Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Засєкіна

§ 54. Дослідження космосу

Про Сонячну систему із Землі та космосу. Землю з космосу можна дослідити краще, ніж перебуваючи на ній. Так, у 1999 р. запущено американський супутник Terra, на якому встановлені японські та канадські прилади для дослідження клімату й навколишнього середовища. За даними приладу для вимірювання висоти точок рельєфу поверхні Землі укладено найдетальнішу на сьогодні топографічну мапу Землі.

Нині діють різні наукові проекти в галузі космічного моніторингу Землі, які дозволяють усебічно вивчати нашу планету як єдину інтегровану систему. Кожний супутник виконує одне із завдань з вивчення хімічного складу атмосфери, динаміки й енергетики атмосфери, хмарного покриву, водного й енергетичного балансу, динаміки, фізико-хімічних та енергетичних властивостей океану, глобального біохімічного циклу, біологічних ресурсів, гравітаційного поля, а також у галузі геодезії, геології, картографії.

Ще більше програм діє по дослідженню об’єктів Сонячної системи: планет, їх супутників, астероїдів, комет. Завдяки космонавтиці, астрономія отримала змогу не тільки виводити на орбіту Землі телескопи й обсерваторії, а й відправляти до тіл Сонячної системи автоматичні міжпланетні станції (АМС). Це суттєво розширило можливості астрономів у вивченні таких об’єктів, бо їх тепер можна не лише спостерігати з близької відстані, а й виконувати експерименти на їхніх поверхнях чи в атмосферах. Розглянуті в попередніх параграфах відомості про Сонячну систему — результат досліджень, здійснених як із земних, так і з космічних обсерваторій.

За останні десятиліття спостерігається стійкий інтерес до дослідження Сонячної системи.

Ми не будемо детально описувати всі відкриття та місії, що здійснювалися і здійснюються для вивчення Сонячної системи. Для цього ви проведете урок-конференцію, на якому кожен з вас може обрати ту або ту місію, той чи той об’єкт і детальніше розповісти про те, які дослідження здійснювалися. Для цього вам потрібно скористатися інформаційними ресурсами, що популяризують астрономічні знання.

Сучасні дослідження планет Сонячної системи надають велику кількість нових наукових фактів, які дають змогу глибше зрозуміти, як сформувалася Сонячна система, яке майбутнє її очікує. Чи є можливості в людини в найближчий час створити космічні бази на Місяці або Марсі? Чи є можливим видобувати на Місяці й транспортувати на Землю рідкісні ізотопи, які можуть бути паливом для термоядерної енергетики?

І головне питання, що відвічно турбує людей: чи є життя на інших планетах? Поки в Сонячній системі його не виявлено. Але надія є. Якщо не на Марсі, то, можливо, в океані Європи — супутника Юпітера, чи на поверхні Титана — супутника Сатурна. Нині для дослідження цих тіл Сонячної системи з метою пошуку на них ознак життя готують спеціальні космічні місії.

Про дослідження космосу читайте в електронному додатку.

Пошуки життя у Всесвіті. Життя є однією з великих таємниць Всесвіту. Ми бачимо на Землі різноманітні організми, але нічого не знаємо про інші форми життя на планетах, що існують навколо далеких зір, — екзопланетах.

У питанні життя за межами Землі є дві суттєві складові:

  • це пошук ознак життя як такого;
  • реєстрація сигналів від позаземних цивілізацій або відправлення в космос повідомлень від землян у надії, що хтось їх зареєструє, розшифрує, а потім надішле відповідь.

Ці стратегії науковці та ентузіасти пошуку позаземного життя реалізують у рамках наукових програм SETI (абревіатура від слів: пошук позаземного розуму, англ. Search for Extra-Terrestiral Intelligence) і МЕТІ (абревіатура від слів: повідомлення позаземним цивілізаціям, англ. Messaging to Extra-Terrestiral Intelligence). Програма SETI вирішує суто наукове завдання реєстрації сигналу, його декодування й виділення з нього осмисленої інформації. Тобто науковий пошук відбувається так само, як і в разі пошуку нових природних явищ. Одна лише відмінність — результатом пошуку має стати не якесь закономірне явище природи, а осмислене повідомлення, надіслане розумними істотами. Завдання програми МЕТІ суттєво інше — скласти повідомлення, яке розвинена розумна істота не ототожнить із природним явищем, а прийме його як послання від іншої розумної істоти.

