень большой амплитудой, но очень низкой частотой. Эта волна, конечно, проникает, в тело человека (она вообще во всё проникает) и вызывает сбои в работе нервной системы. Из-за внешней помехи нейроны начинают терять сигналы, которые передают друг другу. Тогда они вызывают их второй, третий раз — до тех пор, пока сигналы не дойдут до адресата.То есть нервная система в итоге продолжает работать стабильно — она довольно устойчивая, сломать ее внешними помехами невозможно. Но энергии на ее работу и исправление ошибок тратится больше. Так что в момент магнитных бурь наша нервная система оказывается перегружена.На здорового человека это никак не влияет, а вот у людей с хроническими болячками состояние может усугубиться. Особенно если это заболевания сердечно-сосудистой системы — там может начать скакать давление, ну и другие расстройства способны себя проявить.Но на многих людей это явление вообще никак не влияет. Так что в моменты магнитных бурь просто нужно быть повнимательнее к себе и своему окружению. Чтобы не потерять бдительность, когда, например, переходишь дорогу.2. А ретроградный Меркурий — что за зверь такой? С точки зрения астрономии.Вообще, ретроградный Меркурий — это то, о чём говорят астрологи. Для астрономов ретроградный Меркурий — это просто ретроградный Меркурий.Дело в том, что все тела Солнечной системы движутся по небу среди звезд с запада на восток, против часовой стрелки. Но из-за относительности (тела движутся по орбитам вокруг Солнца с разной скоростью) нам видится, что планета иногда останавливается и начинает немного ползти назад, а потом опять продолжает движение вперед. То есть она делает зигзаг или петлю. И вот этот период попятного движения называется ретроградностью. Ретроградность, или попятность, учитывается астрономами при расчете периодов видимости планет.Вообще говоря, это явление происходит довольно часто. В течение года Меркурий бывает ретроградным 3–4 раза, и каждый такой период длится примерно 21 день. То есть около 3 месяцев Меркурий ретрограден — это значительная часть года.3. По какому принципу звёзды выделяют в созвездия и почему они зачастую не похожи на людей или существ, которыми называются?Почему не похожи? Мне кажется, что похожи, особенно если показывать их в Малом зале планетария — небо там очень близко к настоящему, и действительно можно увидеть некоторое сходство. Но на самом деле каждый человек индивидуален: кто-то видит эти образы, кто-то нет, да и все они — просто плод нашего воображения. Причем созвездия появились еще в древней астрономии, то есть в них история тысячелетий.Обычно я объясняю это особенностью ночного видения. В темноте мы видим плохо и компенсируем это хорошим воображением: человек зрительно дорисовывает предметы, которые не наблюдает. На мой взгляд, такая способность берет начало в том периоде, когда люди жили в пещерах, без электрического света и фонариков. Они существовали в собственном жилом пространстве в темноте.Но вообще в современной астрономии нет правил рисования образов созвездий — каждый может вообразить, что ему захочется. Созвездие — это просто ограниченный участок небесной сферы. Вот эта отдельная площадка — созвездие, а уж как вы его вообразите — ваше личное дело. В старинных атласах одни и те же созвездия нарисованы крайне разным образом. Та же Большая Медведица: где-то голова повернута в одну сторону, где-то в другую, у кого-то она сидит, у кого-то стоит. Как человек вообразил, так и правильно.Для любителей астрономии важнее не созвездие, а так называемые звездные конфигурации, астеризмы. То есть мы ориентируемся, например, не на созвездие Большой Медведицы, а на 7 звезд в форме ковша. Или на летне-осенний треугольник, состоящий из 3 ярких звезд. Или на букву W в созвездии Кассиопеи. Или на квадрат Пегаса — 4 звезды в форме этой фигуры. Любители астрономии ориентируются не на образы, а на конфигурации — и уже по ним строят ориентировку. 4. Как обстоят дела с колонизацией Марса? Есть ли потенциал у этой идеи, которой так горит Илон Маск, и как скоро она может исполниться?