Mokslas
Kiekvienais metais mes įgyjame šiek tiek geresnį supratimą apie Visatos prigimtį ir savo vietą joje.
Didesnei daliai JAV kartografijos technologija, kurią mes naudojame kasdien, taikoma tik brūkšneliuose įmontuotiems GPS įrenginiams.
Jokios nepagarbos - turiu omenyje, kad tik prieš 10 metų buvome priklausomi nuo popierinių kelių atlasų, kad patektume ten, kur važiavome; Naujausias reiškė maršruto suradimą „Mapquest“ir puslapių spausdinimą.
Bet kai jūs skaitote tai, šimtai mokslininkų komandų dirba su žymiai sudėtingesnėmis technologijomis, norėdami atvaizduoti viską nuo visatos tolimųjų kraštų iki be galo mažų dalelių. Vos prieš kelias savaites astronomai, besinaudojantys vis dar statoma ALMA observatorija (nuotrauka viršuje), padarė didelį atradimą apie netoliese esančią „Fomalhaut“sistemą - iš esmės, kad joje greičiausiai yra krūva Žemės dydžio planetų.
Toliau pateiktas panašių reikšmingų atradimų apie mūsų visatos apimtį ir išdėstymą sąrašas bei naujausių astronomijos, dalelių fizikos ir jūrų mokslo technologijų aprašai, kurie juos padarė įmanomus.
1. Kita karta: James Webb kosminis teleskopas
Hablo ir Spitzerio kosminiai teleskopai jį sukioja atitinkamai 22 ir 9 metus. Jie yra atsakingi už neįtikėtinų gilaus erdvės vaizdų, su kuriais mes visi esame susipažinę, kūrimą, kai kurie iš jų pateikiami žemiau. Tačiau „Spitzer“jau išnaudojo skystojo helio atsargas, kurių reikia pagrindinėms operacijoms atlikti, ir tikimasi, kad „Hablas“tęsis tik dar dvejus metus. Jamesas Webbas yra jų įpėdinis.
Planuojama, kad Jamesas Webbo kosminis teleskopas bus baigtas skirtingais statybos etapais 17-oje šalių 2018 m. Jo dizainas pasižymi 18 auksu dengtų šešiakampių veidrodžių, kurie nukreipia šviesą iš tolimiausių tikslinių šaltinių ir užfiksuoja aukštą vaizdą matomą ir infraraudonąją spindulį. vaizdai. Teoriškai tai reiškia, kad ji galės pamatyti tolimiausius Visatos objektus, tokius kaip pirmosios žvaigždės ir galaktikos, susidariusios po Didžiojo sprogimo.
Aukščiau esančioje nuotraukoje „NASA inžinierius Ernie Wright žvelgia kaip į pirmuosius šešis skrydžiui paruoštus Jameso Webbo kosminio teleskopo pagrindinius veidrodžių segmentus, kad būtų paruošti galimi kriogeniniai bandymai NASA Marshalo kosminių skrydžių centre Huntsvilyje, AL.“Funkcija turi būti patikrinta tokiomis sąlygomis. panašiai kaip tie, kuriuos patyrė Džeimso Webbo tikslinėje orbitoje, 930 000 mylių tiesiai į viršų.
2. Mūsų galaktikos žemėlapis
Kai kuriais akivaizdžiais būdais Pieno kelias yra galaktika, kurią mes geriausiai žinome. Visi jos elementai yra daug, daug arčiau Žemės nei jų kolegos užsienio galaktikose. Tačiau kai reikia suprasti bendrą Paukščių Tako formą ir makiažą, užduotis visada buvo sunki - būtent dėl to, kad mes esame teisingi jos storoje vietoje.
Dar 1785 m. Astronomai tai padarė suskaičiavę atskiras žvaigždes, matomas iš Žemės, ir nubraižydami jas neapdorotame galaktikos žemėlapyje. Vėliau tikrieji lūžiai įvyko stebint kitas galaktikas ir suvokiant, kad jos dažniausiai atitinka vieną iš trijų pagrindinių struktūros tipų. Pieno kelias buvo nustatytas spiralės pavidalo, o storas strypas perkirto jo centrinę iškyšulį.