Необхідність такого роду досліджень визначається тим, що відкриття позаземних цивілізацій і встановлення контакту з ними можуть мати величезний вплив на науковий і технологічний потенціал суспільства, справити позитивний вплив на майбутнє людства.

З 1999 р. пошук сигналів з космосу може виконувати кожний власник персонального комп’ютера. Для цього треба приєднатися до проекту SETI@home, започаткованого астрономами Каліфорнійського університету.

Перше радіопослання землян до позаземних цивілізацій (мал. 232, а) було відправлено 1974 р. за допомогою 300-метрової антени радіотелескопа в Аресибо. Сигнал спрямували в бік кулястого скупчення М13, що лежить на відстані 7670 пк (25 тис. св. р.) від Землі. Закодований сигнал містить базові відомості про людину, Землю та Сонячну систему. У Космос, але вже до зір, що лежать на відстані понад 10 пк (кількох десятків св. р.), спрямовували сигнали (вони містили малюнки, світлини, фрагменти музичних творів тощо (мал. 232, б) ще кілька разів. Для цієї мети використовували 70-метровий радіотелескоп, розміщений поблизу м. Феодосія в Криму.

Мал. 232. а — послання Аресибо; б — «золоті пластинки» з повідомленнями від землян

Але всі намагання зареєструвати сигнал від позаземних цивілізацій досі не були успішними. Як й інопланетяни не зафіксували сигнали із Землі. Адже з початком радіо- й телетрансляцій Земля випромінює радіосигнали в космос, які легко може зареєструвати розвинена цивілізація, що перебуває на відстані до 30 пк (100 св. р.) від нашої планети.

Космос мовчить. Знайти пояснення цьому факту не вдається. Гіпотез існує багато, але жодна з них досі не стала теорією.

Антропний принцип. У 1973 р. на симпозіумі, присвяченому 500-річчю від дня народження Коперника, астрофізик Брандон Картер виступив з доповіддю про те, що незвичний збіг значень низки (до 30) незалежних одна від одної фізичних сталих не випадковий. Він уможливлює утворення складних структур різних масштабів — від вірусів і бактерій до галактичних скупчень. Картер висловив припущення — існування людства свідчить про те, що закони Всесвіту цьому сприяють, і назвав свою ідею антропним принципом (від грец. anthropos — людина).

Картер сформулював антропний принцип так: «Очікувані результати спостережень мають бути обмежені умовами, які потрібні для нашого існування як спостерігачів». Це означає, що закони природи в якомусь сенсі спеціально обрані так, щоб допустити наше існування.

Питання існування інших всесвітів. Досі багато науковців скептично ставляться до антропного принципу, а окремі з них вважають, що уявлення про важливість тонкого налаштування фізичних констант у нашому всесвіті дуже перебільшені. Однак антропний принцип можна пояснити в рамках ідеї про Мультиверсум (мультивсесвіт), тобто про існування величезної кількості всесвітів, окремі з яких випадково є придатними для життя. І вже в таких всесвітах розумні спостерігачі зауважують дивовижне тонке налаштування фізичних сталих.

Ідея Мультиверсуму виникла як результат удосконалення інфляційної моделі виникнення Всесвіту. Виявилося, інфляція є одвічним явищем. Вона відбувається повсякчас і повсякдень. Безупинно виникають окремі ділянки інфляційного розширення, спричиненого розпадом псевдовакууму. Деякі з них породжують окремі всесвіти. Ми якраз живемо в одному з таких всесвітів. Вічна інфляція породжує велику кількість всесвітів з усіма можливими значеннями базових фізичних сталих.

Але питання взаємодії окремих всесвітів, їх співіснування та розміщення поки що лишається відкритим.

ЗНАЮ, ВМІЮ, РОЗУМІЮ

1. Поясніть різницю між програмами SETI і МЕТІ. 2. Поясніть суть антропного принципу. У рамках якої ідеї і як саме знайшов пояснення антропний принцип? 3. Яке явище спричиняє появу великої кількості всесвітів?

Виконуємо навчальні проекти

  • З історії вивчення Галактики.
  • Історія відкриття квазарів.
  • Послання позаземним цивілізаціям.
  • Міжзоряні польоти й можливі контакти між цивілізаціями.
  • Пошуки життя за межами Землі.