В новом выпуске программы Cosmic Queries астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комик Чак Найс разбирают вопросы слушателей, охватывающие диапазон от практической инженерии до глубокой теоретической физики. В центре внимания — способы добычи энергии в космосе, механизмы продления жизни звёзд и гипотетические сценарии перемещения целых планет в случае глобальной катастрофы.
🔋 Энергия из космоса: от велосипедного динамо до солнечных ферм 1:22
Обсуждение началось с вопроса слушателя о возможности использования вечного движения в космосе для генерации электричества. Нил Деграсс Тайсон пояснил, что любая генерация энергии через движение (турбины) основана на законе электромагнитной индукции Майкла Фарадея . По словам Тайсона, Фарадей — «самый важный человек, о котором многие никогда не слышали», поскольку именно он придумал, как превращать движение провода в магнитном поле в электрический ток .
Основные тезисы Тайсона о генерации энергии:
- Принцип турбины: Практически всё электричество на Земле сегодня производится путём вращения турбин — будь то угольные электростанции, плотины ГЭС или ветрогенераторы .
- Космические солнечные фермы: Тайсон упомянул амбициозный проект Китая по созданию гигантского кольца или «солнечной фермы» на орбите . В глубоком космосе нет понятия «ночь» или облачности, что позволяет собирать солнечную энергию непрерывно.
- Микроволновое вещание: По словам ведущего, технология предполагает преобразование собранной энергии в микроволны и их прямую передачу на приёмные станции на Земле .
Тайсон отметил ироничность ситуации: пока человечество продолжает добывать нефть из земли («drill, baby, drill»), Китай активно готовится к будущему, планируя импортировать энергию солнца напрямую .
🌟 Синие отставшие и секрет звёздного долголетия 7:06
Слушатель предложил «скормить» Юпитер Солнцу с помощью ракетных двигателей, чтобы продлить жизнь светила. Нил Деграсс Тайсон объяснил, что проблема Солнца не в недостатке водорода вообще, а в том, что он заканчивается в ядре, где достаточно жарко для термоядерного синтеза .
Тайсон рассказал о феномене «голубых отставших» (blue stragglers):
- Механизм: В звёздных скоплениях иногда находят звёзды, которые живут гораздо дольше, чем им положено по массе. Как утверждает Тайсон, это результат столкновения двух звёзд .
- Эффект перемешивания: При столкновении содержимое звёзд перемешивается, доставляя свежий водород из внешних слоёв в ядро. Нил сравнил такие звёзды с Китом Ричардсом, который якобы обновляет свою энергию за счёт «молодой крови» .
- Бесполезность Юпитера: Хотя Юпитер велик по сравнению с другими планетами, его масса ничтожна по сравнению с Солнцем. Как считает Тайсон, добавление Юпитера поможет светилу лишь незначительно . Если человечество доживёт до момента гибели Солнца через 5 миллиардов лет, ведущий полагает, что нам проще будет найти другую звёздную систему, чем «чинить» старую .
🛸 Физика кино: искусственная гравитация и «Пространство» 12:00
Тайсон разобрал ошибки и удачные решения в научной фантастике. Он объяснил, что при попадании торпеды в корабль экипаж вылетает из кресел не из-за отключения искусственной гравитации, а из-за вектора силы удара, который накладывается на существующее ускорение .
Критически важные детали физики в кино:
- Варп-двигатель vs Гиперпространство: Тайсон пояснил, что настоящий варп-двигатель искривляет само пространство, поэтому пассажиры не должны превращаться в «кашицу» (pile of goo) при ускорении .
- Реализм в сериале «The Expanse»: Ведущий похвалил сериал за точную физику в сцене, где космический аппарат мгновенно останавливается у невидимой мембраны, а голова пилота продолжает движение по инерции . Тайсон напомнил, что именно так погиб гонщик Дейл Эрнхардт: тело было зафиксировано пятиточечными ремнями, а голова — нет .
🧱 Почему гравитация такая слабая? 17:01
На вопрос о поиске частицы гравитации — гравитона — Тайсон ответил, что энергия этого кванта крайне мала, и учёные пока не знают, как её зафиксировать .
Сравнение сил от Тайсона:
- Гравитация — самая слабая сила во Вселенной. Чтобы поднять камень с земли, достаточно усилия мышц одного человека, которое преодолевает гравитационное притяжение целой планеты .
- Электромагнетизм сильнее гравитации на 42 порядка (десять в сорок второй степени) . Именно поэтому магнитные замки на дверях практически невозможно открыть вручную, если они активны .
🌍 План побега: можно ли сдвинуть Землю? 30:24
Обсуждая фильм «Блуждающая Земля 2» (Wandering Earth 2), Тайсон проанализировал возможность перемещения планеты с орбиты. По его расчётам, даже если запустить все ракетные двигатели мира в одну сторону, их суммарная тяга будет ничтожна по сравнению с инерцией вращения Земли .
«Это как если бы комар ударил слона, или даже хуже — как если бы мошка в акваланге ударила синего кита», — пошутил Тайсон . Тем не менее, теоретически, если установить гигантские двигатели по всему периметру планеты, её можно было бы увести к ближайшей звезде, например, в систему Альфа Центавра, и выбрать там идеальную орбиту в «зоне Златовласки» .
🌌 Галактические столкновения и «Большой разрыв» 36:06
Слушатели спросили: как галактики могут сталкиваться (например, Млечный Путь и Андромеда), если Вселенная расширяется и всё должно разлетаться?
Тайсон разъяснил иерархию сил:
- Локальная гравитация: На близких расстояниях взаимное притяжение галактик сильнее, чем расширение пространства .
- Порог расширения: Если скорость расширения пространства между объектами превышает их скорость сближения (например, 200 миль в секунду), гравитация проигрывает .
- Сценарий «Большого разрыва» (Big Rip): В будущем ускоряющееся расширение Вселенной может стать настолько мощным, что сначала оно преодолеет гравитацию скоплений, затем разорвёт звёзды, оторвёт планеты от светил и, наконец, разрушит сами атомы .
По словам Тайсона, Млечный Путь и Андромеда столкнутся примерно через 7 миллиардов лет .
🕳️ Невидимый тыл чёрной дыры 38:40
В финале выпуска Тайсон объяснил визуальный парадокс чёрных дыр, показанный в фильме «Интерстеллар». Гравитация настолько сильно искривляет свет, что аккреционный диск, находящийся за чёрной дырой, виден наблюдателю спереди .
«Вы видите развёрнутое изображение чёрной дыры со всех сторон сразу. К ней невозможно подкрасться сзади», — утверждает Тайсон . Это похоже на эффект земной атмосферы, из-за которой мы видим Солнце уже тогда, когда оно фактически ещё находится на 5 минут ниже линии горизонта из-за рефракции света .