Dvidešimto amžiaus vidurio radijo teleskopų įdiegimas leido astronomams išmatuoti įvairių galaktikos sektorių vandenilio išsiskyrimą, kad būtų galima tiksliau susieti spiralinių ginklų ir užribio centrą. Kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje, mūsų saulė yra Oriono rankose. Naktį pamatę Paukščių Taką, žiūrėdami į Šaulio, Scutum-Crux ir Norma ginklus, žiūrite į kraštą ir į vidų link tankaus galaktikos branduolio.
3. Atidžiau pažvelkite į Paukščių Tako centrą
Šiuolaikiniai mūsų galaktikos atradimai yra malonūs Hablo ir Spitzerio kosminių teleskopų dėka. Aukščiau pateiktas infraraudonųjų spindulių kompozicija sujungia kiekvienos technologijos vaizdus, kad būtų sukurtas išsamiausias šio kosmoso regiono vaizdas. Čia įterptos nuotraukos matmenys yra 900 × 349 pikseliai, tačiau jos vaizduoja 300 × 115 šviesmečių plotą.
Buvo žinoma, kad galaktikos centrą sudaro trys dideli masyvių žvaigždžių spiečiai, tačiau šiame paveikslėlyje pavaizduota daug daugiau gigantiškų individų, išsidėsčiusių už spiečių ribų. Taip pat visuotinai pripažįstama, kad kažkur šiame centriniame regione slepiasi didžiulė juodoji skylė. Aukščiau esančios didelės raiškos mozaikos sukūrimui prireikė Hablo 144 žemės orbitų ir 2 300 ekspozicijų.
4. Hablo kosminis teleskopas
Tai yra technologijos dalis, atsakinga už visas gana erdvias nuotraukas. „Kinda“atrodo kaip skardinė, kurios folija apvyniota aplink vieną galą. Arba tikrai brangus burrito.
Hablo sukūrimas užtruko 11 metų ir buvo pradėtas gaminti 1990 m. Vos per kelias savaites vykdant misiją tapo akivaizdu, kad teleskopo pirminio veidrodžio matavimai buvo atlikti net 2, 2 mikrometro. Laimei, „Hubble“buvo sukurtas aptarnauti orbitoje. 1993 m. „Endeavour“įgula įdiegė korekcinę optiką, leidžiančią prietaisui atitikti originalius projektavimo standartus. Aukščiau pateikta nuotrauka padaryta vykdant galutinę suplanuotą aptarnavimo misiją 2009 m.
Kalbant apie pažangą, padarytą tiek moksliniame, tiek pasauliniame visatos supratime, Hablo kosminis teleskopas yra, be jokios abejonės, reikšmingiausia žemėlapių technologija, kuri kada nors buvo naudojama.
5. Eiti ypač giliai
Tarp pagrindinių Hablo pasiekimų yra ši apklausa - 800 ekspozicijų, nufotografuotų per 11 dienų, kompozicija, nukreipta į kitaip „tuščią“dangaus skiltelę „Fornax“žvaigždyne.
Kiekvienas šviesos taškas, matomas Hablo ypač giliame lauke, yra labai toli, labai toli. Jų šviesa, matoma paveikslėlyje į dešinę, keliavo 13 milijardų metų, prieš tai paveikdama Hablo jutiklius ir sukūrusi šį vaizdą. Tai reiškia, kad pažvelgę į tai, jūs stebite Visatą, kokia ji buvo praėjus vos 400–800 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
Nuotraukoje yra 10 000 galaktikų. Tai rodo dangaus plotą, kuris sudaro tik 1/10 mėnulio pilnaties skersmens, žiūrint iš Žemės. Jums tai nereikia daryti matematikos, kad galvotumėte į galvą.
Padarykite sau paslaugą ir spustelėkite, jei norite išplėsti šią.
6. Visatos plėtimosi greičio matavimas
Hablas ne tik suteikė mums giliausią visatos vaizdą, kada nors užfiksuotą, padėdamas astronomams tiksliau nustatyti visatos amžių, bet ir suvaidino pagrindinį vaidmenį vertinant visatos plėtimosi greitį.
