Fő tartalom
Kozmológia és csillagászat
Tantárgy/kurzus: Kozmológia és csillagászat > 1. témakör
1. lecke: A Föld, a Nap, a galaxis és az univerzum méreteiKozmikus méretek
Megkíséreljük felfogni a hatalmas méreteket. Készítette: Sal Khan.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
Ennek a videónak az a célja, hogy megértsük, milyen mérhetetlenül hatalmas az univerzum. Őszintén szólva az agyunk
nem igazán tudja ezt felfogni. Amit ebben a videóban látunk, az az, hogy még az olyan dolgokat sem tudjuk
felfogni, amelyek nagyon kicsik az univerzum méretéhez képest. Lényegében még azt sem tudjuk, mekkora is az egész univerzum mérete. Ennek fényében próbáljuk meg megbecsülni,
milyen kicsik is vagyunk! Tehát ez vagyok én. 5 láb 9 hüvelyk magas vagyok,
attól függően, van-e rajtam cipő, cipőben talán 5 láb 10 hüvelyk. A videó kedvéért legyen nagyjából, hozzávetőlegesen 6 láb,
vagy nagyjából – nem részletezem a számolást –,
körülbelül 2 méter. Na most, ha 10-szer egymás után
lefeküdnék, akkor nagyjából egy 18 kerekű kamion
hosszát kapnánk meg. Az kb. 60 láb hosszú, tehát 10-szer akkora. Na most, ha egy 18 kerekűt
felállítanál, hogy a hossza legyen a magassága,
valahogy felállítanád, és ezt megcsinálnád tízszer egymás után, akkor nagyjából egy 60 emeletes
felhőkarcoló magasságát kapnád. Tehát még egyszer: ha fognál engem,
és 100-szor egymás fölé pakolnál, akkor nagyjából egy 60 emeletes
felhőkarcolót kapnál. Ha pedig fognád ezt a felhőkarcolót, és lefektetnéd 10-szer egymás után, valami olyasmit kapnál, mint a Golden Gate híd hossza. Még egyszer: nem pontos számokat adok meg, ez nem mindig pontosan 10 lesz. De most eljutottunk valamihez, ami közelítőleg egy mérföld hosszú. A Golden Gate híd
valójában hosszabb, mint egy mérföld, de ha a két acélkonzol között nézed, akkor az nagyjából egy mérföld. Valójában az egy mérföld kicsit hosszabb, de azért segít érzékeltetni,
mekkora egy mérföld. Na most, ha ezt megszorzod 10-zel, egy nagy várost kapsz. Ez itt egy műholdfelvétel
San Franciscóról. Ez itt a Golden Gate híd. Amikor kimásoltam és
beillesztettem ezt a képet, arra törekedtem, hogy nagyjából
10 mérföldször 10 mérföldes legyen, hogy helyesen lásd az arányokat. Ami érdekes itt –
az a kép érdekessége, hogy most először tudunk
egy városhoz viszonyítani. Amikor egy várost nézel ezen a skálán, az már kezd nagyobb lenni, mint amihez napi szinten
hozzá vagyunk szokva. A híd – voltunk már hídon –, tudjuk, hogy néz ki egy híd, tudjuk, hogy egy híd hatalmas, de nem kelt olyan érzést bennünk, hogy felfoghatatlan. De a város már olyan valami, amit egészben nem vagyunk képesek
egyszerre felfogni. Át tudunk autózni a városon, látjuk a műholdfelvételeket. De ha mutatnék egy embert ezen, hihetetlenül, hihetetlenül kicsi lenne. Nem látnád a képen, kisebb lenne egy pixelnél ezen a képen, egy ház is kisebb, mint egy pixel ezen a képen. De folytassuk a 10-zel való szorzást! Ha ismét szorzunk 10-zel, akkor nagyjából a San Francisco-öböl
méretű valamit kapunk. Ez az egész négyzet itt,
nagyjából ez a négyzet. Szorozzunk ismét 10-zel! Tehát ez a négyzet körülbelül
100 mérföldször 100 mérföldes, ez pedig kb. 1000 mérföldször
1000 mérföldes lenne, ebben már benne van a
Nyugat-Egyesült Államok nagy része, itt van Kalifornia, Nevada Arizona és Új-Mexikó, tehát ennek a nagy kontinensnek
