Зазвичай, коли говорять про розміри Всесвіту, мають на увазі локальний фрагмент Всесвіту (Світобудови), який доступний нашому спостереженню.
Це так званий Всесвіт, що спостерігається – область простору, видима для нас із Землі.
А оскільки вік Всесвіту близько 13 800 000 000 років, то незалежно від того в якому напрямку дивимося, ми бачимо світло, яке досягло нас за 13,8 мільярда років.
Так що, виходячи з цього, логічно думати, що Всесвіт, що спостерігається, повинен бути 13,8 х 2 = 27 600 000 000 світлових років у поперечнику.
Але це не так! Тому що з часом космос розширюється. І ті далекі об'єкти, що випустили світло 13,8 млрд. років тому, за цей час відлетіли ще далі. Сьогодні вони вже більш ніж за 46,5 мільярдів світлових років від нас. Подвоївши це, отримуємо 93 мільярди світлових років.
Таким чином, реальний діаметр всесвіту, що спостерігається, становить 93 млрд. св. років.
Візуальне (у вигляді сфери) уявлення тривимірної структури Всесвіту, що спостерігається, видимої з нашої позиції (центр кола).
Білими лініямипозначені межі спостережуваного Всесвіту.
Плями світла- це скупчення скупчень галактик – суперкластери (supercluster) – найбільші відомі структури у космосі.
Масштабна лінійка:один розподіл зверху - 1 мільярд світлових років, знизу - 1 мільярд парсек.
Наш будинок (у центрі)тут позначений як Надскупчення Діви (Virgo Supercluster) - це система, що включає десятки тисяч галактик, у тому числі нашу власну - Чумацький Шлях (Milky Way).
Більш наочне уявлення про масштаби доступного для огляду Всесвіту дає таке зображення:
Схема розташування Землі у Всесвіті – серія з восьми карт.
зліва направо верхній ряд:Земля – Сонячна система – Найближчі зірки – Галактика Чумацький Шлях, нижній ряд:Місцева група галактик – Скупчення Діви – Місцеве Надскупчення – Оглядовий (спостерігається) Всесвіт.
Щоб краще відчути і усвідомити, про які колосальні, не порівняні з нашими земними уявленнями, масштаби йдеться, варто подивитися збільшене зображення цієї схемив медіа переглядачі .
А що можна сказати про весь Всесвіт? Розмір всього Всесвіту (Світобудови, Метавсесвіту), мабуть, набагато більше!
Але, ось який він цей Всесвіт і як влаштований, це поки що залишається для нас загадкою…
А як щодо центру Всесвіту? Спостережений Всесвіт має центр – це ми!Ми знаходимося в центрі Всесвіту, тому що спостерігається Всесвіт - це просто ділянка космосу, видима нам із Землі.
І подібно до того, як з високої вежі ми бачимо круглу область з центром у самій вежі, також бачимо область космосу з центром від спостерігача. Насправді, якщо говорити точніше, кожен з нас - центр свого власного Всесвіту, що спостерігається.
Але це не означає, що ми знаходимося в центрі всього Всесвіту, як і вежа – аж ніяк не центр світу, а лише центр того шматочка світу, який з нього видно – до горизонту.
Те ж саме і зі спостережуваним Всесвітом.
Коли ми дивимося в небо, ми бачимо світло, яке 13,8 мільярда років летіло до нас із місць, які вже за 46,5 мільярди світлових років від нас.
Ми не бачимо те, що за цим горизонтом.
У космології досі немає чіткої відповіді на питання, яке торкається віку, форми та розмірів Всесвіту, а також немає єдиної думки про її кінцівку. Оскільки, якщо Всесвіт кінцевий, він повинен або стискатися, або розширюватися. У тому випадку, якщо вона нескінченна, багато припущень втрачають сенс.
