Текст книги "История всего"
Автор книги: Дональд Голдсмит
Соавторы: Нил Тайсон
сообщить о нарушении
Текущая страница: 22 (всего у книги 22 страниц)
Озон (O3). Молекулы, состоящие из трех атомов кислорода, которые расположены в верхних слоях атмосферы Земли и выступают своего рода щитом, защищающим ее поверхность от ультрафиолетового излучения.
Окаменелость. Остаток или след, сохранившийся после древнего организма.
Окисление. Соединение (как процесс) с атомами кислорода, типично ассоциирующееся с ржавлением (коррозией) металлов при длительном воздействии на них кислорода, содержащегося в атмосфере Земли.
Организм. Живой объект.
Органическое соединение. Химическое соединение на основе атомов углерода в роли важного структурного элемента; по сути – молекулы на основе углерода. Обладает свойствами, связанными с жизнью.
Относительность. Общий термин, предназначенный описания специальной и общей теорий относительности Эйнштейна.
Отсоединение. Эпоха в истории образования Вселенной, когда у фотонов впервые стало не хватать энергии взаимодействовать с атомами, из-за чего первые атомы смогли сформироваться и не распасться вследствие столкновений с фотонами.
Падающая звезда. Популярное название метеора.
Панспермия. Гипотеза о том, что жизнь из одной локальной среды может быть перенесена на другую, например с одной планеты Солнечной системы на другую; также называется космическим межзвездным осеменением.
Парниковый эффект. Удержание инфракрасного излучения в атмосфере планеты, из-за чего повышается температура ее поверхности и ближайших к ней газовых слоев.
Первичная атмосфера. Исходная атмосфера планеты.
Перехват. Техника попыток обнаружения существующей внеземной цивилизации с помощью перехвата радиосигналов, которые используются этой цивилизацией для внутренних коммуникационных целей.
Планета. Объект, вращающийся вокруг другой звезды, который сам не является звездой и обладает размерами не менее размера Плутона; Плутон считается либо самой маленькой планетой Солнечной системы, либо одним из самых крупных объектов пояса Койпера, который слишком мал для того, чтобы считаться планетой.
Планета-гигант (гигантская планета). Планета, по размеру и составу похожая на Юпитер, Сатурн, Уран или Нептун, состоящая из твердого ядра из камня и льда и окружающих его широких слоев газа – в первую очередь, из водорода и гелия; масса такой планеты составляет не менее дюжины масс Земли и может превосходить ее даже в сотни раз.
Планетезималь. Объект намного меньше планеты по размеру, который способен вырасти до размеров и статуса планеты за счет многочисленных взаимных столкновений с другими объектами.
Постоянная Хаббла. Математическая постоянная, которую можно встретить в законе Хаббла: она объединяет удаленность от нас галактик с их скоростью удаления от нас.
Пояс Койпера. Материал, вращающийся вокруг Солнца на расстоянии от 40 астрономических единиц (примерное расположение Плутона) до нескольких сотен, где астрономическая единица равняется расстоянию от Солнца до Земли. Пояс представлен преимущественно останками протопланетного диска Солнца. Плутон является одним из самых крупных объектов пояса Койпера.
Приливы. Неровности, деформирующие объект вследствие гравитационного воздействия расположенного рядом другого объекта; они появляются из-за того, что этот объект оказывает разное по силе гравитационное воздействие на разные части деформируемого объекта, потому что эти части находятся на разном расстоянии от источника гравитации.
Программа SETI. Программа поиска внеземных цивилизаций (от англ. Search for Extraterrestrial Intelligence).
Прокариот. Член одного из трех доменов жизни – одноклеточный организм, чей генетический материал хранится внутри всей клетки, а не ее четко ограниченного ядра.
Пространство-время. Математическое сочетание пространства и времени, которое рассматривает время как одну из координат со всеми правами и привилегиями, полагающимися пространству. С помощью специальной теории относительности было доказано, что самое точное описание природы достигается с использованием системы пространства-времени. Собственно, концепция требует, чтобы всем событиям были присвоены координаты не только в пространстве, но и во времени.