egy nagy darabja már benne van. Őszintén szólva ez már
meghaladja azt a méretet, amihez hozzá vagyunk szokva. Láttunk már térképeket,
ezért talán egy kicsit megszoktuk, de ha valamikor gyalog meg kellene
tenned egy ekkora távolságot, eltartana egy ideig. Bizonyos fokig az, hogy a repülők
olyan gyorsan haladnak – számunkra szinte elképzelhetetlenül gyorsan –, azt az érzetet kelti, mintha a kontinensekhez
hasonló dolgok nem lennének olyan nagyok, mert 5-6 óra alatt átrepülhetsz rajtuk. De ezek már óriási távolságok. Ismét veszed ezt a négyzetet, ami 1000-szer ezer mérföldes, és megszorzod 10-zel, és akkor a Föld átmérőjéhez eléggé
közeli – egy kicsit nagyobb –, a Föld átmérőjénél egy kicsit nagyobb
távolságot kapsz. Még egyszer, mi a Földön vagyunk, valahogy kapcsolódunk a Földhöz. Ha figyelmesen nézed a horizontot, láthatsz egy kis görbületet, különösen akkor, ha felszállsz egy repülőre. Tehát annak ellenére, hogy
– őszintén szólva – ez nagyobb, mint amit az agyam
igazán fel tud fogni, valahogy kapcsolódunk a Földhöz. Most szorozzuk meg a Föld átmérőjét 10-zel! Így megkapjuk a Jupiter átmérőjét. Ha Föld a Jupiter mellett lenne – nyilvánvalóan egyáltalán
nincsenek ilyen közel, ez mindkét bolygót elpusztítaná, a Föld biztosan elpusztulna, valószínűleg beleolvadna a Jupiterbe –, szóval ha a Földet a Jupiter mellé tennéd, valahogy így néznének ki. Tehát mondhatom, hogy a Jupiter – ezen az ábrán, amit itt rajzolok – az első olyan dolog, amit
nem tudok felfogni. A Föld maga is mérhetetlenül nagy, de a Jupiter 10-szer akkora átmérőjű, sokkal nagyobb, a tömegét, a térfogatát, és az összes többit tekintve. Ha csak az átmérőjét nézzük, 10-szer nagyobb. De folytassuk! A Jupiter megtízszeresével eljutunk a Naphoz. Ez a tízszerese. Tehát ha ez a Nap, és ide rajzolnám a Jupitert, így néznének ki – a Jupitert rózsaszínnel csinálom –,
a Jupiter körülbelül ekkora lenne. A Föld pedig körülbelül ekkora nagy lenne, ha mindet egymás mellé tennénk. Tehát – még egyszer – a Nap óriási. Annak ellenére, hogy csaknem
minden nap látjuk, elképzelhetetlenül nagy. Már a Föld is elképzelhetetlenül nagy, és a Nap még 100-szor nagyobb. (Most már igazán kezdődik az őrület.) Megszorzod a Nap átmérőjét – ami a Föld átmérőjének már a 100-szorosa –, megszorzod ezt 100-zal, és ez lesz a Föld és a Nap távolsága. Ide rajzoltam a Napot, ez a pici képpont itt. A Földet nem is rajzoltam ide, mert egy képpont túl nagy lenne hozzá, egy képpont századrészének kellene lennie a Földnek, hogy arányos legyen. Tehát ez egy hihetetlenül nagy távolság a Föld és a Nap között, 100-szorosa a Nap átmérőjének. Szóval ez hatalmas távolság. De ismétlem, ezek a dolgok
viszonylag közeliek, összehasonlítva azokkal, amik
ezután jönnek. Mert ha el akarunk jutni a
legközelebbi csillagig – emlékszel, a Nap átmérője
100-szorosa a Földének, a Nap és a Föld közötti távolság
ennek a 100-szorosa, vagy úgy is mondhatjuk, hogy 10 000-szerese
a Föld átmérőjének, tehát ezek elképzelhetetlen távolságok –, de a legközelebbi csillagig eljutni,
ami 4,2 fényévre van, 200 000-szer akkora
– ismétlem, elképzelhetetlen –, 200 000-szerese a Föld és
a Nap távolságának. És hogy nagyjából legyen elképzelésed,
milyen messze vannak egymástól ezek a dolgok: ha a Nap körülbelül akkora lenne,
