Как тайны света привели человечество к открытию темной материи
Космос, как это показала нам наука, намного загадочнее, чем мы могли себе представить. Даже звезды, которые мы видим каждую ночь совершенно не то, чем кажутся. Свет, время, пространство и гравитация создают реальность за гранью нашего понимания. И все же сегодня человеческая цивилизация достигла небывалых высот. Нам удалось пройти путь от древних племен охотников-собирателей до первых людей, вышедших в открытый космос. Это стало возможным благодаря большому количеству факторов и людям, которые жили в разные эпохи, но без которых вы вряд ли сейчас читали бы эту статью. Становление современного мира стало возможным благодаря разгаданным тайнам света, так как возраст и размер космоса запечатлены в нем. Все, что мы видим сегодня и все, что знаем о Вселенной стало возможным благодаря свету, который скрывает в себе намного больше тайн, чем кажется на первый взгляд.
В 1802 году английский астроном Уильям Гершель пришел к выводу, что звезды — это такие же “солнца”, но расположены они очень и очень далеко от Земли, а потому кажутся нам крохотными. Свет этих звезд движется очень быстро, но ему все же требуется время чтобы добраться до нас. Чтобы достичь Земли свету ближайших звезд потребуются годы, а свету более далеких звезд — целые столетия. Некоторые небесные светилы расположены настолько далеко, что к тому моменту, как их свет дойдет до нас, они уже погибнут. Выходит, небо которое мы видим, полно “призраков”, а телескоп — самая настоящая машина времени. Но что мы знаем о свете?
Свет движется со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Примерно на таком расстоянии от Земли (на расстоянии одной световой секунды) находится Луна. Каждый раз когда мы смотрим на Луну, мы заглядываем на одну секунду в прошлое. Но как насчет Солнца? Чтобы добраться до нас, солнечному свету требуется около 8 минут. Это значит, что если наша родная звезда внезапно погаснет, мы узнаем об этом лишь восемь минут спустя. А вот расстояние от Земли до Нептуна меняется в зависимости от их взаимного расположения на орбитах. В среднем свет преодолевает его за четыре часа. Выходит, с Земли мы видим Нептун таким, каким он был четыре часа назад. Стоит ли говорить, как далеко в прошлое могут заглянуть современные телескопы.
Если постепенно удаляться от Солнечной системы, световые часы превращаются в недели, месяцы и годы. Расстояние в космосе ученые измеряют в световых годах. За один световой год свет проходит примерно 10 триллионов километров. Так, Проксима Центавра — ближайшая к нам звезда — расположена в четырех световых годах от Земли, а скопление Плеяд в 400 световых годах. В 1609 году Галилео Галилей впервые посмотрел в телескоп. Именно тогда свет Плеяд достиг нашей планеты.
Когда мы смотрим с Земли на крабовидную туманность, которая находится в созвездии Тельца, мы заглядываем в более далекое прошлое. Когда-то давно крабовидная туманность была гигантской звездой, в 10 раз массивнее нашего Солнца, а затем превратилась в сверхновую, известную под названием SN 1054. В центре туманности находится пульсар — сколапсировавшая звезда размером с город, которая совершает 30 оборотов в секунду. Вихри оборотов пульсара разгоняют близлежащие электроны почти до скорости света. В результате они начинают светиться голубым светом, подсвечивая потоки газа, все еще исходящие из сверхновой.
Таким образом, чем больше небесных объектов видят наши телескопы, тем дальше в прошлое мы можем отправиться. Самому древнему свету, который удалось запечатлеть космическому телескопу Hubble, 13,4 миллиарда лет. Это свет от самой ранней галактики, которой нам когда-либо приходилось видеть, а звезды в ней появились во времена, когда ни Солнца, ни нашей планеты еще не существовало. Всматриваясь еще дальше в космические глубины, нам может показаться, что мы увидим конец Вселенной. Но на самом деле мы видим ее начало — Большой взрыв, который произошел 13,8 миллиардов лет назад и положил начало всему живому. А вот что было до Большого взрыва не знает никто.
Древние китайцы и греки видели, какие причудливые вещи может вытворять свет. Подтверждением этому служат камеры-обскура — простейший вид устройства, позволяющего получать оптическое изображение объектов. Первая камеры-обскура представляла собой светонепроницаемый ящик с маленьким отверстием в одной из стенок и экраном — листом белой бумаги или матовым стеклом — на противоположной стороне. Когда лучи света проходили через малое отверстие, они создавали перевернутое изображение на экране. Первые упоминания камеры-обскура восходят к V веку и китайскому философу Мао-цзы. Однако ответа на вопрос о том почему так происходит человечеству пришлось ждать еще долго.
