Литр космоса, пожалуйста

Допустим, товарищ привез вам из открытого космоса подарочек – баночку с тамошним «воздухом». Это такой популярный сувенир, которым предприимчивые космосяне торгуют в лавках для космических туристов. «Да нет там никакого воздуха, там же сплошная вакуумь!» – скажете вы. Все верно, воздуха как смеси газов там ни грамма, но так ли пуста космическая пустота, как кажется на первый взгляд? Давайте к ней принюхаемся повнимательнее.

the_universe_in_a_jar_by_simpleskulduggery

Содержимое баночки космической пустоты зависит от того, где космосянин ее зачерпнул. В районе околоземной орбиты «вакуумь» отличается от той, что бытует в какой-нибудь случайной точке между планетами Солнечной системы, и разительно непохожа на межгалактическое пространство и войды. Для удобства весь многообразный космос во Вселенной можно «усреднить» и исходить из средних, универсальных значений.

Плотность Вселенной известна: 9,9 х 10-30 г/см3 – это эквивалентно 5,9 протона на кубометр. Однако лишь 4,8% этой плотности составляет обычная материя, по большей части это атомные ядра водорода – собственно, протоны. Получается, всего 0,3 атома на кубометр, или 0,0003 атома в литровой баночке космоса. Иными словами, из трех тысяч баночек, продающихся в космической сувенирной лавке, лишь в одну случайно мог попасть малютка атом.

Остальные 95,2% плотности составляет темная материя и энергия. Что это такое, никто толком не знает. В теории темная материя – это какие-то неизвестные пока частицы, хотя есть мнение, что это, возможно, некие поля, модифицирующие гравитацию. В совокупности темной материи отводится 25,8% плотности, или 2,6 х 10-27 грамма на литр. Темная энергия и вовсе непонятная штука, известно лишь, что благодаря ей ускоряется расширение Вселенной, что может даже привести к разрыву. На темную энергию приходится 69,4% плотности (ага, эта энергия перевешивает всю материю) – это значит, в вашей баночке ее скопилось около 6,9 х 10-27 г.

Но Вселенная состоит не только из материальных частиц, есть также «частицы» света и прочих форм электромагнитного излучения – фотоны. Их довольно много: 450 штук на кубический сантиметр, а в литровой банке их 450 000. Подавляющая часть фотонов – это не свет от звезд, а остаточная микроволновая радиация от Большого взрыва. И несмотря на их огромные количества, вся их энергия ничтожна, как ничтожен и общий массовый эквивалент.

Еще один немаловажный компонент – нейтрино. Это практически безмассовые и почти инертные частицы, которые беспрепятственно проникают сквозь стандартную материю. Каждую секунду через вас проходит порядка ста триллионов нейтрино, испущенных Солнцем. Попробуйте поймать хоть одно – не выйдет. В среднем на каждый кубический сантиметр Вселенной приходится всего 330 нейтрино, так что в вашей литровой банке в момент сбора их было 330 000 штук. Правда, они сразу же вылетели сквозь стекло, а другие залетели и тоже вылетели, так и обновляются постоянно, неуловимые (как, впрочем, и фотоны). Насчет массы нейтрино физики до сих пор не пришли к согласию, но ясно наверняка, что она столь мала, что нейтрино при всей их гигантской численности не оказывают какого-либо заметного влияния на наблюдаемые свойства галактик и более крупнокалиберных структур во Вселенной.

Вселенная в разных калибрах. Иллюстрация: Cryhavoc.

Итого: ложечка фотонов и нейтрино, стакан темной материи, взвешенной в маринаде из темной энергии, и, скорее всего, ни единого атома. Таков примерный состав усредненного космоса в вашей литровой банке. Труньк! (Случайно тряхнули оказавшуюся там же космическую струнку.) Но что если сборщик работал не в каком-нибудь запустелом Дипольном отталкивателе, а в окрестностях нашей родимой Земли? Тогда придется слегка пересчитать.

Ну, темную энергию пересчитывать не будем, она везде одинакова. Темную материю, с вашего позволения, тоже – уж больно сложно ее считать, особенно когда не знаешь, что она из себя представляет и как себя ведет вблизи объектов. А вот плотность обычной материи в Солнечной системе подскакивает как ужаленная! Межпланетное пространство кишит солнечным ветром, состоящим по большей части опять-таки из протонов. В районе земной орбиты его плотность составляет примерно 9 протонов на кубический сантиметр, или 9000 на литр. Даже если игнорировать межпланетную пыль, плотность космоса там в 25 млн превышает среднюю по Вселенной.

На околоземной орбите еще плотнее – в 10 квадриллионов раз больше среднего. Космонавт, вышедший в открытый космос с МКС на высоте 400 км, барахтается в нем, будто козявка в вакууме, но на самом деле ему приходится руками и ногами разгребать уймищу атмосферных атомов. Если опуститься на Землю, то здесь плотность атмосферы около 0,0012 г/см3 – это в триллион раз больше, чем на околоземной орбите, и в два октиллиона раз (2 x 1027) больше средневселенской. Очень уж концентрированной Вселенной вы дышите, товарищи земляне.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: Discover

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. Пожалуйста, не копируйте текст в соцсети целиком, мы хотим, чтобы наши статьи читали на нашем сайте, попутно замечая и другие наши статьи. С уважением, Батрахоспермум.

artistic-rendering-of-big-rip

Вас также могут заинтересовать статьи:
Вселенский апоптоз случится от маленького разрыва
Солнечная система была бы необычной даже без жизни
Иллюзия кастрюли и крышки