mint egy kosárlabda, – ha egy átlagos csillag mérete
kb. akkora lenne, mint egy kosárlabda –, a galaxisunknak ezen a részén
egy Föld méretű térfogatban – tehát ha lenne egy akkora nagy térfogat,
mint a Föld, és ha a csillagok akkorák lennének,
mint egy kosárlabda –, a galaxisnak a közelünkben
levő részén csak egy maroknyi kosárlabda
lenne egy ekkora térben. Vagyis hihetetlenül ritka. Annak ellenére, hogy amikor a galaxisra nézel – ez csak egy művészi ábrázolás –, úgy tűnik, mint valami, ami
tele van szórva csillagokkal, meglehetősen sűrűnek tűnik, de valójában hatalmas mennyiségű
üres hely van itt, a galaxis térfogatának
nagyon-nagyon-nagyon nagy többsége csak üres, üres tér. Nincsenek csillagok,
nincsenek bolygók, nincs semmi. Ez egy hatalmas ugrás,
amiről most fogok beszélni. Ha tudni szeretnéd, hogy milyen nagy lehet egy galaxis maga, vedd a Nap, vagy a Naprendszerünk és a legközelebbi csillag távolságát – ami 200 000-szerese a Föld
és a Nap távolságának –, és szorozd meg ezt a távolságot 25 000-rel! Ha ez itt a Nap, akkor a legközelebbi csillag ugyanez a képpont lesz, tulajdonképpen egybeesnek. Rengeteg csillag lenne
ezen az egy pixelen belül, annak ellenére, hogy nagyon messze
vannak egymástól. Ez az egész dolog 100 000 fényév, ez a távolság 25 000-szerese a Nap és a legközelebbi csillag
távolságának. Tehát elképzelhetetlen, felfoghatatlan
távolságokról beszélünk már egy galaxis esetén is. Őszintén, az agyam már jóval túljutott azon,
amit ténylegesen fel tud fogni. Ezen a ponton szinte csak
elvontan gondolkodom, az agyam csak játszik
a számokkal és a matematikával. De hogy legyen elképzelésed az univerzumról: a megfigyelhető univerzum
– világosnak kell lennünk: csak azt a fényt tudjuk megfigyelni, ami 13,7 milliárd évvel ezelőtt
indult el a forrásától, mert ennyi idős az univerzum –, a megfigyelhető világegyetem körülbelül
93 milliárd fényév széles. Azért nagyobb, mint 13,7 milliárd fényév, mert a világűrnek azon pontjai, amelyek 13,7 milliárd évvel ezelőtt
fényt bocsátottak ki, távolodnak tőlünk, tehát most közel
40 milliárd fényévre vannak tőlünk. De ez most nem kozmológia, most csak a méretekről és annak a
megbecsléséről van szó, hogy mekkora nagy a világegyetem. Ahhoz, hogy megkapd az univerzum általunk
elméletileg megfigyelhető részének a méretét, – azért tudjuk megfigyelni, mert elektromágneses sugárzást észlelünk az univerzumnak ebből a részéből – meg kellene szoroznod ezt a számot... Hadd tegyem világossá! 100 000 fényév, ennyi a Tejútrendszer átmérője. Nem 1000-rel kell megszoroznod, 1000-rel szorozva 100 millió
fényévet kapnál, 100 000-szer 1000 az 100 millió. Meg kell szoroznod még egyszer 1000-rel, hogy 100 milliárd fényévet kapj. De az univerzum, amennyire tudjuk, sokkal, sokkal nagyobb lehet, akár végtelen nagy is lehet, ki tudja? De ahhoz, hogy a Tejútrendszer
átmérőjétől eljuss a megfigyelhető világegyetemig,
1 millióval kell szoroznod, ez már egy felfoghatatlan távolság. Tehát a dolgoknak ebben a rendszerében nemcsak mi vagyunk meglehetősen kicsik,
nemcsak az általunk épített dolgok nagyon kicsik, nemcsak a bolygónk nagyon kicsi, nemcsak a Napunk nagyon kicsi, nemcsak a Naprendszerünk nagyon kicsi, de a mi galaxisunk is valójában semmi az univerzum óriási méretéhez képest.