§ 39. Сучасні уявлення про Всесвіт. Наше місце у Всесвіті

Під час астрономічних досліджень виявилось, що Сонце також не перебуває в центрі Всесвіту. Було виявлено, що зірки розташовані на різних відстанях від Сонця і утворюють Галактику, яку назвали Чумацьким, або Молочним Шляхом. Відстані між зірками величезні — десятки мільйонів мільйонів кілометрів. Наша Галактика містить кілька сотень мільярдів зірок (усіх їх перелічити важко).

• Яку форму має наша Галактика?

У центральній частині Галактики концентрація зір значно більша, ніж у віддалених частинах. У центрі є велетенська Чорна Діра, навколо якої кожна своєю орбітою рухаються зірки. Сонце знаходиться у віддаленій частині Галактики, ближче до її краю. Наше світило — пересічна зірка середніх розмірів. Сонце обертається навколо центру Галактики зі швидкістю 220-240 км/с та робить один оберт приблизно за 200 мільйонів років. За весь час існування Земля разом із Сонцем зробила не більше 30-ти таких обертів.

Галактика Чумацький Шлях

Робота в парі

Поміркуйте, чому наша Галактика в Україні називається Чумацький Шлях (скористайтеся інтернет-джерелами для довідки).

Різноманітність галактик у Всесвіті

Ще сто років тому вважалось, що у Всесвіті існує одна-єдина галактика — наша. Та в 20-х роках минулого століття американський астроном Едвін Габбл за допомогою потужного телескопа виявив, що світлі плями в небі — це не просто пилові туманності, як їх раніше називали, а окремі галактики. Найближча до нас велика галактика — це галактика Андромеди. У сусідстві з нами розташовано ще кілька дрібніших галактик: Трикутник, Велика і Мала Магелланові Хмари тощо. Вони утворюють місцеву групу галактик. Галактика Андромеди, яка вдвічі більша за Чумацький Шлях, мчить у наш бік зі швидкістю більше 100 км/с, через 3-4 мільярди років має відбутися зіткнення галактик.

Космічний телескоп Габбл

Цікаві факти

Галактика Андромеди — найближча до Чумацького Шляху велика галактика, розташована в сузір’ї Андромеди і віддалена від нас, за останніми даними, на відстань 2,52 млн світлових років.

Галактика Трикутника — спіральна галактика, розташована на відстані приблизно 3,14 млн світлових років від нашої планети у сузір’ї Трикутника. Третя за величиною галактика місцевої групи (за діаметром удвічі менша за Чумацький Шлях і в 4 рази — за галактику Андромеди).

Велика Магелланова Хмара — це карликова галактика, розташована на відстані близько 160 тис. світлових років від нашої Галактики. Велика Магелланова Хмара за діаметром приблизно в 20 разів менша за Чумацький Шлях.

Мала Магелланова Хмара — це карликова галактика, яка перебуває на відстані близько 200 тис. світлових років від Чумацького Шляху. За розміром Мала Хмара вдвічі менша за Велику та здається частиною Чумацького Шляху.

Галактики, які перебувають на великих відстанях, як виявив Габбл, в основному віддаляються від нас. Відстані між віддаленими галактиками постійно зростають. У зв’язку з цим Всесвіт часто порівнюють з повітряною кулькою, яка безперервно роздувається.

Робота в парі

Спробуйте змоделювати процес розширення Всесвіту за допомогою повітряної кульки.

Утворення та розміри Всесвіту

• Яке слово зашифровано в ребусі?

На думку науковців, наш Всесвіт утворився близько 13,8 мільярдів років тому в результаті так званого «Великого вибуху»: з маленької точки він за частку секунди дуже різко розширився до велетенських розмірів, відтоді розширюється й далі, уже з меншою швидкістю. Ми не можемо побачити всього Всесвіту, бо світло від дуже далеких галактик до нас ще навіть не встигло дійти.

