Должны они обладать такими свойствами: они растут и размножаются длительное время независимо от гравитации, и у них должен быть хороший КПД фотосинтеза – они производят максимум глюкозы.
Что такое черная дыра и что будет с космонавтом, если он туда попадет? Случалось ли такое, чтобы там исчезали спутники или люди?
Наука предполагает, что черная дыра образуется в результате подходящего стечения обстоятельств при взрыве звезды.
Когда звезда просуществовала очень долго, ее содержимое почти «выгорело», звезда разделяется на ядро и верхние слои, которые начинают раздуваться. Звезда увеличивается в размерах во много раз. Потом наступает момент, когда звезда быстро потухает. В этот момент ее раздутые слои уже ничто не держит, и они с огромной скоростью устремляются обратно к ядру звезды. Происходит столкновение страшной силы, которое вызывает сильнейший взрыв. В результате наружная часть звезды улетает в космос, а внутренняя часть, наоборот, сдавливается, стискивается.
Сдавливание приводит к тому, что все вещество (все атомы) располагается настолько плотно, насколько это вообще возможно. Наверное, вы помните, что вещество состоит из атомов и расстояния между атомами огромные. Можно сказать, что обычно любая материя почти целиком состоит из пустоты. И лишь изредка там встречаются атомы.
Так вот, в результате удара атомы спрессовываются, как селедки в бочке. Пустоты там никакой уже нет. Это нейтронная звезда. Это очень экстремальный вид звезды, и она тоже впечатляет. Но это еще не черная дыра.
Чтобы образовалась черная дыра, удар должен быть еще сильнее. Удар должен быть такой силы, чтобы атомы начали в буквальном смысле вминаться друг в друга. Такая сила, что у атомов нет никаких сил, которые могли бы этому сопротивляться. В результате атомы начинают проваливаться друг в друга. Теперь в одном месте находится 2 атома одновременно. Но нет никакого препятствия в том, чтобы с тем же усилием впихнуть туда третий атом, четвертый, десятый, сотый. Так внутри звезды (вернее того, что осталось от звезды) возникает микроскопическая черная дыра. Причем этот процесс будет продолжаться, черная дыра будет расти и вскоре начнет сама стремительно затягивать звезду (уже безо всякого дополнительного сжатия). Новая и новая масса проваливается в одну точку, и ничто не способно это остановить. Очень скоро (я не знаю точно, но, наверное, в считаные секунды, может быть минуты, часы) все, что осталось от звезды, исчезает внутри черной дыры.
Подводя итоги. Черная дыра – это результат такого удивительного явления, что (если вначале очень сильно постараться), по-видимому, можно впихнуть сколько угодно вещества (тонны, миллиарды тонн, миллиарды миллиардов тонн) в микроскопический объем пространства размером с один атом. Эта яма никогда не наполнится, она бездонная. Причем стоит даже небольшому количеству вещества провалиться в одну точку, как оно (благодаря закону притяжения) начинает уже само, без всяких усилий притягивать и утягивать внутрь все вокруг.
Можно было бы сказать, что размеров у черной дыры нет. Ее размер – это точка, бесконечно маленький размер. Но в науке сложилась традиция, что размерами черной дыры считается «горизонт событий». Это такая воображаемая сфера вокруг черной дыры, при попадании внутрь которой назад дороги уже нет: гравитация там столь сильна, что ничто не способно вылететь обратно наружу, поэтому мы не можем знать, что там внутри. Поскольку вылететь не может даже свет, горизонт событий выглядит со стороны как абсолютно черная сфера (видимо, отсюда и название «черная дыра»). Чем большую массу имеет черная дыра (чем больше в нее провалилось вещества), тем сильнее ее гравитация, тем больше размеры этой сферы (горизонта событий). Очень большие черные дыры имеют массу миллионов Солнц и размеры, сравнимые с размером орбиты Земли вокруг Солнца (такая черная дыра находится в центре нашей галактики). Маленькие черные дыры могут иметь массу 3–5 Солнц и размер в несколько десятков километров.
Ни люди, ни спутники (по крайней мере, те, что сделаны человеком) в черные дыры не падали, потому что ближайшая черная дыра находится очень далеко. В солнечной системе черных дыр нет.
Если в черную дыру упадет космонавт, то он погибнет. Наступит момент, когда из-за невероятно сильной гравитации его нижняя часть тела оторвется от верхней. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока космонавт не разделится на атомы. Одновременно с этим с боков гравитация будет, наоборот, сдавливать его и в конце концов расплющит в ниточку атомов. Эти атомы продолжат лететь к центру черной дыры.
Но всего этого мы уже не увидим. Если черная дыра достаточно большая, то (глядя со стороны) мы увидим, как космонавт подлетает к горизонту событий, его образ замирает, тускнеет и растворяется в абсолютной черноте. Хотя если черная дыра маленькая, то космонавт, скорее всего, погибнет (по тем же причинам) еще до того, как долетит до черной дыры (до горизонта событий).