Протозвезда.Звезда в процессе формирования из большого облака газа и пыли, сжимающаяся под воздействием все возрастающего собственного тяготения.
Протон.Элементарная частица с одной единицей положительного электрического заряда, которая есть в ядре каждого атома. Число протонов в ядре атома определяет элементную суть этого атома. Например, если у химического элемента один протон, значит, это водород; два протона – гелий; а если протонов 92 – это уран.
Протон-протонный цикл. Совокупность трех реакций ядерного синтеза, с помощью которых большинство звезд синтезируют ядра гелия из протонов, преобразуя энергию массы в кинетическую энергию.
Протопланета. Планета на последних стадиях своего формирования.
Протопланетный диск. Диск газа и пыли, окружающий звезду в процессе ее образования, внутри которого и из которого могут образоваться отдельные планеты.
Пульсар. Объект, выделяющий с регулярными интервалами времени пульсоподобные дозы фотонов радиоизлучения (а зачастую также фотонов, обладающих еще большей энергией) в результате стремительного вращения нейтронной звезды, который создает излучение за счет того, что заряженные частицы ускоряются в мощном магнитном поле такой нейтронной звезды.
Радиоактивный распад. Процесс спонтанного преобразования определенных типов атомных ядер в другие типы атомных ядер.
Радиоизлучение.Фотоны с самой большой длиной волны и самыми низкими частотами.
Радиус черной дыры. Расстояние величиной 3М километров для любого объекта массой М, выраженной в единицах, равных массе Солнца; также называется горизонтом событий черной дыры.
Разрешение. Свойство собирающего свет прибора – к примеру, камеры, телескопа или микроскопа – улавливать подробности объекта. Разрешение всегда улучшается с использованием больших зеркал или линз, однако подобное улучшение может быть нейтрализовано атмосферными искажениями, ведущими к потере резкости изображения.
Растворитель. Жидкость, способная растворить в себе другую субстанцию; жидкость, внутри которой могут плавать и взаимодействовать атомы и молекулы.
Расщепление. Разделение более крупных атомных ядер на два более ядра меньшего размера. Расщепление любых ядер крупнее железа сопровождается выделением энергии. Такое расщепление (оно также называется атомным расщеплением) – источник энергии во всех современных ядерных заводах.
Реликтовое излучение. Океан фотонов, образовавшийся во Вселенной вскоре после Большого взрыва, который до сих пор наполняет Вселенную. Его текущая температура составляет 2,73 К.
Рентгеновское излучение.Фотоны с частотами выше, чем у ультрафиолетового излучения, но ниже, чем у гамма-излучения.
РНК (рибонуклеиновая кислота). Крупная сложная молекула, состоящая из тех же типов молекул, что и ДНК, которая отвечает за ряд очень важных процессов в живых клетках, включая передачу генетической информации, заложенной в ДНК, к местам образования белков.
Сверхмассивная черная дыра.Черная дыра, масса которой в несколько сотен раз больше массы Солнца.
Сверхновая звезда.Звезда, которая взрывается по окончании своего жизненного цикла, исчерпав свои возможности ядерного синтеза; в течение нескольких недель после взрыва она сияет так ярко (обладает столь высокой светимостью), что по объему выделяемой энергии сопоставима с полноценной самостоятельной галактикой. Сверхновые звезды производят и распространяют в межзвездном пространстве химические элементы, по весу превышающие водород и гелий.
Свет (видимый свет).Электромагнитное излучение, состоящее из фотонов, чьи частоты и длины волн попадают в пределы одноименного диапазона, расположенного между инфракрасным и ультрафиолетовым излучением.
Светимость. Суммарное количество энергии, выделяемой в секунду объектом в форме любого электромагнитного излучения.
Световой год. Расстояние, которое свет или электромагнитное излучение любой другой формы проходит за один год, равное примерно 10 триллионам километров или 6 триллионам миль.
Сильное взаимодействие. Одно из четырех базовых взаимодействий, всегда притягательное, которое возникает между нуклонами (протонами и нейтронами) и удерживает их друг рядом с другом внутри атомного ядра, но только в том случае, если они оказываются друг от друга на расстоянии не более 10-13 см.