Nuo Edvino Hablo darbo 1920-ųjų pabaigoje mes žinojome, kad Visata plečiasi - didėja atstumas tarp kiekvieno visatos objekto. Tačiau šio padidėjimo tempas buvo ginčijamas visai neseniai. Per pastaruosius keletą metų Hablo teleskopo duomenys iš astronominių objektų, tokių kaip supernovos (pvz., Krabo ūkas, pavaizduotas aukščiau, žvaigždžių sprogimo liekanos, įvykusios 1054 m. Po Kr.), Leido dramatiškai tikslesnius Hablo konstantos, matematikos, matavimus. plėtimosi greičio vaizdavimas.
Kitaip tariant, Hablo duomenys sukuria išsamesnius mūsų visatos žemėlapius ir padeda suprasti, kaip tie žemėlapiai nuolat keičiasi.
7. Observatorijos Havajų viršuje
Aukštyn Haunajų saloje esančioje Mauna Kea viršūnėje 13.796 pėdų aukštyje sėdi ši tarptautinių observatorijų kolekcija. Tai puiki vieta žvaigždėms žvalgytis, nes oro drėgmė rajone yra maža, o kokie vandens garai ten dažniausiai būna debesyse, esančiuose žemiau viršūnės. Išankstinis apsilankymas objekte prieš saulėtekį tapo populiariu turistų užsiėmimu.
Iš viso yra 13 teleskopų, įskaitant Keck porą, du iš didžiausių optinių teleskopų pasaulyje. Tyrinėtojai naudoja observatorijas, norėdami nustatyti viską, nuo naujai atrastų palydovų, esančių orbitoje aplink Jupiterį, iki mūsų saulės ypatybių ir galaktikų „nuo tamsiųjų amžių“. Jie taip pat sukūrė plataus masto priartinamus dangaus vaizdus.
8. Galaktikos kaimyno studijavimas
Kaip ir „Pieno kelias“, mūsų supratimą apie kitas netoliese esančias galaktikas nuolat tobulina naujos technologijos. Kairėje pavaizduotas mažas Didžiojo Magelano debesies (LMC) regionas - trečioji arčiausiai mūsų esanti galaktika maždaug 160 000 šviesmečių atstumu.
Tiksliau, čia demonstruojamas Tarantulos ūkas. Tai yra didžiausias ir aktyviausias žvaigždžių gaminimo regionas mūsų galaktikos kaimynystėje, todėl jis yra neįtikėtinai šviečiantis ir neįtikėtinai domina astronomus, nes jie tiria, kaip žvaigždės formuojasi, evoliucionuoja ir galiausiai miršta. Kai kurios rodomos ryškiai mėlynos žvaigždės yra didžiausios, bet užfiksuotos, jų masė yra daugiau nei 100 kartų didesnė nei saulės.
Ankstyvieji astronomai buvo aiškiai matomi kaip miglotai migloti, vadinasi, „debesies“terminija. Tačiau tik Hablo dėka mes sugebėjome išspręsti griežtas grupes, tokias kaip Tarantulos ūkas, kaip atskiras žvaigždes, ir tiksliai pamatyti, kas vyko šioje reiškinių turtingoje galaktikoje.
9. Kosminė radiacija ir Visatos raida
Didžioji dalis visatos žemėlapių, kurie vyksta, nėra daromi matomos šviesos spektre ir nebūtinai sukuria patrauklius ar prieinamus vaizdus.
Planko palydovas, kurį 2009 m. Paleido ESA, matuoja kosminį mikrobangų foną (CMB) - radiacijos tipą, kuris prasiskverbia į visatą ir, manoma, yra susijęs su įvykiais, kurie įvyko Didžiojo sprogimo metu ir iškart po jo. Remdamasis viso dangaus CMB rodmenimis, Plankas siekia atsakyti į didelius klausimus: „Kaip atsirado Visata, kaip ji išsivystė į būseną, kurią stebime šiandien, ir kaip ji vystysis ateityje?“
10. Į Žemę panašių planetų paieška
NASA Kepler misija, kuri naudojasi aplink orlaivį skriejančiu Keplerio teleskopu, turi nurodytą tikslą aptikti šalia esančias į Žemę panašias planetas ir taip pateikti tikslesnį įvertinimą, kiek tokių planetų gali būti Paukščių Take.