Тысячу лет назад в городе Басра (современный Ирак) жил ученый-универсал Ибн аль-Хайсам. Физик, математик, механик и астроном интересовался вещами, которые другие люди воспринимали как должное. Аль-Хайсам хотел понять как мы видим и разгадать тайны света. Именно он обнаружил, что свет движется прямолинейно и вскоре создал собственную камеру-обскура. Но камера-обскура хорошо работает только при солнечном свете, а света Луны и звезд не достаточно. Для того, чтобы рассмотреть далекие небесные объекты требовалось что-то другое. Этим чем-то оказались оптические линзы. Однако прежде чем Галилео Галилей впервые посмотрел в телескоп прошло 600 лет.
Линзы позволили телескопам получить как можно большую площадь для сбора света, чем у наших глаз. Чем больше линзы, тем больше света они могут собрать. Современные телескопы имеют огромную светосилу и высокочувствительные детекторы. Они часами следят за одним и тем же космическим объектом, собирая максимальный объем его света. Свет обладает невероятными свойствами, которые не похожи на на что другое, знакомое человеку. Элементарная частица света — фотон, излучаемая атомом или молекулой, “рождается” — если это слово уместно употребить — со скоростью света. Никакая другая частица не способна в одно мгновение разогнаться до скорости света. Реальность такова, что ничто не может двигаться быстрее. Но что такое свет?
Как и Ибн аль-Хайсам, Исаак Ньютон хотел знать ответ на этот вопрос с самого детства. К 20 годам он стал первым человеком, который разгадал тайну радуги: Ньютон увидел, что солнечный белый свет — ни что иное как смесь всех цветов радуги. Разложенное изображение света по всем цветам Ньютон назвал спектром. Это поразительное открытие молодого ученого, однако, было неполным, ведь свет, как мы знаем сегодня, является ключом к тайнам космоса и далеких миров. В следующий раз о самых необычных свойствах света мир узнает лишь спустя 150 лет. Это выпадет на долю другого ученого, который совершит свое открытие, как это часто бывает, совершенно случайно. Такова история науки — множество героев раскрывают тайны нашего существования столетие за столетием.
В 1800 году английский астроном Уильям Гершел, который первым понял что ночное небо полно “призраков”, изучал небо с помощью самых современных телескопов своего времени. Учитывая тайну радуги, которую разгадал Исаак Ньютон, Гершель задумался — могут ли какие-то цвета быть теплее или холоднее других? Чтобы проверить эту гипотезу, Гершель установил три термометра на белом листе бумаги. Контрольный термометр находился вне спектра — то есть не освещался солнечными лучами. Результаты эксперимента показали — красный цвет действительно теплее синего. Однако показатели контрольного термометра долго не давали ученому покоя: дело в том, что он обнаружил невидимое присутствие, которое сокрыто ниже красной части спектра. Впоследствии его стали называть инфракрасным, так как infra на латыни означает “ниже”. Человеческий глаз, в отличие от кожи, не способен уловить инфракрасное излучение. Но мы чувствуем его тепло.
Примерно в то самое время, как Уильем Гершель обнаружил инфракрасное излучение, Йозеф Фраунгофер, сын бедного стекольщика, работал в мастерской отца. После его смерти юный Фраунгофер в возрасте 12 лет поступил обучаться, а затем работать в стекольную мастерскую в Мюнхене. Благодаря череде случайных событий, будущий физик в 1806 году получил математическое образование и стал ассистентом математического и оптического института в Мюнхене. Именно там изготавливались линзы и оптические приборы. К 27 годам, Йозеф Фраунгофер стал ведущим создателем высококачественных линз для телескопов и оптического оборудования.
В поисках наилучшего стекла для линз Фраунгофер экспериментировал с призмами. Так как свет — это одновременно частица и волна, также как длина волны звука определяет высоту тона, который мы слышим, длина световой волны определяет цвет, который мы видим. Но как призма разделяет цвета, скрытые в луче солнечного света? Когда свет движется сквозь воздух или космос, все его цвета движутся с одной скоростью. Но столкнувшись со стеклом под углом, свет замедляется и меняет свое направление. Получается, что внутри призмы каждый цвет движется с разной скоростью.
