Исторя на Вселената

Исторически погледнато, няколко космологически и космогонически теории са предлагани по отношение на наблюдението на Вселената. Първите количествени геоцентрични модели са направени от древните гърци, които предполагат, че Вселената е безкрайна и вечно съществуваща, но притежава концентрични сфери с краен размер, отговарящи на звездите, Слънцето и планетите, които се въртят около сферичната, но неподвижна Земя. След дългогодишни астрономически наблюдения и научни изследвания се стига до хелиоцентричната система на Николай Коперник за строежа на Вселената. Според него Слънцето се намира в центъра на Вселената, а Земята и другите планети обикалят по концентрични кръгови орбити около него. Идеята за хелиоцентризма е изказана още в древността от Аристарх Самоски, но Коперник успява да я обоснове научно и да обори геоцентричното учение на Клавдий Птолемей, господстващо тогава и официално поддържано от Църквата. С помощта на двете основни движения на Земята — въртенето около оста ѝ и около Слънцето — Коперник обяснява сложните движения на планетите, смяната на годишните времена и явлението прецесия и определя относителните разстояния на планетите до Слънцето. Хелиоцентричната система е изложена в безсмъртното му произведение „За въртенето на небесните сфери“ (De revolutionibus orbitum coelestium), над което той работи повече от 40 години. След това Нютон открива закона за всемирното привличане, въз основа на който се обяснява строежът на Слънчевата система и на цялата наша галактика (Млечния път). По-нататъшното развитие на астрономията води до откриването на множество други галактики. С усъвършенстването на оптичните уреди, изучаването на спектралните линии на галактиките и други астрономически обекти, науката установява съществуването на червеното отместване и реликтовото лъчение, които свидетелстват за разширението на Вселената и евентуалното нейно начало. Тези знания залягат в основите на съвременната космология.

Съгласно с теорията за Големия взрив, която е преобладаваща сред научната общност, разширението на Вселената започва от изключително гореща и плътна фаза, наречена епоха на Планк, където цялата маса и енергия на наблюдаемата Вселена е била концентрирана в много малко пространство. От този момент нататък Вселената се разширява, като достига до сегашното си състояние. Няколко независими експеримента потвърждават теоретичните постановки на теорията за Големия взрив.

Според тях Вселената ще продължи да се разширява безкрайно. Напоследък се счита, че това разширение се ускорява благодарение на тъмната енергия и тъмната материя.

Съгласно с общата теория на относителността, пространството може да се разширява със скорост по-голяма от тази на светлината, но ние можем да видим само малка част поради ограничението, наложено от скоростта на светлината. Тъй като не можем да извършим наблюдения извън обсега на светлината (или което и да е друго електромагнитно излъчване), остава неясно дали Вселената е крайна или безкрайна.

Вселена

Вселена е понятие, което обикновено означава целия пространствено-времеви континиум, в който съществуваме, заедно с всички форми на енергия и материя в него – планети, звезди, галактики и междугалактично пространство.Вселена може да се употребява като синоним на космос, свят или дори природа.

Изучаването на вселената е предмет на философията, както и науката космология, произлязла от физиката и астрономията, която се занимава с произхода, строежа и еволюцията на вселената. На всеки етап от развитието на човечеството е известна само ограничена част от вселената. С усъвършенстване на технологиите и методите на нейното изучаване, наблюдаваният обем става все по-голям. Метагалактика се нарича тази част, която е достъпна за наблюдения в настоящето или в непосредственото бъдеще. Използват се и термините позната вселена, наблюдаема вселена или видима вселена.

Трябва да се отбележи, че някои учени, които се занимават с космология, предлагат различна терминология и дефиниция, приемайки модела на мултивселената, според който нашата вселена не е сумата от цялата енергия и материя, а просто една от многото отделни вселени, които могат да съществуват паралелно и независимо една от друга.

Теория за Големия взрив

Големият взрив е космологична научна теория, описваща ранното развитие на Вселената. Разширяването на Вселената, което следва от уравненията на общата теория на относителността, бива потвърдено с наблюденията за раздалечаване на галактиките. Екстраполирайки назад във времето стигаме до извода, че Вселената трябва да е била или много малка, или дори да е била събрана в точка – т. нар. сингулярност. Теоремата на Хокинг-Пенроуз показва, че от уравненията на общата относителност следва, че такава точка даваща начало на пространството и времето трябва да е съществувала. Естествено следствие от това е, че в миналото Вселената е имала по-висока температура и по-висока плътност. Терминът „Големият взрив” се използва както в тесен смисъл за момента, в който започва разширението на Вселената (закон на Хъбъл), така и по-общо за преобладаващата днес космологична концепция обясняваща произхода и еволюцията на Вселената.

