Нил Тайсон - Добро пожаловать во Вселенную

68. О жидкой воде

Жидкая вода необходима для известных нам форм жизни. Как любят говорить в НАСА, наш девиз в поисках инопланетной жизни — «Следуй

77

ЧАСТЬ I. Звезды, планеты, жизнь за водой!» Расскажите, где в Солнечной системе обнаружена жидкая вода и при каких условиях она в принципе может существовать. Опишите равновесные температуры небесных тел в Солнечной системе, объясните, какое отношение они имеют к жидкой воде; не забудьте упомянуть о значении парникового эффекта, расскажите, чем и почему отличается этот эффект на Земле, Венере и Марсе. Объем вашего эссе должен составлять тричетыре абзаца.

10. Поиски жизни в Галактике

Часть II

ГАЛАКТИКИ

11—13. Млечный Путь и Вселенная галактик

11—13

МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ И ВСЕЛЕННАЯ ГАЛАКТИК

69. Сколько на свете звезд?

В этой задаче мы вычислим количество звезд в наблюдаемой Вселенной.

69. аГалактика Млечный Путь, где мы обитаем, имеет форму колоссального круглого и плоского диска радиусом 50 000 световых лет и толщиной около 1200 световых лет. Типичное расстояние между звездами —

около 4 световых лет. Вычислите приблизительно, сколько звезд в нашей

Галактике. Подсказка: подумайте, какой типичный объем занимает звезда вместе с окружающим ее пустым пространством.

69. bМлечный Путь — всего лишь одна из множества подобных галактик во Вселенной. Типичное расстояние между такими крупными галактиками с большой светимостью как Млечный Путь составляет около 15 миллионов световых лет. Нынешний радиус видимой Вселенной — около 45 миллиардов световых лет. Оцените приблизительно, сколько галактик в видимой

Вселенной. Подсказка: вычисляйте аналогично части а).

69. сНа основании ответов на части а) и b) дайте приблизительную оценку общего количества звезд в видимой Вселенной. Ответ дайте в экс-

81

ЧАСТЬ II. Галактики поненциальном представлении, а также, смеха ради, укажите особое название для этого числа. Подсказка: если вы плохо ориентируетесь в на-

званиях очень больших чисел, посмотрите здесь: http://mathworld.wolfram.

com/LargeNumber.html. Особые названия для таких огромных чисел есть не только в английском и русском, но и в других языках, в том числе в японском, китайском и древнем санскрите.

70. Расстояние между звездами

Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра находится от нас на расстоянии около 4 световых лет. Диаметр Солнца примерно равен 0,01 а. е.

Вычислите отношение этих чисел, то есть найдите, сколько Солнц нужно выстроить в одну линию, чтобы она протянулась отсюда до Проксимы

Центавра? Теперь представьте себе ту же задачу в другом масштабе: если

Солнце размером с баскетбольный мяч (10 дюймов в диаметре), то на каком расстоянии находится ближайшая звезда? Ответ выразите в километрах.

71. Пустота пространства

Эта задача позволит нам получить представление о том, как пусто во

Вселенной.

71. аДо ближайшей от Солнца звезды около 4 световых лет. Это типичное расстояние между звездами в Млечном Пути. Приблизительно предположив, что все звезды имеют ту же массу, что и Солнце, а вся масса

Млечного Пути складывается из массы звезд, вычислите плотность вещества

Млечного Пути. Сравните с плотностью самого совершенного вакуума, который мы можем получить в современных лабораториях: 10–20 г/см3 (то есть вычислите отношение этих величин). Ответ поясните. Подсказка: для реше-

ния этой задачи знать габариты Млечного Пути не нужно.

71. bТеперь вычислите плотность всей Вселенной, исходя из предположения, что все галактики обладают одинаковой массой (1,5 1011 масс

82

11—13. Млечный Путь и Вселенная галактик

Солнца), а типичное расстояние между ними — 15 миллионов световых лет.

Здесь вам следует учесть только звезды, темное вещество не считайте. Результат выразите в граммах на кубический сантиметр. Найдите радиус сферы такой плотности, содержащей один атом водорода (масса = 1,66 10–24 г).

Найдите радиус сферы такой плотности, содержащей массу одного человека

(80 килограмм).

72. Сжимаем Млечный Путь

Представьте себе, что вы сжали все звезды в Млечном Пути воедино, и они соприкасаются. В рамках этой задачи предположим, что в Млечном

Пути 150 миллиардов звезд массой и размерами как Солнце. Какого размера получится шар из звезд? Ответ выразите в а. е. Подсказка: если вы углубитесь в рассуждение о подробностях расположения звезд, учтите, что условия задачи этого не требуют. Нам нужен приблизительный ответ.