Сроки исполнения пока очень туманны. Хотя Илон Маск говорит, что нужно это делать быстрее, сейчас никто не назовет точную дату и даже год, когда это всё произойдет. Но вообще, это мечта человека с того момента, как возникла сама идея космического полета. В 30–40-е годы ХХ века люди представляли, как построят ракету и полетят на Марс, чтобы познакомиться там с марсианами. Это был такой мотив развития космонавтики, да и сейчас изучение Марса — мечта исследователей.Есть мнение о том, что человеку лететь туда не нужно: можно просто отправить автомат, который всё сделает за нас. Но автомат всегда заточен на конкретную работу. Он будет смотреть туда, куда ему скажут, и никогда не повернется назад. Сзади может стоять инопланетянин и махать рукой, но он никогда этого не увидит. А человек увидит. Он заметит те вещи, которые ни одна машина заметить не в состоянии.Ну и конечно, Марс — это место потенциальной будущей колонии. Он наиболее пригоден среди всех известных нам космических тел для создания поселения или — для начала — научной лаборатории. Колонизация Марса — это первый шаг к созданию космической цивилизации. Еще Циолковский высказал хорошую идею о том, что Земля — это колыбель человечества, но рано или поздно нам нужно будет покинуть Землю и расселиться по окружающей Вселенной.Но чтобы человек смог на новой планете существовать, ему сначала придется построить необходимую инфраструктуру. Во-первых, на поверхности Марса нужно чем-то дышать. Атмосфера этой планеты непригодна для дыхания, зато ее рельеф отличается большими перепадами. На Марсе есть впадины, в которых давление позволяет находиться в этой атмосфере без скафандра. Например, на дне самого большого разлома Марса — долине Маринер. Там достаточно будет просто надеть кислородную маску, так что это место вполне подходит для базы.Во-вторых, человеку нужно как-то согреваться. Температура атмосферы Марса экстремально низкая. На экваторе она достигает +20 °С в солнечные дни, но может опускаться до –150 °С. Тем не менее это не очень большая проблема: небольшой скафандр согреет человека.Важным ресурсом является вода, и в высоких широтах Марса ее оказалось предостаточно — в виде льда. А из воды можно получить и кислород. Так что теперь нужно понять, как ее добывать и использовать. Поначалу человечество будет вкладывать в жизнь на Марсе какие-то ресурсы, но потом научится добывать там полезные ископаемые, и колония станет автономной, сможет сама себя обеспечивать.5. Почему полет в космос — это дорого? И как скоро для широких слоев населения станет доступен космический туризм?К сожалению, современные космические реактивные двигатели обладают очень низким КПД. То есть мы тратим много энергии впустую, чтобы получить какую-то полезную работу по подъему космического аппарата на орбиту. Поэтому, конечно, перед учеными стоит важнейшая задача создать такие двигатели и движители, которые сделают полет в космос более доступным.Идей, как это можно реализовать, много. Начиная с пращи, которая выстреливает аппарат, как из пушки, сразу в космос, заканчивая лазерными системами, использующими энергию лазерного луча, чтобы разгонять космические аппараты. Фантасты думают о так называемых варп-двигателях, которые меняют свойства пространства-времени перед носом космического корабля. И так далее.В будущем, я думаю, человеку удастся найти какое-то хорошее решение. Потому что если мы будем летать на существующих реактивных двигателях, то не сможем полноценно освоить даже Солнечную систему.А вот космический туризм, думаю, будет дешеветь из года в год. Уже сейчас это становится более доступным явлением. Например, «Аэрофлот» уже организует полеты для наблюдения метеорного потока Геминиды. Любой желающий может купить билет и на самолете подняться над облаками на достаточно большую высоту. Это гарантированно обеспечивает обзор неба и возможность наблюдения красивейшего явления. В какой-то степени это тоже космический туризм.Но вообще, если мы вылетим на орбиту, то ничего нового не увидим. В том смысле, что при наблюдении с Земли звезды выглядят так же, как и при наблюдении из космоса. Может быть интересно посмотреть на нашу планету, но и для этого необязательно лететь в космос: она выглядит по-другому уже на той высоте, на которую поднимается самолет. Вот испытать на себе невесомость — это, наверное, одна из целей космического туризма сейчас. Побывать в том состоянии, когда ты паришь.6. Космос бесконечен?