В стекле фиолетовый цвет — его световые волны одни из самых коротких — замедляется больше красного, у которого волны длиннее всего. Эти изменения в скорости разделяют цвета так, что они движутся в немного разных направлениях. Именно это открытие мог совершить Исаак Ньютон, но звезды распорядились иначе. Открытие Фраунгофера положило начало астрофизике — разделу астрономии, который изучает физические процессы в астрономических объектах, используя принципы физики и химии. Но как? Фраунгофер увидел, что в свете запечатлены вертикальные черные линии — самый настоящий секретный код. Как рассказывает астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон в сериале “Космос: пространство и время”, этот шифр пришел к нам из “другой вселенной”. На расшифровку послания, заключенного в эти загадочные черные линии ушло без малого 100 лет.
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, откуда взялась вся эта поразительная палитра природных цветов? Секрет заключается в том, что световые волны разной длины падают на Землю. Лепестки каждого конкретного цветка, например люпина, поглощают все низкоэнергетические красные световые волны, но отражают более короткие и энергичные синие. Взаимодействие между лепестком и звездным светом — вот что делает цветок синим. Этот же принцип касается всего остального на Земле. Выходит, цвет — это то, как человеческий глаз видит энергию световых волн. Не более чем искусная иллюзия, не так ли? Но вернемся к спектру Фраунгофера. Что создает эти загадочные линии? Оказалось, они возникают, когда световые волны определенных цветов поглощаются. Вот только происходит это на совершенно ином уровне реальности — в квантовом мире.
Чтобы не запутаться, давайте вспомним что из себя представляют атомы. Итак, частица вещества микроскопических размеров и массы — наименьшая часть химического элемента и носитель его свойств — называется атомом. Атомы состоят из ядра и электронов, а само ядро атома состоит из протонов и нейтронов. При этом количество нейтронов в ядре может варьироваться от нуля до нескольких десятков. Чем меньше электронов, тем проще атом. Таким, к слову, является атом водорода. В космосе он встречается чаще других и состоит из одного электрона и одного протона. Но в квантовом мире все совсем не так, как в нашем. Так, каждый электрон вращается вокруг ядра, но его орбитали и размер строго ограничены для каждого из химических элементов. Именно по этой причине вещества так сильно отличаются друг от друга — энергетические свойства вещества определяются орбиталями его электронов. Чем орбиталь больше, тем больше энергия электрона.
Когда Фраунгофер рассматривал солнечный свет через призму, он увеличил его спектр с помощью телескопа. Так ученый разгадал секретный шифр света — черные линии оказались ничем иным, как танцем электронов в атоме. Когда энергия электрона падает и он перескакивает на орбиталь ниже, свет, который он излучает, пропадает. Черные вертикальные линии появляются в спектре потому, что большая часть света попросту не доходит до нас. Некоторые из этих темных линий — тени, оставленные атомами водорода в атмосфере Солнца. Другие оставлены атомами натрия, железа и.т.д. Атомы разных химических элементов отбрасывают разные тени и происходит это из-за количества электронов и их орбиталей.
Получается, если взглянуть на звезду через спектрометр, можно увидеть темные линии от элементов, которые содержатся в ее атмосфере. Но с помощью спектрометра можно смотреть не только на звезды и далекие галактики. Методы спектроскопии сегодня позволяют определить состав чего угодно. Благодаря спектральным линиям Фраунгофера мы узнали, что все галактики, звезды и все живые существа на нашей планете состоят из одних и тех же элементов. Каждый элемент, где бы он ни находился, обладает своей уникальной подписью. Однако наиболее удивительным открытием из спектроскопии оказалось то, что она не способна увидеть. Речь идет о темной материи. Считается, что самая таинственная форма материи во Вселенной никак не с электромагнитным излучением. При этом она составляет 85% всей материи. Сегодня ученые полагают, что темная материя состоит из частиц, которые пока что не обнаружены. И несмотря на то, что сегодня у нас больше вопросов, чем ответов, история науки показывает, что мы на правильном пути.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Астероид Рюгу позволяет заглянуть в наше прошлое