Насправді Всесвіт набагато більший, ніж ми бачимо, і, швидше за все, безмежний. Він містить близько 200 мільярдів галактик, доступних нашому спостереженню.

• Де центр Всесвіту?

Відповідь на це запитання: центру не існує або центром можна вважати будь-яку точку, у якій перебуває спостерігач, у тому числі й Землю.

Також науковці припускають, що існує безмежна кількість різних всесвітів, а наш Всесвіт — це тільки один з них.

Цікаві факти

Значний внесок у дослідження космосу зробили українські науковці.

Ніна Мороженко — українська жінка-астроном. Досліджувала протуберанці (світні утворення) на Сонці. Побудувала структурну модель сонячного протуберанця.

Олена Казимирчак-Полонська — українська жінка-астроном, науковою теорією якої досі користуються під час запуску космічних зондів. Вивчала рух малих тіл Сонячної системи, насамперед комет. За життя її іменем назвали астероїд 2006 Полонська.

Підсумки параграфа

Наш Всесвіт утворився близько 13,8 мільярдів років тому в результаті так званого «Великого вибуху». Він містить 200 мільярдів доступних спостереженню галактик. Центру Всесвіту не існує або центром можна вважати будь-яку точку, у якій перебуває спостерігач, у тому числі й Землю.

Робота у групі

Використовуючи інтернет-джерела, відшукайте інформацію про галактики, які належать до місцевої групи галактик.

Запитання та завдання для самоперевірки

• 1. Що є в центрі нашої Галактики?
• 2. Які ви знаєте сусідні з Чумацьким Шляхом галактики?
• 3. Де центр Всесвіту?
• 4. Чому неможливо побачити весь Всесвіт?

Перевірте себе

1. Яку форму має Галактика Чумацький Шлях?

• а) сферичну
• б) циліндричну
• в) спіральну
• г) трикутну

2. Де знаходиться Сонце в нашій Галактиці?

• а) в її центрі
• б) ближче до центру
• в) ближче до краю
• г) важко сказати

3. Увідповідніть небесні тіла та факти про них:

1) газовий гігант

2) є центром Галактики Чумацький Шлях

3) планета, на якій є життя

4) є центром Сонячної системи

Навчальний проєкт

Українські дослідники і дослідниці завжди брали активну участь у вивченні космічних об’єктів. Підготуйте інформаційний проєкт «Імена України в космосі» та презентуйте його в класі.

Де знаходиться центр Всесвіту?

Ми завершили попередній епізод тим, як центр Всесвіту знаходиться всюди, а потім швидко перейшли до «Дякуємо за перегляд», не вказавши жодних подробиць, крім підморгування та кивка.

Гарні новини, ось ваші дані. Спочатку уявіть у своєму розумі Всесвіт, що розширюється. Ви можете уявити, як м’яч, що надувається, висувається у всіх напрямках. Можливо, ви бачите якийсь гігантський небесний гарбуз, що розширюється. На жаль, ця думка невірна. Але не засмучуйтеся, наші мислячі м’ясні частини просто не створені для таких речей.

Область космосу, яку ми бачимо, — це спостережуваний Всесвіт. Коли ми дивимося в будь-якому напрямку, ми бачимо світло, яке залишило зірки мільйони і навіть мільярди років тому. Коли ви підходите до 13,8 мільярда миль світлового року, ви бачите світло, яке було випромінено незабаром після Великого вибуху, коли Всесвіт охолонув до такої міри, що став прозорим. Отже, спостережуваний Всесвіт — це сфера навколо вас, це відносно вашого положення.

Мій спостережуваний Всесвіт — це сфера навколо мене, відносно мого положення. Тож якщо я перебуваю на відстані 10 метрів від вас, я можу побачити трохи далі у Всесвіт у цьому напрямку. Якщо ви подивитеся позаду себе, ви побачите спостережуваний Всесвіт трохи далі в цьому напрямку.

