Читатели постоянно задают нам интересные вопросы о планетах, звездах и космосе вокруг нас. Мы благодарим вас за них и публикуем подборку ответов.
Соотношение времени на разных планетах. Как можно опередить время, есть ли такие гипотезы? Влияет ли время на других планетах на биологическое время живых организмов?
Олег
Для ответа на этот вопрос надо разделить понятие времени как физической величины и его восприятие человеческим сознанием и внутренними биологическими часами людей и других биологических существ.
Если говорить о физике, то на разных планетах время действительно течет с немного разной скоростью. Вызвано это разной силой гравитации, которая, согласно теории относительности, искривляет не только пространство, но и время. Это означает, что чем массивнее космическое тело, тем больше будет длиться секунда на нем по сравнению с часами, расположенными на чем-то не таком массивном.
Например, для Земли и Луны эта разница составит 58,7 микросекунды в сутки. Она очень небольшая, но есть. Правда, путешествовать таким образом во времени не получится. Потому что для того, чтобы за день на какой-то планете на Земле проходила неделя, сила тяжести на первой должна быть настолько большой, что раздавит не только астронавта, но и его корабль.
При этом не стоит забывать, что сам наш способ отсчета времени тесно связан с вращением Земли. То есть на какой-то другой планете с похожей силой притяжения, а значит и той же скоростью движения времени, включенный секундомер может показать, что период между двумя рассветами составляет 16, 18, 27, а то и 36 часов.
Технически именно такой и будет продолжительность суток на этой планете. Это будет восприниматься именно как невероятно длинные сутки, и как их правильно делить на часы — вопрос очень сложный и касается он преимущественно удобства использования выбранной системы. Потому что можно, например, сделать 24 часа по 100 минут, а можно — 26 часов по 30 минут, и при этом каждая минута будет длиться не 60 секунд. Но, например, количество колебаний атомов в цезиевых часах, совершаемых в течение одного оборота, не изменится, как бы вы не делили сутки.
Что касается биологического восприятия времени, то о нем подробно рассказано вот в этой статье. Если коротко, то механизм, который следит, когда нам надо спать, а когда есть, встроен непосредственно в клетки нашего мозга. Он может настраиваться на определенную продолжительность цикла в достаточно широких пределах: по крайней мере от 20 до 28 земных часов.
За это отвечает система, соединенная с нашими зрительными нервами. Она корректирует «биологические часы» так, чтобы они подстраивались под цикл освещенности / темноты, независимо от того, сколько он длится.
При этом субъективное восприятие времени на планете с большей гравитацией будет таким же субъективным, как и на Земле, секунды так же будут тянуться, когда вы в ожидании, и лететь, когда вы расслаблены.
Будут ли на планетах с меньшей гравитацией более мягкие породы? Я шахтер, и мне интересно, будет ли там легче проходить туннели под поверхностью.
Владимир
Вопрос о твердости и прочности горных пород, которые можно встретить в космосе, крайне непростой хотя бы потому, что даже на Земле существуют как лессовидные суглинки, которые не могут выдержать веса человека, так и базальты, которые слабо поддаются даже электрическому инструменту.
Кроме того, надо четко себе представлять, о каких именно механических характеристиках горной породы идет речь. Твердость по Моосу, микротвердость по разным методикам, прочность на сжатие, разрыв и скол — это все разные вещи и, в зависимости от условий, они могут оставаться такими же или отличаться в широких пределах.
Следующая вещь, которую стоит отметить, это то, что небесные тела могут действительно очень сильно отличаться по размеру, и самые маленькие из них, включая все астероиды, большинство карликовых планет и спутников, никогда не знали гравитационной дифференциации недр. Это означает, что основную их массу могут составлять породы, аналогов которым на Земле нет. Самый характерный пример — хаотичная смесь силикатных и металлосодержащих образований, скрепленных льдом.