Безопасные марсианские пещеры для будущих колонистов

Вонючая экзопланета со смертоносным стеклянным дождем

Гипотетический сценарий столкновения с астероидом

Горячие точки, связанные с НЛО, по всему миру

Идеальное место для жизни за пределами Солнечной системы

ИК-свечение на Юпитере вызвано темной материей

Как растут и эволюционируют черные дыры

Лунные вихри могут быть намагничены невидимой магмой

НАСА публикует два документа по архитектуре Луна-Марс

Небесный фейерверк вокруг формирующейся звезды

Неуловимые космические плазмоиды

Неуместные Артефакты продолжают появляться

Обнаружили необычную радиогалактику

Правительство США скрывает важную информацию о НЛО

Пустынный мох может вырасти на Марсе

Ровер-адьютант для прогулок по Луне

Тайна удивительно слабых радиационных поясов Урана

Успешно завершено имитационное путешествие на Марс

Форма гало из темной материи Млечного Пути

Астероидные породы раскрывают тайны Солнечной системы

Биоразлагаемая электроника развивается

Выращивания гороха в искусственной марсианской почве

Гигантский НЛО с зелеными огнями, пролетел над Ираном

Животные из Царства Теней

Земля окружена барьером от вторжения инопланетянам

ИИ поможет определить предел текучести металлов

Картографирование Марса с использованием открытой науки

Китаец попытался повторить подвиг Железного человека

На Марс ежедневно падают метеориты

Новые результаты добавляют загадочности нейтрино

Обнаружено дело Паскагулы в архиве APRO

Потрясающая инфографика об экзопланетах

Причина появления НЛО рядом с ядерными объектами

Происхождение лунного металлического железа

Самая посещаемая привидениями школа Британии

Сигарообразный НЛО замечен в приморском городке

Состоялась беседа ученых об уфологических технологиях

Тест парашютных сенсоров для посадки на Марс

Что знают президенты о НЛО, но не говорят о них вслух

Польза масла амаранта холодного отжима

Взять кредит под залог доли в квартире. Надежное и доступное решение

Срочный выкуп недвижимости. Решение финансовых проблем за несколько дней

Нержавеющая надежность. Фитинги WERK для вашего бизнеса

Джейрахско-Ассинский заповедник. Великолепие природы и истории Ингушетии

Самые популярные промокоды Магнит Маркет от сайта Garpo.ru

Бигфута со светящимися глазами заметили в лесу Луизианы

Выращивание местообитаний в космосе из грибов

Женщина рассказала о внетелесном опыте

Крошечные яркие объекты на заре Вселенной ставят в тупик

Метеороиды падают на Марс чаще, чем считалось

Мы ближе, чем когда-либо, к ответу

НЛО в форме пивной банки пролетел мимо корабля НАСА

НЛО изучают самолеты, боеголовки и ядерные реакторы

НЛО с красными огнями преследовали копы

Обнаружили два новых спутника нашей галактики

Один инопланетянин выжил при крушении в Розуэлле

Первое сообщение о наблюдении летающей тарелки

Подростки заметили бигфута на юге Луизианы

Расшифрована разница в плотности субнептуновых объектов

Создали улыбающегося робота с живой кожей

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Тайна происхождения протозвездной системы

Точная дата конца человечества, предсказанная Бабой Вангой

Черный инопланетянин, увлекающийся модификацией тела

Что вы можете увидеть во время наблюдения за небом

Возрождение маленького городка с помощью инопланетян

Загадка камня с человеческим лицом

Из музея в Розуэлле украли артефакт

Известные сыктывкарцы рассказали о НЛО

Как выглядят ангелы согласно Библии

Как карма наказывает людей

Кировчане рассказали о встречах с необъяснимым

Китай испытает систему планетарной обороны

Маленький домовой за диваном

Насколько быстрее на Луне идет время

Необходимо провести дополнительные исследования в Розуэлле

НЛО в небе над Нижневартовском

Новый инструмент для моделирования материалов

Почему НЛО преследуют самолеты и боеголовки

Пролили свет на тайну антикитерского механизма

Страшные предсказания экстрасенса Саломе

Тайна временных провалов

Умершие близкие могут навещать нас

Человечество находится на пороге третьей мировой

Что погубило древние цивилизации

В Розуэлле еще многое предстоит сделать науке

Впечатляющие 'Столпы творения'