Уявіть, що ви стоїте в темній кімнаті зі свічкою. Ви можете бачити сферу навколо себе. Ви перебуваєте в центрі вашого спостережуваного простору. І якщо я перебуваю в іншому місці, у мене буде інша спостережувана сфера. Ось чому ми говоримо, що кожен перебуває в центрі свого особистого спостережуваного Всесвіту.

У цьому є натяки на педантизм і це трохи незадовільно, тому давайте копаємо глибше. Де знаходиться справжній центр Всесвіту, незалежно від того, хто його спостерігає? Наш Всесвіт може бути скінченним або нескінченним. Насправді астрономи точно не знають. Їхні найточніші розрахунки показують, що спостережуваний Всесвіт має 93 мільярди світлових років у поперечнику.

Відображення хронології Всесвіту за 13,7 мільярдів років та розширення Всесвіту, яке відбулося після цього. Авторство: Наукова група NASA/WMAP.

Пам’ятаєте те світло від Великого вибуху, якому знадобилося 13,8 мільярдів світлових років, щоб дістатися до вас? Що ж, розширення Всесвіту відсунуло цю область на більш ніж 46 мільярдів світлових років від нас. Подивіться якомога далі вправо і якомога далі вліво. Зараз ці дві плями знаходяться на відстані 93 мільярди світлових років одна від одної. Тому ми не можемо побачити, наскільки великий Всесвіт насправді. Він має бути більше 93 мільярдів світлових років. Все за межами цього регіону ми просто не можемо побачити… поки. Це може бути нескінченним.

Якщо Всесвіт нескінченний, то є нескінченна кількість простору в цьому напрямку і нескінченна кількість простору в цьому напрямку, і в цьому напрямку. І ми повернулися там, де почали, буквально. Ви знову в центрі Всесвіту. І я теж.

Але що, якщо Всесвіт скінченний? Ось де це стає складним. Уявіть спостережуваний Всесвіт як крихітну кулю всередині набагато більшого фактичного Всесвіту. Можливо, це 100 мільярдів світлових років у поперечнику, а може, трильйон чи квадрильйон. Незалежно від розміру, він не нескінченний. Тепер ви думаєте, що є центр, чи не так?

Ну, астрономи вважають, що топологія кінцевого Всесвіту вказує на те, що якщо ви подорожуєте в будь-якому напрямку досить довго, ви повернетеся до початкової точки. Іншими словами, якби ви могли подивитися досить далеко в будь-якому напрямку, ви б побачили потилицю.

Уявіть Всесвіт як сферу – Advanced Celestial Sphere (Wolfram Project). Авторство: Джим Арлоу

Ми зробили цілий епізод про це, і ви, можливо, захочете це перевірити. І вам дійсно захочеться ознайомитися з детальним поясненням Зогга про прибульців. Для аналогії розглянемо мураху на поверхні кулі. Якщо мураха вирішить йти в будь-якому напрямку, він повернеться до вихідної точки. Візьміть цю концепцію та збільште її в одному вимірі. Не можете собі уявити? Нема проблем. Як я вже сказав, наш мозок не обладнаний і не досвідчений. І все ж, цей додатковий вимір, здається, є природою Всесвіту. Незалежно від того, в якому напрямку ви подорожуєте, якщо вам знадобиться однакова кількість часу, щоб повернутися до початкової точки. Ну. ти в центрі Всесвіту?

Побачити? Незалежно від того, як ви думаєте про це і як це розбиваєте, ви в центрі всього. І я теж. Як ви думаєте? Всесвіт скінченний чи нескінченний? Розкажіть нам чому в коментарях нижче.