Есть такая история о том, что космос безграничен, но не бесконечен. Это сложно понять, но можно попытаться. Согласно теории происхождения Вселенной, вся ее масса появилась мгновенно в момент Большого взрыва. Вселенная расширяется, а масса не меняется, следовательно, количество звезд остается примерно постоянным. Это очень большая величина, но она конечная. Объем Вселенной на каждом этапе растет, но тоже может быть оценен конкретной конечной величиной. При этом Вселенная безгранична.Иногда Вселенную пытаются представить в виде надувающегося воздушного шарика, а человека — в виде двумерного существа типа червяка, который по нему ползает. Червяк никогда не найдет границы этого шарика, но при этом мы понимаем, что его площадь ограничена.В астрономии есть такое понятие — метагалактика. Это доступная для наблюдений часть Вселенной. Чем дальше мы смотрим, тем в более отдаленном прошлом наблюдаем объекты. Расстояние, измеренное в световых годах, показывает, в каком прошлом находится наблюдаемый объект. Современные телескопы позволяют заглянуть так далеко, что можно увидеть край, возраст которого совпадает с моментом рождения Вселенной. Мы как бы видим границу Вселенной. Но эта граница не настоящая, это не граница пространства, а граница времени.7. В результате какой космической угрозы жизнь на Земле вероятнее всего может быть уничтожена?Тут сразу приходит в мысли ответ о том, что на Землю может упасть космическое тело и возникнет глобальная катастрофа, в результате которой жизнь прекратится. Согласно геологической истории нашей планеты, на ней уже происходили глобальные вымирания, когда до 98% всей биомассы мгновенно исчезало. В основном это было связано с падением крупных космических тел.Но на самом деле катастрофы, которые происходили в геологическом прошлом, также порождали новый этап эволюции. Если бы 65 миллионов лет назад не произошло глобального вымирания и гибели динозавров, то они бы так и ходили по Земле, а никаких людей бы не существовало. То есть каждая катастрофа — это новый эволюционный шаг, а серия таких катастроф — наше развитие.Перед лицом следующей угрозы человечество, например, может ускорить освоение космоса и создать космическую цивилизацию, чтобы выжить. Тогда случится эволюционный скачок — «через не хочу».Но на самом деле Земля — хрупкий организм. Вот сейчас мы наблюдаем глобальное потепление, которое тоже рассматриваем как одну из угроз нашему существованию. Пока этот процесс идет медленно и особо нам не мешает, но он может стать триггером более быстрых катастрофических изменений. А уже они способны сильно изменить жизнь на Земле.И вообще, сейчас считается, что вероятность гибели цивилизации с большей степенью связана с самой жизнью цивилизации. Ядерная война может уничтожить условия жизни на Земле. Или мы можем сами себя погубить выбросами углекислого газа и загрязнением атмосферы.Гипотетически же можно рассматривать множество факторов. Когда-нибудь Солнце проэволюционирует и начнет раздуваться в красного гиганта — это тоже сделает жизнь на Земле невозможной. А вдруг Солнечная система как одно целое столкнется с каким-нибудь облаком малых тел? Тогда случится катастрофа, связанная с положением самой Солнечной системы в галактике.Много разных вещей может случиться. Поэтому важно заниматься астрономией и космонавтикой, чтобы приблизиться к возможности поселения на Марсе, на орбите, на Луне. Человек должен начать распространяться во Вселенной, чтобы обеспечить себе безопасность.8. Можно ли на космическом корабле влететь в черную дыру и вернуться?Нет. Но есть гипотезы о том, что могут, например, существовать так называемые кротовые норы, или червоточины. При определенных обстоятельствах космический аппарат может залететь в черную дыру и вылететь через белую дыру в другой Вселенной, или в другой точке нашей Вселенной, или в другое время в другой точке нашей Вселенной. Но на самом деле это невероятная гипотеза. Кротовые норы — это крайне нестабильное состояние черных дыр. Они должны непредсказуемым образом разрушаться.