Ще 1744 року астроном Ж.Ф. Шезо перший засумнівався у тому, що Всесвіт
Безкінечна: адже якщо кількість зірок не має меж, то чому не сяє небо і чому воно темне? У 1823 році Г. Олбес аргументував наявність кордонів Всесвіту тим, що світло, що йде до Землі від далеких зірок, має ставати слабшим через поглинання речовиною, яка знаходиться на їхньому шляху. Але в такому разі сама ця субстанція повинна нагріватися і світитися не гірше за будь-яку зірку. знайшло своє підтвердження в сучасній науці, яка стверджує, що вакуум і є «ніщо», але водночас він має реальні фізичні властивості. Звичайно, поглинання вакуумом призводить до підвищення його температури, наслідком є той факт, що вакуум стає вторинним джерелом випромінювання. Тому в тому випадку, якщо дійсно розміри Всесвіту нескінченні, то світло зірок, які досягли граничної відстані, має настільки сильне червоне усунення, що починає зливатися з фоновим (вторинним) випромінюванням вакууму.
Разом з тим, можна говорити, що людством, що спостерігається, кінцеві, оскільки кінцева і сама Відстань у 24 Гігапарсекси є межею світлового космічного горизонту. Однак через те, що збільшується, кінець Всесвіту знаходиться на відстані 93 мільярдів
Найбільш важливим результатом космології став факт розширення Всесвіту. Він був отриманий при спостереженнях за червоним усуненням і згодом отримав кількісну оцінку відповідно до закону Хаббла. Це привело вчених до висновків, що теорія Великого вибуху знаходить підтвердження. За даними НАСА,
які були отримані за допомогою WMAP, починаючи з моменту Великого вибуху, дорівнює 13.7 мільярда років. Однак цей результат можливий тільки в тому випадку, якщо припустити, що модель, яка лежить в основі аналізу, коректна. При використанні інших методів оцінки виходять інші дані.
Торкаючись улаштування Всесвіту, не можна не сказати і про її форму. Досі не знайдено тієї тривимірної фігури, яка б найкраще представила її образ. Ця складність пов'язана з тим, що досі точно не відомо, чи плоский Всесвіт. Другий аспект пов'язаний з тим, що достеменно не відомо про множинну сполученість її. Відповідно, якщо розміри Всесвіту просторово обмежені, то при русі по прямій лінії і в будь-якому напрямку можна опинитися у вихідній точці.
Як ми бачимо, технічний прогрес ще не досяг того рівня, щоб точно відповісти на питання щодо віку, устрою та розмірів Всесвіту. Досі багато теорій у космології не знайшли свого підтвердження, але й не були спростовані.
Інструкція
«Відкрилася безодня, зірок сповнена; зірок числа немає, безодня – дна», - писав в одному з віршів геніальний російський учений Михайло Васильович Ломоносов. Це і є поетичне твердження нескінченності Всесвіту.
Вік «буття» доступного для огляду Всесвіту - близько 13,7 мільярдів земних років. Світло, що надходить від далеких галактик «з краю світу», йде до Землі понад 14 мільярдів років. Виходить, діаметральні розміри Всесвіту можна вирахувати, якщо приблизно 13,7 помножити на два, тобто 27,4 мільярда світлових років. Радіальний розмір сферичної моделі – приблизно 78 млрд світлових років, а діаметр – 156 млрд світлових років. Це - одна з останніх версій американських учених, результат багаторічних астрономічних спостережень та розрахунків.
У найближчому всесвіті 170 мільярдів галактик, подібних до нашої. Наша ніби знаходиться в центрі гігантської кулі. Від найдальших космічних об'єктів видно реліктове світло – фантастично давнє з погляду людства. Якщо проникнути дуже глибоко у систему простір-час, можна побачити юність планети Земля.
Існує кінцева межа віку спостережуваних із Землі космічних об'єктів, що світяться. Обчисливши граничний вік, знаючи час, який знадобився світла для того, щоб пройти відстань від них до Землі, і знаючи константу, швидкість світла, за відомою зі школи формулою S = Vxt (шлях = швидкість, помножена на час) вчені і визначили ймовірні розміри спостережуваного Всесвіту.