Kad planeta būtų „panaši į žemę“, jos dydis turi būti panašus į mūsų - dideles planetas akivaizdžiai lengviau pastebėti, tačiau jos sudarytos iš dujų (pvz., Saturno ir Jupiterio), o ne kietų medžiagų. Be to, ir svarbiausia, kad planeta turi skristi orbitoje, esančioje žvaigždės „gyvenamojoje zonoje“, esant paviršiaus temperatūrai, kuri leistų būti skystam vandeniui.
2011 m. Pabaigoje buvo paskelbtas pirmosios tokios planetos, „Kepler-22b“, patvirtinimas. Misija jau nustatė daugiau nei 2000 kitų planetų kandidačių. Dabar mokslininkai mano, kad per 30 šviesmečių spinduliuotėje yra maždaug 100 į Žemę panašių planetų.
11. Vietinės visatos planas
380 milijonų šviesmečių atstumu esantis galaktikų žemėlapis. Vaizdas: Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centras
Dešimt metų iš dangaus nuskaitymo, atlikto antžeminiais teleskopu „2MASS Redshift Survey“(2MRS), 2010 m. Buvo išsamiausias mūsų vietos visatos žemėlapis. Virš 3D atvaizdo pavaizduota 43 000 galaktikų, o atstumą nuo mūsų atspindi spalvos, esančios klavišo apačioje dešinėje.
Truputį sudėtinga, jei čia žiūrima į 3D erdvę. Iš Gizmodo: „Buvo užfiksuotos kiekvienos galaktikos 3D koordinatės, kad pirminius duomenis būtų galima panaudoti realistiškam visatos 3D modeliui sukurti. Pasinerkite į holografinę technologiją ir turite ką nors iš „Star Trek“. “
12. Atskirų teleskopų susiejimas su galingais matricomis
27 atskiros Naujosios Meksikos labai didelio masyvo radijo antenos, kurių kiekviena apsupta 82 pėdų skersmens lėkšte, suderintos, kad efektyviai sukurtų vieną masyvią 22 mylių skersmens observatorijos anteną. VLA visiškai veikia nuo 1980 m., O praėjusiais metais atliktas reikšmingas aparatinės įrangos atnaujinimas padidino jos techninius pajėgumus 8 000 kartų. Objektas buvo pervadintas, kad atspindėtų šį reikšmingą patobulinimą (naujasis vardas yra Karl G. Jansky labai didelis rinkinys).
Bėgant metams, VLA nubraižė tolimiausius kvazarus ir pulsarius, ištyrė juodąsias skyles ir planetą gaminančias žvaigždžių sistemas bei nustatė vandenilio dujų judėjimą mūsų galaktikos centre. Nepriklausomai nuo to, ką matėte Jodie Foster dirbant programoje „Contact“, jis neieško nežemiško gyvenimo.
13. Tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymai
Dabartinės teorijos tvirtina, kad daugiau nei 80% visatos materijos nėra tokia, kokia mes kasdien bendraujame ar stebime. Ši visur esanti medžiaga yra „tamsi“ir jos negali tiesiogiai pastebėti nė viena iš šiame sąraše esančių technologijų.
Vietoj to, astronomai turi išmatuoti tamsiosios medžiagos poveikį galaktikoms ir kitiems stebimiems reiškiniams. Vienas iš tokių efektų yra vadinamas gravitaciniu lęšiu, kuris atsiranda, kai tolimų objektų šviesa yra sulenkta aplink masyvų objektą (šiuo atveju didžiulį kiekį tamsiosios medžiagos) to objekto gravitacijos dėka, žiūrint į mus žemėje, tarsi eidamas pro išlenktą stiklo gabalą.
Štai kas vyksta „Galaxy Cluster Abell 1689“paveikslėlyje dešinėje. Mūsų požiūrį į šias galaktikas iškraipo tamsioji materija, esanti klasteryje (pavaizduota kaip purpurinis spindesys).
Naudodamiesi tokiais vaizdais, kaip šis iš Hablo ir kitų šaltinių, ir palygindami objektyvo laipsnį su tuo, kaip galaktikos atrodytų normaliai, astronomai rengia 3D Visatos tamsiosios medžiagos žemėlapį.
