З чого починається космос і де закінчується Всесвіт? Це залежить від того, що вважати космосом, і скільки налічувати Всесвітів.
Атмосфера
“Офіційна” межа між атмосферою і космосом – лінія Кармана, що проходить на висоті близько 100 км. Її вибрали не тільки через кругле число: приблизно на цій висоті щільність повітря вже настільки мала, що жоден апарат не може летіти, підтримуючись одними лише аеродинамічними силами. Щоб створити достатню підйомну силу, потрібно розвинути першу космічну швидкість. Такому апарату крила вже не потрібні, тому саме на 100-кілометровій висоті проходить межа між аеронавтикою та астронавтикою.
Але повітряна оболонка планети на висоті 100 км, звісно, не закінчується. Зовнішня її частина – екзосфера – простягається аж до 10 тис. км, хоча і складається вже, в основному, з рідкісних атомів водню, здатних легко залишати її.
Сонячна система
Напевно, ні для кого не секрет, що пластикові моделі Сонячної системи, до яких ми так звикли зі школи, не показують істинних відстаней між зіркою та її планетами. Шкільна модель зроблена так лише для того, щоб усі планети помістилися на підставці. Насправді, все куди масштабніше.
Отже, центр нашої системи – Сонце – зірка діаметром майже 1,4 млн. кілометрів. Найближчі до нього планети – Меркурій, Венера, Земля і Марс – складають внутрішню область Сонячної системи. Усі вони мають малу кількість супутників, складаються з твердих мінералів і (за винятком Меркурія) мають атмосферу. Умовно межу внутрішньої області Сонячної системи можна провести по Поясу астероїдів, що розташований між орбітами Марса і Юпітера, приблизно у 2-3 рази далі від Сонця, ніж Земля.
Це царство гігантських планет і їхніх численних супутників. І першим із них є, звісно, величезний Юпітер, розташований від Сонця приблизно вп’ятеро далі, ніж Земля. За ним ідуть Сатурн, Уран і Нептун, відстань до якого вже запаморочливо велика – понад 4,5 млрд км. Звідси до Сонця вже в 30 разів далі, ніж від Землі.
Якщо стиснути Сонячну систему до розмірів футбольного поля із Сонцем у якості воріт, то Меркурій розташується за 2,5 м від крайньої лінії, Уран – біля протилежних воріт, а Нептун – уже десь на найближчій парковці.
Найвіддаленіша галактика, яку астрономи зуміли спостерігати із Землі, – це z8_GND_5296, що розташована на відстані приблизно 30 млрд. світлових років. Але найдальшим об’єктом, який можливо спостерігати в принципі, є реліктове випромінювання, що збереглося практично з часу Великого вибуху.
Обмежена ним сфера спостережуваного Всесвіту включає понад 170 млрд. галактик. Уявіть: якби раптом вони перетворилися на горошини, ними можна було б заповнити цілий стадіон “з гіркою”. Зірок тут – сотні секстиліонів (тисяч мільярдів). Вона охоплює простір, який тягнеться на 46 млрд. світлових років у всіх напрямках. Але що лежить за ним – і де Всесвіт закінчується?
Насправді, відповіді на це питання немає й досі: розміри всього Всесвіту невідомі – можливо, він узагалі нескінченний. А можливо, за його межами є інші Всесвіти, але як вони один з одним співвідносяться, що собою являють – уже надто туманна історія, про яку ми якось ще розповімо.
Пояс, хмара, сфера
Плутон, як відомо, втратив статус повноцінної планети, перейшовши в сімейство карликів. До них належать Еріда, що обертається неподалік від нього, Хаумеа, інші малі планети і тіла пояса Койпера.
Ця область винятково далека і велика, вона тягнеться, починаючи з 35-ти відстаней від Землі до Сонця, і до 50-ти. Саме з пояса Койпера у внутрішні області Сонячної системи прилітають короткоперіодичні комети. Якщо згадати наше футбольне поле, то пояс Койпера знаходився б у кількох кварталах від нього. Але і тут до кордонів Сонячної системи ще далеко.
Хмара Оорта поки що залишається місцем гіпотетичним: надто вже вона далека. Однак існує чимало непрямих свідчень того, що десь там, у 50-100 тис. разів далі від Сонця, ніж ми, розташоване велике скупчення крижаних об’єктів, звідки до нас прилітають довгоперіодичні комети. Ця відстань така велика, що становить уже цілий світловий рік – чверть шляху до найближчої зірки, а в нашій аналогії з футбольним полем – у тисячах кілометрів від воріт.
Але гравітаційний вплив Сонця, нехай і слабкий, простягається ще далі: зовнішня межа хмари Оорта – сфера Гілла – знаходиться на відстані двох світлових років.
Геліосфера і геліопауза
Не варто забувати, що всі ці межі є доволі умовними, як та ж лінія Кармана. За таку умовну межу Сонячної системи вважають не хмару Оорта, а область, у якій тиск сонячного вітру поступається міжзоряній речовині – край її геліосфери. Перші ознаки цього спостерігаються на відстані приблизно в 90 разів більшій від Сонця, ніж орбіта Землі, на так званій межі ударної хвилі.
Остаточна зупинка сонячного вітру має відбуватися в геліопаузі, вже за 130 таких дистанцій. У таку далечінь не добиралися ще жодні зонди, окрім американських Voyager-1 і Voyager-2, запущених ще в 1970-х роках. Це найдальші на сьогодні штучно створені об’єкти: торік апарати перетнули межу ударної хвилі, і науковці з хвилюванням стежать за даними, які зонди час від часу надсилають додому на Землю.