Представляти Всесвіт у формі тривимірної кулі – не єдиний шлях побудови моделі Всесвіту. Є гіпотези, які передбачають, що Всесвіт має не три, а нескінченну кількість вимірів. Є версії, що вона, подібно до матрьошки, складається з нескінченної множини вкладених один в одного і віддалених один від одного кулястих утворень.
Є припущення, що Всесвіт невичерпний за різними критеріями та різними осями координат. Люди вважали найдрібнішою частинкою матерії «корпускулу», потім «молекулу», потім «атом», потім «протони та електрони», потім заговорили про елементарні частинки, які виявилися зовсім не елементарними, про кванти, нейтрино та кварки… І ніхто не дасть гарантію , що всередині чергової супермікромінічастки матерії не знаходиться черговий Всесвіт. І навпаки – що видимий Всесвіт не є лише мікрочастинкою матерії Супер-Мега-Всесвіту, розміри якої нікому не дано навіть уявити та підрахувати, настільки вони великі.
Розміри Всесвіту для нас незбагненно великі. Все, що нас оточує, та й ми самі – це лише крупинки цього всеосяжного поняття. Та й саме воно має не стільки астрономічний, скільки філософський підтекст.
До філософської частини всесвіту відноситься весь існуючий у природі матеріальний світ, який не має меж у часі та просторі. Він представлений різними формами та станами, що приймаються матерією внаслідок свого розвитку.
Астрономічною частиною всесвіту вчені вважають усе, що існує: простір, матерія, час, енергія. До неї також входять планети, зірки, інші всі можливі космічні тіла. Розмір Всесвіту вчені можуть усвідомити лише частково. Та й підібрати їй точне та ємне визначення дослідники не можуть. Можливо, вона еквівалентна Богу чи іншим проявам Вищого Розуму.
Масштаби Всесвіту
Щоб хоча б трохи наблизитися до відповіді питання, які розміри Всесвіту, необхідно оцінити масштаби окремих її частин. Для людини обігнути земну кулю завдання складне, але цілком здійсненне. А тепер уявіть, що наша планета порівняно із Сатурном, як монетка порівняно з баскетбольним м'ячем. А стосовно Сонця Земля взагалі виглядає як маленьке зернятко.
Вся Сонячна система також не має значної протяжності в масштабі Всесвіту. Якщо розглядати межею системи, її довжина становить близько 120 астрономічних одиниць. При цьому за одну а. приймають відстань, що дорівнює ~ 150 млрд. км. А тепер уявіть, що діаметр усієї галактики Чумацький шлях, частиною якої є Сонце з навколишніми планетами, дорівнює 1 квінтильйону кілометрів. Це число 18 нулями. А скупчення різних небесних тіл містить, за різними підрахунками, від 2*10 11 до 4*10 11 зірок, більшість з яких перевершують за розмірами наше небесне світило.
І Чумацький шлях – не єдина галактика у всьому космічному просторі. На зоряному небі Землі неозброєним оком можна розглянути сусідні зоряні скупчення: Андромеду, Велике та Мале Магелланові хмари. Відстань до них вимірюється у мегапарсеках – у мільйонах світлових років. І кожна з них також тягнеться на немислимі для людського розуму відстані.
Усі скупчення зірок групуються у великомасштабні об'єднання – групи галактик. Наприклад, Чумацький шлях та сусідні формування входять до Місцевої групи діаметром близько 1 мегапарсека. Уявіть, щоб променю світла пройти її з одного кінця в інший, знадобиться 3,2 млн. років.
Але й ця величина не є найбільшою. Групи галактик, у свою чергу, об'єднані в надскупчення або суперкластер. Ці великомасштабні вселенські структури містять сотні та тисячі галактичних груп та мільйони зіркових формувань. Так, у Суперкластері Діви, куди входить Чумацький шлях, розташовано понад 100 груп галактик. Протяжність цієї структури становить понад 200 млн. світлових років і це лише частина гігантського формування Ланіакея.