Если житель планеты Kepler-452 смотрит на Землю прямо сейчас, Землю какого земного года он видит?
Житель Kepler-452b (если он вообще есть, этот житель) видит то, что было около 1400 лет назад здесь, поскольку скорость света предельна, а от нас до них как раз 1400 лет свету и лететь, и информация быстрее не дойдет. Тогда на Земле начало VII века, и, если допустить наличие у Kepler-452b-анцев очень мощного оборудования, которое нам и не снилось, они могут узнать, что у нас здесь славяне почти завоевали Балканы, англосаксы – Британию и начали создавать свои королевства, а пророк Мухаммед читает свои первые проповеди или, может, уже отчитал и понемногу воюют язычники Мекки и мусульмане Медины. Примитивное зрелище.
Почему Илон Маск предлагает колонизировать Марс, а не Луну?
Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки.
Луна рядом и всегда можно сравнительно легко и быстро вернуть обитателей базы на Землю. База на луне – прекрасный способ тестировать технологии и оборудование, но все-таки не совсем адекватная модель для полета на Марс, поскольку физические условия заметно отличаются (гравитация на Марсе вдвое сильнее, чем на Луне, и у него есть атмосфера, хоть и крайне разряженная – 0,2 % плотности земной). С другой стороны, лунная база будет почти полностью зависима от Земли в плане снабжения ресурсами и едой. Там нет ни воды, ни воздуха, ни возможностей для выращивания еды. Кислорода завались, но что с ним делать?
Марс намного дальше и путешествие туда намного опаснее, чем 3-дневный полет на Луну. В первую очередь из-за космической радиации за пределами земного магнитного поля. Да и сам Марс магнитного поля не имеет, поэтому придется решать проблему защиты от радиации. С другой стороны, база на Марсе может быть сделана фактически автономной: уже сейчас установлено наличие огромного количества воды в почве (в замороженном состоянии, разумеется), атмосфера – почти чистый CO2 (для людей и животных он смертелен, а для растений – необходимый источник жизни и роста), в той же почве и камнях огромное количество углерода, азота и фтора, значительное содержание кальция, брома и др. элементов, так что по крайней мере в регулируемой атмосфере хабов можно выращивать растения в достаточных объемах для питания. Конечно, нужно будет привезти немного земной почвы и минеральных удобрений для первоначальной посадки и насыщения почвы бактериями, необходимыми для роста растений, но дальнейшее уже не нуждается в поставках с Земли. Кислород, необходимый для дыхания, будут давать растения, и его также можно получать из марсианской атмосферы (CO2, помним, да). Так что полноценную развитую колонию на Марсе выстроить проще, чем на Луне. А если задуматься о далеком будущем (о чем Маск тоже говорил неоднократно), то Марс можно терраформировать, превратив в такую же зелено-голубую планету, как Земля.
Что будет в открытом космосе с человеком без скафандра?
Фантасты изрядно потрудились, описывая происходящее с людьми, которые оказались в космосе без защитного скафандра. Одни полагают, что несчастный моментально превратится в ледышку. Другие считают, что сперва у него должны взорваться вены или глазные яблоки. А третьи утверждают, что его просто начнет раздувать, как воздушный шарик, из-за избыточного внутреннего давления. Однако действительность намного менее зрелищна, и, что самое главное, она оставляет человеку некоторые шансы на выживание.
Первым эффектом, который ощутит на себе оказавшийся в открытом космосе человек, будет расширение воздуха в легких и пищеварительном тракте, вызванное падением внешнего давления. Жертва внезапной декомпрессии может существенно повысить свои шансы на выживание, просто выдохнув. Если не выпустить воздух из легких в течение первых секунд, их может просто разорвать, в кровоток попадут крупные пузыри воздуха – и то, и другое ведет к неминуемой смерти. Скорее всего, спасительный выдох окажется криком, который издаст космонавт, осознавший свое положение. Впрочем, этот крик вряд или будет кем-либо услышан: как известно, в безвоздушном космосе звуки не распространяются.
В отсутствие атмосферного давления вода начнет быстро испаряться, поэтому с поверхности глаз и рта жертвы улетучится вся влага. Начнется вскипание воды в мускулах и мягких тканях, из-за чего некоторые части тела увеличатся примерно вдвое относительно своего нормального объема. Расширение вызовет многочисленные разрывы капилляров, хотя будет недостаточным для того, чтобы порвать кожу. Через несколько секунд растворенный в крови азот также начнет образовывать пузырьки газа, вызывая «кессонную болезнь», от которой страдают ныряльщики: эти пузырьки закупоривают мелкие сосуды, затрудняя циркуляцию крови по организму и вызывая тем самым кислородное голодание тканей. На всех открытых участках тела, подвергшихся прямому солнечному излучению, появятся ультрафиолетовые ожоги. Несмотря на жуткий холод, моментальная заморозка жертве не грозит, поскольку в отсутствие атмосферы теп