Терминът Големият взрив (на английски Big Bang) е въведен през 1949 от Фред Хойл в радиопрограма на BBC. Хойл не поддържа теорията, а се опитва да ѝ се присмее.

Едно от следствията на Големия взрив е, че условията в днешната Вселена са различни от тези в миналото или в бъдещето. Съгласно този модел Джордж Гамов предвижда, през 1948, че от ранната гореща фаза на Вселената трябва да е останало остатъчно лъчение, което трябва да има спектър на абсолютно черно тяло и да идва от всички посоки на небето. Така нареченото реликтово излъчване е открито през 60-те години на XX век от Пензиас и Уилсън и служи за потвърждение на теорията на Големия взрив срещу основната ѝ алтернатива, теорията за устойчивото състояние.

Според теорията за Големия взрив преди 13,7 милиарда години Вселената е в безкрайно плътно състояние с огромна температура и налягане. За първите 10-33 секунди от съществуването на Вселената няма задоволителен физически модел. Общата теория на относителността предвижда гравитационна сингулярност, където плътността става безкрайна. За разрешаване на този парадокс е нужна теорията на квантовата гравитация. Разбирането на този период от историята на Вселената е сред най-важните неразрешени проблеми на физиката.

Шукейкър-Леви 9

Шумейкър-Леви 9 е името на комета, която през 1994 се сблъсква с планетата Юпитер. Интересното при сблъсъка е, че преди да се удари в „гиганта“, Шумейкър-Леви 9 се раздробява на няколко по-малки фрагмента, които се удрят един след друг в планетата. След удара те оставят тъмни петна по облаците на Юпитер, някои от които с размера на Земята. Сблъсъкът е широко отразен в световните медии, а кометата е наблюдавана отблизо от астрономите по света. Сблъсъкът предоставя важна информация за Юпитер и осветлява неговата роля в намаляване на космическите отломки във вътрешната Слънчева система.

Кометата е открита от обсерваторията „Паломар“ в Калифорния на 24 март 1993 г. Това е първото наблюдение на комета, която обикаля в орбита около планета, попаднала в това положение вероятно преди 20-30 г.

Метеорно тяло

Метеорно тяло или метеороид е твърдо тяло с относително малки размери, което се движи в междупланетното пространство. При навлизане в земната атмосфера предизвиква явлението метеор или болид, като в зависимост от масата и скоростта си се разрушава изцяло или частично на височина 60-100 км от земната повърхост, остатъка достигнал земната повърхност се нарича метеорит.

Метеор

Метеор e явление, което се наблюдава при навлизането на твърдо тяло (метеороит) в земната атмосфера.

Метеорите (на простонароден български език, известни и със словосъчетанията: „летавица“, „летеница“, „небескра“, „перунискра“ или „божискра“ и подобни) се движат със скорости между 30 и 70 km/s. При навлизането си в атмосферата светят, като това светене е причинено от йонизация, а не поради триене, както обикновено се смята. Бялата димна следа, която метеорите оставят след себе си понякога може да се наблюдава дълго време след преминаването им.

Метеори могат да се наблюдават всяка нощ, като средната честота е около 10 метеора на час. В определени периоди от годината, обаче, тази честота е много по-висока и тогава се наблюдава явлението метеорен поток.

Когато твърдото тяло на метеора е по-голямо по размер, преминаването му през атмосферата може да се види дори при дневна светлина, понякога придружено и от звук подобен на гърмеж. Такъв метеор се нарича болид. Достигналите до земната повърхност отломки от метеори се наричат метеорити.

99942 Апофис

99942 Апофис (известен и с временното си означение 2004 MN4) е астероид, чиято орбита преминава близо до Земята. Откриването му през 2004 година предизвиква кратки тревоги, тъй като според първоначалните наблюдения съществува сравнително голяма вероятност астероидът да порази Земята през 2029 година. Допълнителни наблюдения подобряват прогнозите, изключвайки сблъсък със Земята или Луната през тази година. Остава обаче възможност за сблъсък при близкото преминаване на 13 април 2036 година. Шансовете за това се изчисляват на 1 към 233 000. В случай, че се стигне до сблъсък, относително малкият размер на Апофис (между 250 и 350 метра) би довел до локална, а не глобална катастрофа.