Центр тяжкості Ланіакеї - надхмара Великий атрактор, притягує до себе всі інші структури цієї частини космічного простору. Його можна сміливо назвати центром Всесвіту, із застереженням, що це лише серцевина пізнаного нами космосу. Уся ж Ланіакея має діаметр понад 500 млн світлових років. І, щоб остаточно усвідомили масштаби Всесвіту, уявіть, що ця гігантська освіта – лише та мала частина космосу, яку змогла оглянути і уявити людина.
Видимий Всесвіт та його розміри
Видимий, або Спостережуваний Всесвіт – дуже складне поняття. За теорією радянського геофізика Фрідмана, весь космічний простір зараз у стадії розширення. При цьому всі його елементи віддаляються один від одного із надсвітловою швидкістю. Щодо Землі, то видима частина вселенських просторів – це та область безмежного простору, звідки до нас може надходити випромінювання. При цьому сам об'єкт, що випускає сигнал, вже міг придбати надсвітлову швидкість віддалення від нашої галактики, але випромінювання від нього ми все ще реєструємо.
Які розміри Видимого Всесвіту? Кордоном спостерігається частини космосу є космологічний горизонт. Усі вселенські структури, що за межами цієї області, випромінюють випромінювання, яке не доходить до Сонячної системи. Однак точні розміри видимої частини Всесвіту встановити дуже важко через її розширення, що постійно прискорюється.
Якщо прийняти нашу зіркову систему за центр спостерігається частини космосу, а поверхня останнього розсіювання реліктового випромінювання за космологічний обрій, то вся ця сфера в діаметрі становитиме 93 млрд. світлових років. Її складовою структурою є Метагалактика — область космічного простору, доступна вивчення сучасними астрономічними приладами. Метагалактика однорідна і ізотропна, а дослідники досі сперечаються, чи є вона всесвітом або тільки її маленькою частинкою. Її довжина постійно змінюється через вдосконалення технологій, що використовуються астрономами.
Що таке космос і які його розміри
Розповідаючи про розміри Всесвіту, не можна не згадати поняття «космос». Під цим терміном розуміють частину вселенських просторів, заповнену порожнечею, що лежить поза атмосфер і оболонок небесних тіл. Космос не порожній чи порожній. Він заповнений міжзоряною речовиною, що складається з молекул водню, кисню, а також іонізуючого та електромагнітного випромінювання. Крім того, є темна матерія, про яку вже кілька століть сперечаються вчені. Багато хто з них висуває гіпотезу про те, що ця прихована маса — сполучна ланка космічного простору.
Сучасні астрономи, беручи за точку відліку нашу планету, розрізняють:
- Близький космос. Для людини вона починається на висоті близько 19 кілометрів. Це лінія Армстронга, де відбувається закипання води за нормальної температури людського тіла. У людини, яка перебуває на цій висоті без скафандра, починає закипати слина та сльози. Висота всього 100 кілометрів вважається міжнародним офіційним кордоном, після якого починається космічний простір.
- Навколоземний космос – вважається таким до висоти близько 260 тисяч кілометрів. Це висота, до якої сила тяжіння Землі перевершує тяжіння Сонця. У діапазоні цих висот здійснюють орбітальні польоти наші космонавти та літають різні супутники.
- Міжпланетна область. На цих висотах, а точніше віддаленнях від Землі здійснює свій політ навколо нашої планети. На ці відстані літали лише автоматичні космічні станції та астронавти НАСА під час висадки на Місяць у 1970 році.
- Міжзоряний простір - віддалення від Землі міряється вже в мільярдах кілометрів.
- Міжгалактичний простір, де величини видалення становлять близько п'яти квінтильйонів кілометрів. Все це мізерно враховуючи розмір світобудови.
Наскільки величезний світ?
Після всього прочитаного варто задуматись, наскільки величезний світ, у якому ми живемо. Люди всього лише мікроби в порівнянні тільки з , не кажучи вже про галактики та космос. При цьому розмір Всесвіту не мислимо. І навряд чи ми зможемо колись пізнати його.