Классический подход к черным дырам таков: это дорога в один конец. Как только мы пересекаем горизонт событий, шансов вернуться обратно нет. Кроме того, черная дыра еще на подлете к ней разрушит космический корабль и всё, что находится внутри, из-за сильного приливного воздействия. Этот эффект называется спагеттизацией: всё, что приближается к черной дыре, вытягивается в тоненькую линию, как спагетти, и разрывается на части.Но на самом деле шансов попасть в черную дыру у нас тоже нет. Мы не то что влететь — даже приблизиться к ней не сможем. Это вообще крайне сложная задача.Дело в том, что у нас есть кинетическая энергия орбитального движения, которую надо погасить. По этой же причине, например, полет к Солнцу гораздо труднее, чем полет к Юпитеру или на окраину Солнечной системы. Земля движется со скоростью 30 км/с, и чтобы упасть на Солнце, мы должны толкнуть себя с такой же скоростью в обратную сторону. То есть упасть на Солнце сложнее, чем улететь от него.Так же и с черной дырой. На подлете к ней вы пойдете по гиперболе либо попадете на какой-нибудь эллипс или круг. И чтобы преодолеть эту кинетическую энергию, вам нужно будет приложить колоссальные усилия. Попасть в черную дыру можно лишь при условии, что она окружена диффузным облаком — газопылевым диском. Об него мы будем тормозиться и только тогда начнем падать в центр этой области.В общем, еще нужно постараться, чтобы туда попасть. На самом деле черным дырам приписывают этот излишний каннибализм.9. Что произойдет, если Солнце в Солнечной системе заменить на черную дыру?Если Солнце заменяем на черную дыру солнечной массы, то получится очень маленький объект. Это будет черная дыра диаметром около 10 километров — меньше Нижнего Новгорода. Она будет создавать такое же гравитационное поле, как Солнце, и все планеты продолжат крутиться по своим круговым орбитам. То есть с точки зрения динамики вращения тел в Солнечной системе ничего не изменится.Но, конечно, с исчезновением Солнца мы просто замерзнем. Сначала просто будет опускаться температура, поверхность Земли остынет, а атмосфера начнет конденсироваться и выпадет снегом. Жизнь станет невозможной. Земля, точнее ее верхняя оболочка, замерзнет. Лучше всех будет тем, у кого есть гейзеры, подземные источники тепла. Они как-нибудь выживут.10. Финальное — инопланетяне есть? Ждать ли человечеству когда-либо контакта с внеземной цивилизацией?Большинство астрономов считают, что инопланетяне где-то там, на своих планетах, существуют, но возможности контакта с ними сегодня у нас нет — мы слишком далеко друг от друга. То есть мы не верим в контакт с пришельцами, но верим в то, что Вселенная грандиозна и в ней существует множество миров, где есть жизнь и даже развитые цивилизации.Как близко они к нам находятся, мы сказать не можем, но полагаем, что в ближайшей галактической окрестности таких цивилизаций просто нет. Иначе человечество, наверное, уже бы их заметило.Это не значит, что в будущем контакт с инопланетянами невозможен. Есть международные научные программы, цель которых — изучение окрестных потенциально обитаемых миров на предмет наличия в них цивилизаций. Может быть, мы такой мир обнаружим, и это будет величайшим открытием.Сейчас в основном используют радиоастрономические методы. Когда есть потенциально обитаемый мир, мы с помощью радиотелескопов можем попытаться увидеть техногенный радиошум. Земля шумит в радиодиапазоне, потому что у нас очень много радиопередатчиков и радиоприемников, и является мощным источником радиосигналов на определенных частотах. Если в какой-то звездной системе мы обнаружим радиошум, это может являться признаком наличия цивилизации.Потом, если говорить о жизни как о биологической форме существования материи, то она может быть даже на соседних планетах. Мы же на Марсе ищем жизнь. Пока обнаружить ее не удалось, но и существование ее не опровергли. Остается какая-то доля вероятности, что на Марсе есть колонии живых организмов. Надо полазать по оврагам, где текут ручьи, походить с молотком, посмотреть повнимательнее. Может быть, что-то мы и найдем.