14. Arčiau namų: vandenyno dugno žemėlapis
Nors įspūdingas technologijos rinkinys nukreiptas į viršų, kad būtų galima geriau suprasti mūsų visatą už jos ribų, imamasi ne mažiau intensyvių tyrimų, kad užpildytume savo žinių apie šią planetą spragas.
Tik po kelių dešimtmečių mokslininkai sugebėjo sudaryti tikslius jūros dugno žemėlapius ir jame randamų ypatybių įvairovę, pradedant nuo karinio sukūrimo, naudojant Antrojo pasaulinio karo sonarą. Šiandien tradicinis sonarinis įrenginys naudojamas kartu su kitais būdais, tokiais kaip magnetinis žemėlapių sudarymas.
Tai yra viena iš „Sentry“autonominės povandeninės transporto priemonės (AUV) galimybių. Tačiau, kol ankstesni magnetinio tyrimo prietaisai buvo velkami už laivų paviršiaus lygyje, „Sentry“yra sukurta veikti 100 m virš jūros dugno, iki 5 km gylyje. Šis artumas kartu su ypač jautriu magnetometru sukuria precedento neturinčių detalių jūros dugno žemėlapius.
„Sentry“buvo panaudotas potencialioms povandeninės observatorijos vietoms žemėlapyje pažymėti prie Vašingtono valstijos krantų. Jos aplinkos jutikliai taip pat buvo naudojami atliekant „Deepwater Horizon“naftos išsiliejimo tyrimus.
15. Nardymas į pasaulio dugną
„Deepsea Challenger“. Nuotrauka: Markas Thiessenas / „National Geographic“
Kovo 26 d. Filmo režisierius Jamesas Cameronas peržengė istoriją, tapdamas pirmuoju asmeniu, pasinešusiu į „Challenger Deep“- atokiausią Marianos tranšėjos vietą ir giliausią vietą Žemėje (septynis mylios tiesiai žemyn).
Cameronas tai padarė savo paties povandeninio giliavandenio dugno „Deepsea Challenger“, kuris buvo pastatytas paslaptyje per pastaruosius aštuonerius metus, viduje. Nors, kaip pranešama, per septynias valandas trukusį nardymą, jo komanda po kelių dienų grįžo be jo ir užfiksavo vaizdą į dešinę, kuriame pavaizduotas „Deepsea Challenger“ir kurį paėmė nepilotuojamas kompanionas „giliavandenis nusileidėjas“. Kurio masalas greičiausiai pritraukia atvaizde matomą tvarinį.
Norėdami sužinoti, kaip įdomiai mes kalbame, skaitykite šį paveikslėlį. Esant 35 756 pėdoms, „Challenger Deep“yra giliau nei Everestas, o mylios atsarga. Tai yra daugiau nei gylis, kuriame „jei šaudote į skylę suslėgtame SCUBA rezervuare, užuot išlindęs iš oro, bėga vanduo.“Kuo giliau nei ten, kur kovoja milžiniški kalmarai ir spermos banginiai, ir daugiau nei dvigubai giliau nei „Titaniko“poilsio vieta, kurią Cameronas aplankė 1995 m.
Vyksta kiti laivų, galinčių plaukti į patį vandenyno dugną, projektavimo ir konstravimo projektai, ypač „Virgin Group“„DeepFlight Challenger“. Galbūt kelionių paketas subordinuotam skrydžiui su „Virgin Galactic“ir kelionė žemyn Mariana su „Virgin Oceanic“nėra taip toli.
16. Iš ko viskas pagaminta
Nuo žemėlapių su be galo didelėmis skalėmis iki be galo mažų. Didelis hadronų kolideris, kurį 2008 m. Paskelbė kaip didžiausią pasaulyje dalelių greitintuvą, siekia įrodyti hipoteziu, bet kol kas neprižiūrimą Higso bozono dalelę.
Tai viskas sujungta. Tamsioji materija, sudaranti 83% visatos, yra sudaryta iš subatominės dalelės, apie kurią beveik neįmanoma teorijos. Elektronas, esantis orbitoje aplink jūsų kūno atomą, tuo pačiu metu galėtų būti orbitoje aplink galaktikos centrą.
Žvelgiant į šį sąrašą ir galvojant apie tai, kiek toli pažengė technologijos net per pastaruosius 10 metų, neįmanoma numatyti ateinančių 10 atskleidimo.