Бульбашка в рукаві
Усе це – і Земля з нами, і Сатурн з кільцями, і крижані комети хмари Оорта, і саме Сонце – мчить у дуже розрідженій Місцевій міжзоряній хмарі, від впливу якої нас якраз і відгороджує сонячний вітер: за межі кордону ударної хвилі хмарні частинки практично не проникають.
На таких відстанях приклад із футбольним полем остаточно втрачає зручність, і нам доведеться обмежитися більш науковими мірами довжини – такими, як світловий рік. Місцева міжзоряна хмара тягнеться приблизно на 30 світлових років, і за кілька десятків тисяч років ми її залишимо, увійшовши в сусідню (і більшу) G-хмару, де зараз перебувають сусідні з нами зірки – Альфа Центавра, Альтаїр та інші.
Усі ці хмари з’явилися внаслідок кількох стародавніх вибухів наднових, які утворили Місцеву бульбашку, в якій ми рухаємося вже щонайменше останні 5 млрд. років. Вона тягнеться вже на 300 світлових років і входить до складу рукава Оріона – одного з кількох рукавів Чумацького шляху. Хоча він набагато менший за інші рукави нашої спіральної галактики, його розміри на порядки більші за Місцеву бульбашку: понад 11 тис. світлових років завдовжки та 3,5 тис. завтовшки.
3D уявлення Місцевого міхура (Білий) з прилеглою Місцевою міжзоряною хмарою (рожевий) і частиною Міхура I (зелений).
Чумацький шлях у своїй групі
Відстань від Сонця до центру нашої галактики становить 26 тис. світлових років, а діаметр усього Чумацького шляху сягає 100 тис. світлових років. Ми із Сонцем залишаємося на його периферії, разом із сусідніми зірками обертаючись навколо центру й описуючи повне коло приблизно за 200 – 240 млн. років. Дивно, але коли на Землі панували динозаври, ми були на протилежному боці галактики!
До диска галактики підходять два потужні рукави – Магелланів потік, що містить газ, перетягнутий Чумацьким шляхом від двох сусідніх карликових галактик (Великої та Малої Магелланових хмар), і потік Стрільця, куди входять зірки, “відірвані” від іншої карликової сусідки. З нашою галактикою пов’язані й кілька невеликих кульових скупчень, а сама вона входить до гравітаційно пов’язаної Місцевої групи галактик, де їх налічується близько півсотні.
Найближча до нас галактика – Туманність Андромеди. Вона в кілька разів більша за Чумацький шлях і містить близько трильйона зірок, перебуваючи від нас на 2,5 млн світлових років. Межа ж Місцевої групи розташована і зовсім на запаморочливій відстані: діаметр її оцінюється в мегапарсек – щоб подолати цю відстань, світлу знадобиться близько 3,2 млн. років.
Але і Місцева група блідне на тлі великомасштабної структури розмірами близько 200 млн світлових років. Це – Місцеве надскупчення галактик, куди входить близько сотні таких груп і скупчень галактик, а також десятки тисяч окремих галактик, витягнутих у довгі ланцюжки – філаменти. Далі тільки – межі спостережуваного Всесвіту.
Всесвіт і далі?
Мабуть, ні для кого не секрет, що пластикові моделі Сонячної системи, до яких ми так звикли зі школи, не показують істинних відстаней між зіркою та її планетами. Шкільна модель зроблена так лише для того, щоб усі планети помістилися на підставці. Насправді, все куди масштабніше.
Отже, центр нашої системи – Сонце – зірка діаметром майже 1,4 млн. кілометрів. Найближчі до нього планети – Меркурій, Венера, Земля і Марс – складають внутрішню область Сонячної системи. Усі вони мають малу кількість супутників, складаються з твердих мінералів і (за винятком Меркурія) мають атмосферу. Умовно межу внутрішньої області Сонячної системи можна провести по Поясу астероїдів, що розташований між орбітами Марса і Юпітера, приблизно у 2-3 рази далі від Сонця, ніж Земля.
Це царство гігантських планет і їхніх численних супутників. І першим із них є, звісно, величезний Юпітер, розташований від Сонця приблизно вп’ятеро далі, ніж Земля. За ним ідуть Сатурн, Уран і Нептун, відстань до якого вже запаморочливо велика – понад 4,5 млрд км. Звідси до Сонця вже в 30 разів далі, ніж від Землі.
Якщо стиснути Сонячну систему до розмірів футбольного поля із Сонцем у якості воріт, то Меркурій розташується за 2,5 м від крайньої лінії, Уран – біля протилежних воріт, а Нептун – уже десь на найближчій парковці.
Найвіддаленіша галактика, яку астрономи зуміли спостерігати із Землі, – це z8_GND_5296, що розташована на відстані приблизно 30 млрд. світлових років. Але найдальшим об’єктом, який можливо спостерігати в принципі, є реліктове випромінювання, що збереглося практично з часу Великого вибуху.
Обмежена ним сфера спостережуваного Всесвіту включає понад 170 млрд. галактик. Уявіть: якби раптом вони перетворилися на горошини, ними можна було б заповнити цілий стадіон “з гіркою”. Зірок тут – сотні секстиліонів (тисяч мільярдів). Вона охоплює простір, який тягнеться на 46 млрд. світлових років у всіх напрямках. Але що лежить за ним – і де Всесвіт закінчується?
Насправді, відповіді на це питання немає й досі: розміри всього Всесвіту невідомі – можливо, він узагалі нескінченний. А можливо, за його межами є інші Всесвіти, але як вони один з одним співвідносяться, що собою являють – уже надто туманна історія, про яку ми якось ще розповімо.