Астероидът е открит от Рой Тъкър, Дейвид Толен и Фабрицио Бернарди на 19 юни 2004 година и е наречен на египетското божество Апофис.

Церера

Церѐра (бивше обозначение 1 Церера) е най-малката позната планета-джудже в Слънчевата система и единствената, която се намира в астероидния пояс.Представлява небесно тяло от скали и лед с диаметър 932 km, предстваляващо около 1/3 от масата на астеоридния пояс, и към момента е най-масивният астероид. Открита е на 1 януари 1801 г. от италианския астроном Джузепе Пиаци. Това е първият открит астероид, но по това време Церера се е смятала за планета.Наименована е на Церера, римската богиня на плодородието, майчинството и брака. По-късно получава статут на планета-джудже.

Повърхността на Церера е най-вероятно смес от лед, хидратни минерали, въглеродни съединения и глини. Изглежда Церера е разделена на скално ядро, ледена мантия и е възможно да помещава океан от течна вода под повърхността си. От Земята видимата звездна величина на планетата е между 6,7 до 9,3 и дори и при най-голяма яркост е прекалено неясна, за да бъде заблязана с просто око освен при изключително тъмно небе. Безпилотният космически апарат Даун, изстрелян на 27 септември 2007 г. от НАСА, се очаква да изследва Церера при преминаването си покрай нея през 2015 година.

До 2006 г. е Церера е квалифицирана като обикновен астероид.

Нептун

Нептун е осмата планета от Слънчевата система и най-външният газов гигант в нея. Тя е четвъртата по размери и третата по маса. Нептун е най-отдалечената от Слънцето планета. Носи името на римския бог на морето Нептун. Символът на планетата е стилизирано изображение на тризъбеца на Нептун (♆).

Открит на 23 септември 1846 г., Нептун е първата планета, чието съществуване е доказано чрез математически изчисления, а не от емпирични наблюдения. Неочаквани промени в орбитата на Уран навеждат астронома Алексис Бувар на мисълта, че урановата орбита е подложена на гравитационни смущения от друга, неизвестна дотогава планета. Нептун впоследствие бива открита от Йохан Гал на позиция, прогнозирана от Юрбен Льоверие, а най-големият спътник, Тритон, бива открит скоро след това.

Атмосферата на Нептун е съставена основно от водород и хелий със следи от метан. Метанът в атмосферата е причината за синия цвят на планетата, но понеже цветът на Нептун е много по-ярък от този на Уран, който има същото количество метан, се смята, че има друга съставка, която му придава такъв наситен цвят. Нептун има най-силните ветрове в Слънчевата система, достигащи до скорост от 2 100 км/ч.[5]

Единственият апарат, посетил Нептун, е Вояджър 2, който се сближи максимално с планетата на 25 август 1989 г. При преминаването си е заснел в южното полукълбо Голямото тъмно петно подобно на Голямото червено петно на Юпитер. Температурата на високите му облаци достига до −218 °C, една от най-ниските в Слънчевата система, заради отдалечеността на планетата от Слънцето. Температурата в центъра на Нептун е около 7 000 °C, което може да се сравни с тази на повърхността на Слънцето

Уран

Уран е седмата планета от Слънчевата система. Тя е газов гигант и е трета по размери и четвърта по маса в Слънчевата система. Уран носи името на бога на небето от древногръцката митология Уран. Нейният астрологичен символ е ♅, а за астрономически цели се ползва символа Астрономически символ на Уран.

Въпреки че е вѝдима с невъоръжено око подобно на петте класически планети, Уран не е наблюдавана от древните астрономи заради межделивостта около планетата. Сър Уилям Хершел оповестява откритието на планетата на 13 март 1781, с което разширява границите на познатата Слънчева система за пръв път в модерната история. Това е първата открита планета с помощта на телескоп.

Уран и Нептун имат различна вътрешна структура и атмосферен състав от този при големите газови гиганти Сатурн и Юпитер. Затова астрономите ги поставят в различен клас, наречен „ледени гиганти“. Атмосферата на планетата съдържа основно водород и хелий, както и вода, амоняк и метан заедно със следи от други въглеводороди. Атмосферата на Уран е най-студената в Слънчевата система с минимална температура −225 °C. Облаците са структурирани на слоеве, като по-ниските съдържат много вода, а по-високите метан.