Синее смещение. Смещение излучения в сторону более высоких частот и волн менее короткой длины, вызываемое, как правило, эффектом Доплера.
Синтез. Образование более крупных ядер из более мелких. Когда в синтезе участвуют ядра меньше железа, выделяется энергия. Ядерный синтез – основной источник энергии мирового ядерного оружия и для всех звезд Вселенной. Также называется термоядерным синтезом.
Скептицизм. Вопрошающее или сомневающееся состояние ума, которое лежит в основе научных исследований нашей Вселенной.
Скорость покидания. Для снаряда космического корабля скорость покидания – это минимальная скорость, необходимая того, чтобы, отправленный прочь с поверхности изначального объекта, он никогда не вернулся на нее, несмотря на гравитационное воздействие этого объекта.
Слабое взаимодействие. Одно из четырех базовых взаимодействий, вступающее в силу только между элементарными частицами на расстоянии не больше 10-13 см друг от друга и отвечающее за распад некоторых элементарным частиц на другие частицы. Недавние исследования показали, что слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие представляют собой разные аспекты единого электрослабого взаимодействия.
Собственное тяготение.Гравитационное воздействие каждой отдельной части объекта на все остальные его части.
Созвездие. Локальная группа звезд, наблюдаемая с Земли, получившая название в честь животного, планеты, научного инструмента мифологического персонажа, которая изредка даже отражает своим названием фактическое очертание этой группы звезд. Всего в небе 88 созвездий.
Соединение (химическое соединение). Один из синонимов слова «молекула».
Солнечная система. Солнце и все объекты, что вращаются вокруг него, включая планеты, их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и межпланетную пыль.
Солнечный ветер. Частицы, отброшенные от Солнца, в основном протоны и электроны, которые постоянно исходят потоками из внешних слоев Солнца; когда они делают это в особенно больших количествах, мы называем такое явление солнечной вспышкой или солнечным факелом.
Спектр. Распределение фотонов согласно их частотам или длинам волн, как правило представленное в виде графика, указывающего соответствующее количество фотонов для каждой конкретной частоты и длины волны.
Специальная теория относительности. Впервые представленная Альбертом Эйнштейном в 1905 году данная теория предлагает обновленный: свод понятий о пространстве, времени и движении. Теория основана на двух принципах относительности: (1) скорость света постоянна для всех и каждого независимо от методики и системы мер, в которой вы ее измеряете, и (2) законы физики одинаковы для каждого описываемого объекта или явления, статического или движущегося с постоянной скоростью. Позднее теория была дополнена описанием ситуаций, в которых присутствует ускорение, – так родилась общая теория относительности. Так сложилось, что два указанных Эйнштейном принципа относительности доказали свою состоятельность в каждом когда-либо проведенном эксперименте. Эйнштейн довел принципы относительности до ряда логических заключений и предсказал множество необычных концепций, включая следующие:
♦ Абсолютно одновременных явлений не существует. Одновременные для одного наблюдателя события могут быть отделены во времени для другого.
♦ Чем быстрее вы перемещаетесь, тем медленнее ваше продвижение во времени относительно кого-то, кто наблюдает за вами.
♦ Чем быстрее вы перемещаетесь, тем массивнее становитесь, поэтому двигатели вашего космического корабля теряют эффективность по мере набора вами скорости.
♦ Чем быстрее вы перемещаетесь, тем короче становится ваш космический корабль; все укорачивается в направлении движения.
♦ При достижении скорости света время останавливается, ваша длина составляет нуль, а ваша масса бесконечна. Осознав абсурдность подобного ограничения, Эйнштейн заключил, что достигнуть скорости света невозможно.
Эксперименты, разработанные для тестирования теорий Эйнштейна, подтвердили актуальность всех вышеуказанных прогнозов. Прекрасным примером служат частицы с периодом полураспада. По истечении предсказуемого отрезка времени половина из них, предположительно, должна распасться и превратиться в другие частицы. Когда такие частицы искусственным образом ускоряются практически до скорости света (в специальных ускорителях), их период полураспада вырастает ровно настолько, насколько в свое время предсказывал Эйнштейн. Чем быстрее они движутся, тем труднее становится дальнейшее их ускорение, что подразумевает, что их массы вследствие ускорения действительно вырастают.