Подкаст (аудіо): Завантажити (Тривалість: 5:14 — 4,8 МБ)

Підписатися: Apple Podcasts | RSS

Подкаст (відео): Завантажити (280,4 МБ)

Підписатися: Apple Podcasts | RSS

§ 38. Геоцентрична та геліоцентрична моделі світу

Земля з давніх-давен вважалася центром світобудови. Спочатку її уявляли плоскою, розміщеною то на велетенських черепахах, то на китах, то на слонах. Дехто уявляв, що Земля плаває у великому океані або утримується від падіння вниз стиснутим повітрям. І тільки грецький математик Піфагор припустив, що наша планета має сферичну форму.

Геоцентрична модель світу

Стародавні греки, переконавшись, що Земля має сферичну форму, усе ж поміщали її в центр світу. Навколо Землі крутилося кілька сфер, на яких були закріплені Місяць, Сонце, зорі. Проблеми виникли з поясненням руху планет: адже вони періодично змінюють напрям свого руху, а їхні траєкторії утворюють петлі.

Робота в парі

Які п’ять планет були відомими стародавнім грекам? Використовуючи інтернет-джерела, пригадайте, на честь кого були названі ці планети?

Давньогрецький науковець Птолемей пояснював складні рухи планет тим, що вони не тільки обертаються навколо Землі, але й одночасно здійснюють обертання довкола інших центрів петлеподібною кривою. Але такі складні рухи суперечили навіть тим законам природи, які були відомі на той час. Для уникнення цього протиріччя почали вважати, що всі п’ять відомих на той час планет обертаються навколо Сонця, а саме Сонце, Місяць і зірки — навколо Землі (гео-геліоцентрична система світу).

Геоцентрична модель світу Птолемея

Гео-геліоцентрична система світу

Геліоцентрична модель світу

Нову картину світу створив польський науковець Миколай Коперник. У центр Всесвіту він помістив Сонце, а зірки, Земля та інші планети обертались навколо нього по колових орбітах. Він математично обґрунтував свою геліоцентричну модель та обчислив відстані від Сонця до планет. Земля виявилась не в центрі світу, а просто третьою планетою в Сонячній системі.

Геліоцентрична модель світу

Миколай Коперник

Джордано Бруно

На той час ця ідея Коперника була дуже прогресивною і зробила переворот в астрономічній науці. Але вона суперечила релігійним догмам, і тому церква цю ідею не сприйняла. Джордано Бруно, який обстоював геліоцентризм, навіть спалили на вогнищі інквізиції. Знаменитий науковець Галілео Галілей теж змушений був відректись від цієї ідеї, і тільки перед своєю смертю він висловив фразу, яка стала крилатою: «І все-таки вона крутиться!»

• Поясніть, що означав цей вислів Галілея?

Робота у групі

Використовуючи інтернет-джерела, підготуйте коротке повідомлення про життя та діяльність Миколая Коперника, Джордано Бруно або Галілео Галілея (на вибір) та поділіться цією інформацією зі своїми однокласниками / однокласницями.

Підсумки параграфа

Геоцентрична модель світу — уявлення про світобудову, згідно з яким центральне місце у Всесвіті займає Земля, навколо якої обертаються Місяць, Сонце, планети, зірки.

Геліоцентрична модель світу — вчення в астрономії, за яким у центрі Всесвіту розташоване Сонце, навколо якого обертаються зірки, Земля та інші планети.

Запитання та завдання для самоперевірки

• 1. Які ви знаєте стародавні уявлення про форму Землі та її місце у Всесвіті?
• 2. Яка різниця між геоцентричною та геліоцентричною моделями світу?
• 3. У чому полягала революційність геліоцентричної моделі світу?

Перевірте себе

1. Який науковець першим припустив, що Земля має сферичну форму?

• а) Птолемей
• б) Платон
• в) Піфагор
• г) Фалес

2. Який науковець був прихильником геоцентричної системи світу?

• а) М. Коперник
• б) Птолемей
• в) Г. Галілей
• г) Дж. Бруно

3. Відповідно до геліоцентричної моделі у центрі світу знаходиться.

• а) Земля
• б) Полярна зоря
• в) Чорна діра
• г) Сонце

Виконайте вдома