Загадочное происхождение сердцебиений мертвых звезд

Загадочные сумки Богов

Крупнейший фестиваль НЛО прошел в Розуэлле

Метеоритный дождь стал причиной коллапса Бронзового века

Мох может сделать Марс пригодным для жизни

Новые загадки пояса Койпера

Новые теплые субнептуновые экзопланеты

Опасения по поводу пузыря ИИ усиливаются

Оптические иллюзии определяют нашу суть

Поиск гравитационных аномалий, вызванных темной энергией

Реликвия с изображением Моисея, получающего 10 заповедей

Свидетельства существования исчезнувшей цивилизации

Секретные правительственные программы по НЛО

Строительство базы из лунных материалов

Таинственный НЛО замечен на фоне Луны

Три странных НЛО замечены над Канзас-Сити

Удивительное поведение черных дыр

Улицы Розуэлла запружены пришельцами

В водах Ладожского озера обитает чудовище

Ватикан назвал истекающую кровью Мадонну подделкой

Верхние слои атмосферы Юпитера удивляют астрономов

Впечатления уфологов о феномене НЛО

Древный город на Марсе, разрушенный термоядерной атакой

Изменения в организме во время космических полетов

Изучение атмосфер экзопланет в поисках внеземной жизни

Инопланетяне и Апокалипсис. Значение посланий инопланетян

Неожиданная находка фосфата в образце астероида

Новое ПО позволит изучить лунную поверхность

Озера лавы крупным планом на спутнике Юпитера Ио

Парниковые газы - признак деятельности инопланетян

Раскрыта правда мохнатого НЛО

Свидетель крушения НЛО из Розуэлла нарушает молчание

Скрытые явления в сверхчистых квантовых материалах

Стоунхендж внесут в список объектов культурного наследия

Таинственные огни и странные шары в Гластонбери

Таинственный сигнал из космоса, который ставит в тупик

Три потенциальные суперземли вокруг ближайшей звезды

Хакер украл секреты OpenAI

Выращивание крупнозубковых сортов чеснока

Актер Курт Рассел видел НЛО

Бионический протез ноги с нейроинтерфейсом

В Массачусетсе больше наблюдений НЛО, чем в большинстве штатов

В этом году в Пенсильвании видели около 30 НЛО

Знакомство с наблюдениями НЛО на фестивале в Гластонбери

Искусственный интеллект ускоряет разработку новых материалов

Квантовые эффекты препятствуют образованию черных дыр

Лучшие в истории кадры с НЛО, снятые на камеру

Маленькие зеленые человечки или большие государственные секреты

НАСА раскрыло происхождение странного мохнатого НЛО

НЛО - вопросительный знак в истории человечества

НЛО замечен в волгоградском небе

Пилот пропал без вести после встречи с НЛО

По мере роста числа наблюдений НЛО растет и число опровержений

Разбившийся НЛО прославил Форт-Уорт

Разгадка тайны зеленых металлов

Раскрываем тайны непознанного

Таинственный мир британских НЛО

Тайна исчезновения легендарного французского меча

Уфологический фестиваль в Розуэлле

Что такое адресная справка и когда требуется ее перевод на иностранный язык

Аборигены Австралии практиковали симпатическую магию

Бигфут напугал группу туристов в лесу Луизианы

Бигфут съел оленью ногу, которую оставили для него

Венера - идеальное место для подсчета метеоритов

Гуманоидного робота научили водить автомобиль

Круги на полях, как появилась эта мистификация

Многие россияне верят, что инопланетяне посещали Землю

Можем ли мы разместить центры обработки данных в космосе

Над курганским округом заметили НЛО

Пришельцы могут выглядеть совершенно не так

Пять объектов, построенных пришельцами

Распадаются ли протоны

Скрывается ли что-то между звезд

Создано устройство для управления жидким светом

Стоит ли ждать встречи с НЛО

Страшные встречи с австралийским бигфутом

Тайна мощного полярного сияния в небе Арктики

Что знают вологжане об НЛО и Дне уфолога

Шифры вокруг наc

Ярославцев привлекает непонятное и необъяснимое

Активисты начали акцию протеста у Стоунхенджа

В Розуэлле отмечают Всемирный день НЛО

Всемирный день НЛО. История и значение

Долгожданные образцы лунной поверхности

Инопланетяне или просто воздушные шары

Как НЛО стали популярным явлением в США

Майкрософт считает, что воровать контент нормально

Наблюдения НЛО в Мэриленде, что видели очевидцы

Наблюдения НЛО во Флориде, что видели очевидцы

Находка гробницы в Египте проливает свет на древние болезни

Недавние наблюдения пришельцев в США

НЛО, от информаторов до секретных программ

Отмечается рост числа наблюдений НЛО

Пять сообщений о странных объектах во Флориде

Самые пугающие и нераскрытые наблюдения инопланетян

Самые яркие и странные наблюдения в Мичигане

Скалы на Рапа-Нуи рассказывают историю населения

Снежный человек и таинственные исчезновения

Подписка на новости
Наверх