Спиральная галактика.Галактика, представляющая собой сильно уплощенный диск звезд, газа и пыли, внутри которого визуально выделяются спиральные ответвления (ветви).
Спиральная галактика с перемычкой.Спиральная галактика, в которой распределение звезд и газа в ее центральных регионах имеет вытянутую, сходную с перемычкой форму.
Спиральные ответвления (ветви). Спиралеобразные структуры внутри диска спиральной галактики, очертания которых обозначены самыми молодыми, раскаленными звездами с наибольшей светимостью и облаками газа и пыли, из которых эти звезды недавно образовались.
Спутник. Относительно малый объект, вращающийся вокруг гораздо более крупного и массивного; если быть точнее, оба объекта в такой системе вращаются вокруг единого для них центра массы по орбитам, чьи размеры обратно пропорциональны массам этих объектов.
Спутник COBE (COsmic Background Explorer). Отправленный в космос в 1989 году спутник, который наблюдал за реликтовым излучением и первым обнаружил некоторую неравномерность в распределении этого излучения, идущего с разных направлений.
Спутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Запущенный в 2001 году спутник, предназначенный для исследования реликтового излучения. с гораздо большей точностью, чем его предшественник, спутник COBE, смог обеспечить.
Сублимация. Переход из твердого состояния в газообразное или из газообразного в твердое, минуя жидкое.
Субмиллиметровое излучение. Электромагнитное излучение, чьи частоты и длины волн лежат между аналогичными показателями инфракрасного и радиоизлучения.
Сухой лед. Замороженный углекислый газ (CO2).
Сфера. Единственное сплошное тело, у которого все до единой точки на поверхности равноудалены от центра этого тела.
Тектоника плит. Медленное движение плит земной коры или коры других подобных планет.
Телескоп (гамма-телескоп, рентгеновский, ультрафиолетовый, оптический, инфракрасный, микроволновый, радиотелескоп).
Астрономы разработали разные телескопы и детекторы для каждого отдельного сегмента спектра. Некоторые сегменты спектра не достигают поверхности Земли. Так, чтобы разглядеть гамма-, рентгеновское, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, которое исходит от многих космических объектов, такие телескопы должны быть выведены на орбиту, расположенную выше тех слоев земной атмосферы, что поглощает данные типы излучения. Дизайн и принцип работы телескопов могут различаться, но все они одинаковы с точки зрения следующих трех принципов: (1) они собирают фотоны (2) они фокусируют фотоны и (3) они записывают данные об этих фотонах с помощью каких-либо детекторов.
Телескоп JWST (James Webb Space Telescope). Космический телескоп, начало работы которого запланировано на второе десятилетие XI века; ему предстоит превзойти по своим возможностям телескоп Хаббла за счет более крупного зеркала и более продвинутого оборудования.
Темная материя. Материя неизвестной формы, которая не выделяет электромагнитного излучения; ее существование было обнаружено по тому гравитационному воздействию, которое она оказывает на видимое вещество. Считается, что на долю темной материи приходится большая часть всего вещества во Вселенной.
Темная энергия.Энергия, которую невозможно увидеть обнаружить с помощью прямых методов измерения; ее количество зависит от размера космологической постоянной, и она провоцирует расширение пространства.
Температура. Мера средней кинетической энергии произвольного движения внутри заданной группы частиц. Согласно абсолютной температурной шкале Кельвина температура газа прямо пропорциональна средней кинетической энергии частиц этого газа.
Температурная шкала Кельвина (абсолютная шкала).Температурная шкала, названная в честь лорда Кельвина (Уильям Томсон, 1824–1907 годы) и разработанная в середине XIX века: согласно этой шкале самая низкая из возможных температур составляет О градусов. Температурные интервалы на этой шкале (обозначаемые К) соответствуют интервалам температурной шкалы Цельсия, поэтому по шкале Кельвина вода замерзает на уровне 273,16 градуса и кипит при 373,16 градуса.