Также надо отметить, что для большего количества небольших тел Солнечной системы основным видом горных пород является такой специфический материал, как лед. Причем он может быть не только привычным нам водяным, но и углекислотным (сухой лед), и даже метановым (представьте себе природный газ в твердом состоянии). То есть мы имеем материал, твердость которого может приближаться к таковой у полевого шпата. Сила тяжести на все это влияет слабо.
При этом по крайней мере часть совсем маленьких тел действительно имеют очень легкие для разработки внешние слои и это действительно связано с низкой силой тяжести. Речь идет об астероидах типа «куча щебня», которые состоят из маленьких камешков, их гравитация достаточно сильна, чтобы держать их вместе, но слишком слаба, чтобы сплавить в одно целое.
Что касается чего-то, что мы действительно можем назвать планетой, то здесь все значительно сложнее. Осадочные обломочные породы, которые принято называть грунтами, действительно должны уплотняться пропорционально силе тяжести по крайней мере в определенном диапазоне, хотя, вполне возможно, для каждого их вида придется строить свою сложную зависимость.
Говоря о сплошных породах, с которыми преимущественно и приходится иметь дело шахтерам, то их надо рассматривать на трех уровнях. Первый — это собственно конгломерат минералов, который они собой представляют. Механические характеристики его определяются энергией связи внутри кристаллов и на поверхности распределения фаз. Они зависят от химического состава, температуры и давления. А уже эти параметры зависят от огромного множества факторов, среди которых есть и сила тяжести. Однако она может и не играть значительной роли.
На эту структуру накладывается второй уровень — поры в материале. Именно они ответственны за уменьшение прочности исходного материала. Для магматических пород главным механизмом образования является дегазация, то есть выделение из расплава растворенных в нем газов. Для тех, что образуются из растворов — высыхание воды. На оба механизма влияют прежде всего характеристики атмосферы. В целом они прямо коррелируют с размером планеты: чем она больше, тем, как правило, плотнее атмосфера. Однако зависимость здесь также невозможно назвать прямой.
Наконец, есть третий уровень структуры сплошных пород — разнообразные трещины, которые могут иметь самые разнообразные размеры — от субмикроскопических до метровых. Они накладываются на описанную выше структуру и еще сильнее снижают прочность. На их возникновение также влияет огромное количество факторов. На некоторые из них размер планеты влияет положительно, на другие — отрицательно.
В целом можно подытожить, что для отдельных случаев утверждение, что низкая гравитация соответствует низкой прочности горных пород, действительно справедливо. Однако этот фактор на то, насколько легко в породах пробивать тоннели, влияет не очень сильно.
Если Вселенная возникла 13,5 млрд лет назад, то что тогда было 100 или 1000 млрд лет назад?
Саша Проков
По современным научным представлениям Вселенная возникла около 13,7 млрд лет назад в результате Большого взрыва. В этот момент не только все ее пространство и масса, но и все время было сконцентрировано в одной точке.
За пределами этой точки, которая называется космологической сингулярностью, времени не существовало, поскольку оно является одним из измерений нашей Вселенной. Что было до момента Большого взрыва, сказать невозможно. Поскольку в это время Вселенная находилась в состоянии физической сингулярности, то есть все уравнения, которые ее описывают, не имели смысла.
Поэтому наиболее корректно сказать, что времени, которое соответствует 100 или 1000 млрд лет назад, просто никогда не существовало.
Куда деваются миллионы тонн массы нашего Солнца после выбросов в космос?
Сергей Липинков
Здесь следует разделить понятия «Солнце теряет массу» и «выброшенная в космос масса солнечного материала». Потому что первое преимущественно приходится на процесс термоядерного синтеза. То есть масса прямо превращается в энергию, а последняя излучается в космос как видимый свет и другие электромагнитные волны.
Что же касается той части массы, которая действительно выбрасывается в космос, то она постепенно рассеивается в пространстве. Часть ее выпадает на планеты, но в основном эти частицы просто летят где-то в космосе. Он достаточно большой для того, чтобы в нем затерялись даже десятки миллионов тонн материала.