Температурная шкала Цельсия. Температурная шкала, названная в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744), который представил ее миру в 1742 году; согласно этой шкале вода замерзает при температуре 0 градусов и кипит при температуре 100 градусов.
Температурная шкала Фаренгейта. Шкала температур, названная в честь урожденного немецкого физика Габриэля Даниэля Фаренгейта (1686–1736), который представил ее в 1724 году; согласно этой шкале вода замерзает при температуре 32 градуса и кипит при 212 градусах.
Тепловая энергия. Энергия, образующаяся внутри объекта (твердого, жидкого или газообразного) за счет его атомных молекулярных вибраций. Средняя кинетическая энергия этих вибраций и представляет собой температуру.
Термофил (термофильный организм). Организм, который успешно живет и развивается в высокотемпературной среде, включая температуру, почти равную точке кипения воды.
Термоядерный синтез. Альтернативное название ядерного синтеза, отдельно подчеркивающее необходимые него высокие температуры («термо»); иногда также называется сплавлением.
Туманность. Диффузная масса газа и пыли, как правило освещенная изнутри молодыми звездами с высокой светимостью, которые недавно образовались из этого материала.
Углевод.Молекула, состоящая только из атомов углерода, водорода и кислорода; нередко атомов водорода в ней в два раза больше, чем атомов кислорода.
Углекислый газ. Молекулы двуокиси углерода (CO), в составе каждой из которых – один атом углерода и два атома кислорода.
Углерод. Химический элемент, состоящий из атомов, в ядрах которых по шесть протонов; его разные изотопы содержат в себе по шесть, семь или восемь нейтронов.
Ультрафиолетовое излучение.Фотоны с частотами и длинами волн, расположенные по этим двум показателям между видимым светом и рентгеновским излучением.
Ускорение. Изменение в скорости движения объекта или в его направлении (или и то и другое).
Формула Дрейка. Уравнение, впервые полученное американским астрономом Фрэнком Дрейком, которое отражает приблизительное количество цивилизаций с навыками межзвездного сообщения, существующих во Вселенной в данный любой другой заданный момент времени.
Фотон. Элементарная частица без массы и электрического заряда, способная переносить энергию. Потоки фотонов образуют собой электромагнитное излучение и перемещаются в пространстве со скоростью света, преодолевая 299 792 км в секунду.
Фотосинтез. Использование энергии видимого света или ультрафиолетовых фотонов с целью образования углеводных молекул из углекислого газа и воды. В некоторых организмах сульфид водорода (H2S), он же сероводород, играет ту же роль, что вода (H2O) в большинстве фотосинтетических реакций, протекающих на Земле.
Хромосома. Одна молекула ДНК, которая наряду с белками связана с этой молекулой и хранит генетическую информацию в субъединицах, называемых генами, а также может передавать эту информацию во время размножения клеток.
Цивилизация. В рамках программы поиска внеземного разума SETI представляет собой группу существ с возможностью межзвездного сообщения не менее низкого уровня, чем у нас на Земле.
Частота. Частота фотонов – это количество их колебаний или вибраций в секунду.
Черная дыра. Объект со столь громадным гравитационным воздействием, что ничто – выключая свет – не может покинуть его окрестности, находясь в рамках определенного расстояния от центра черной дыры; это расстояние называется радиусом черной дыры.
Широта. Земная координата, определяющая в градусах положение точек на поверхности Земли с точки зрения их направления от экватора (нуль градусов) к Северному полюсу (900 северной широты) к Южному полюсу (900 южной широты).
Эволюция. В биологии – непрекращающийся результат естественного отбора, который при определенных условиях заставляет группы похожих организмов, называемых видами, меняться с течением времени таким образом, чтобы их потомки основательно отличались от них по структуре и внешнему облику. В общем и целом любое постепенное изменение формы или состояния объекта можно считать эволюцией.
Экзопланета.Планета, которая вращается вокруг любой звезды, не являющейся Солнцем.
Экзосолнечный. Лежащий за пределами Солнечной системы. Созвучно с термином «экзобиология», который обозначает науку, изучающую формы жизни за пределами Земли.
Экстремофил. Организм, успешно развивающийся в условиях высоких температур, в среднем от 70 до 100 градусов по шкале Цельсия.
Эксцентриситет. Значение уровня вытянутости эллипса, равное отношению расстояния от центра эллипса до его фокуса к длине большой полуоси.
Электрический заряд. Врожденное свойство элементарных частиц, которое может приобретать положительное, отрицательное или нулевое значение; противоположные электрические заряды притягиваются, в то время как одинаковые электрические заряды отталкивают друг друга под воздействием электромагнитного взаимодействия.
Электромагнитное взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных типов взаимодействий в природе, образующееся между частицами с электрическим зарядом и падающее пропорционально квадрату расстояния между двумя такими частицами. Недавние исследования показали, что это и слабое взаимодействие являются разными аспектами единого электрослабого взаимодействия.
Электромагнитное излучение. Потоки фотонов, которые уносят энергию прочь от источника такого фотонного излучения.
Электрон.Элементарная частица с одним отрицательным электрическим зарядом, которая вращается вокруг ядра атома.
Электрослабое взаимодействие. Объединенные электромагнитное и слабое взаимодействия, аспекты которых отличаются друг от друга при низких уровнях энергии, но объединяются при воздействии с участием огромных объемов энергии – например, как в первые моменты существования Вселенной.
Элементарная частица. Фундаментальная природная частица, как правило неделимая. Протоны и нейтроны обычно называют элементарными частицами, хотя каждый из них, в свою очередь, все же состоит из трех субчастиц – кварков.
Элементы (химические элементы). Базовые составляющие компоненты вещества, отличающиеся друг от друга количеством протонов в атомных ядрах. Все обычное вещество во Вселенной состоит из 92 элементов диапазоном от самого малого атома – водорода (один протон в ядре) – до самого крупного из встречающихся в естественных условиях – урана (92 протона в ядре). Элементы тяжелее урана были получены искусственным путем в лабораториях.
Эллипс. Закрытая кривая, для которой справедливо, что сумма расстояний от любой точки на этой кривой до двух фиксированных точек внутри полученной фигуры (называемых фокусами) одинакова.
Эллиптическая галактика. Галактика с эллиптическим распределением звезд, в которой почти нет межзвездного газа ее форма в двухмерной проекции напоминает эллипс.
Энергия. Способность производить работу; в физике под «работой» подразумевается количество силы, воздействующей на заданном расстоянии.
Энергия движения. См. «Кинетическая энергия».
Энергия массы. Выраженный в виде энергии эквивалент заданного количества массы, равный произведению массы на квадрат скорости света.
Энзим. Тип молекулы – белка РНК, – который служит площадкой для взаимодействия молекул, становясь в том числе катализатором для ряда определенных молекулярных реакций.
Эукариот. Одно – многоклеточный организм, который хранит свой генетический материал в каждой из своих клеток внутри защищенного мембраной ядра.
Эукариоты. Один из трех доменов существующих в природе организмов.
Эффект Доплера. Изменение в частоте, длине волн и энергии, которое можно наблюдать в фотонном излучении, идущем от источника, обладающего относительной скоростью приближения удаления вдоль луча зрения наблюдателя по направлению к этому источнику. Эти изменения в частоте и длине волн представляют собой общее явление, которое происходит с любым типом волнового движения. Они не зависят от того, что именно является источником движения – наблюдатель или наблюдаемый источник излучения; роль играет только движение этого источника относительно луча зрения наблюдателя.
Ядерный синтез. Соединение двух ядер под влиянием сильного взаимодействия, возможное только в том случае, если эти ядра окажутся на расстоянии друг от друга, сопоставимом с размером протона (10–13 см).
Ядро. (1) центральная область атома, состоящая из одного более протонов и нуля или более нейтронов; (2) область внутри клетки эукариота, которая содержит ее генетический материал – в форме хромосом; (3) центральный регион галактики.
