Какова плотность вакуума в космосе

Как рассчитать плотность космического вещества и насколько пусто в космической пустоте?

Как выглядит космический вакуум

Выражение “космический вакуум” знакомо каждому, однако большинство из нас даже не подозревает, что вкладывается в этой понятие. Абсолютная пустота… Настолько “абсолютная”, что не достижима в земных условиях даже в большинстве лабораторий.

Вы сидите в своей комнате или офисе и вокруг вас кажущаяся пустота. Воздух прозрачен, вы не чувствуете его массы, казалось бы “настоящий” космический вакуум должен выглядеть как-то похоже на это – просто вы сидите в комнате, а вокруг вас нет НИЧЕГО.

Но “пустота” воздуха только кажущаяся – каждый кубический сантиметр воздуха в вашей комнате (то есть “кубик пустоты” с высотой, шириной и длиной равной 1 сантиметру)  имеет вполне ощутимый вес равный 1 миллиграмму.

Решим простейшую задачку – если ваша комната имеет весьма скромные габариты 2,5х3х3 м (т.е. объем её равен 2250 кубических сантиметра), масса имеющегося в ней воздуха составит 2,25 грамма, т.е. половина чайной ложки. Вроде бы и мало, но в то же время язык не повернется назвать это “пустотой”!

В земных условиях, подлинно «космического вакуума» достичь нельзя даже вооружившись самым мощным насосом.

А теперь представьте себе: масса туманности Ориона была бы меньше в 100 000 000 000 000 000 раз. Чтобы набрать таким “космическим вакуумом” хотя бы 1 миллиграмм массы (даже не пол чайной ложки), понадобилось бы газовое облако объемом в 100 кубических километров!

Что и говорить, когда в лабораторных условиях на Земле, под вакуумом (т.е. сильно разреженным состоянием газов) понимается уменьшение плотности воздуха в 10 000 000 000 раз. Но даже такая «абсолютная пустота» все же оказывается в миллион раз более плотной, чем любая космическая газовая туманность!

Если космос так разрежен, почему мы видим космические туманности?

В комнатном воздухе молекул так много, что им приходится непрерывно сталкиваться друг с другом. Ни одной из них не у дается пролететь более чем тысячную долю сантиметра, чтобы не столкнуться с какой-нибудь из своих соседок. В газовых туманностях простора куда больше. Каждый из атомов может здесь спокойно лететь миллионы километров, не опасаясь столкновения с другим атомом.

Не только на Земле, но и в пределах Солнечной системы мы не знаем образований, которые по своей разреженности могли бы соперничать с газовыми туманностями. Даже кометы выглядят рядом с туманностями столь же плотными, как сталь по сравнению с воздухом. Плотность газов в головах комет в тысячи раз больше плотности межзвездных туманностей.

Может показаться странным, почему столь разреженная среда на фотографиях кажется сплошным и даже плотным светящимся облаком, тогда как воздух настолько прозрачен, что почти не искажает наблюдаемую сквозь него картину Вселенной.

Причина заключается, конечно, в размерах туманностей. Они так грандиозны, что представить себе объем, ими занимаемый, нисколько не легче, чем ничтожную их плотность.

Туманность Орла кажется нам такой величественной только из-за отделяющего нас от неё расстояния. Окажись мы внутри неё, мы увидели бы все тот же «черный-пречерный» космос без намека на яркие краски.

В среднем туманности имеют поперечники, измеряемые световыми годами или даже десятками световых лет. Это означает, что если Землю уменьшить до размеров булавочной головки, то в таком масштабе туманность Ориона должна быть изображена облаком величиной с земной шар! Поэтому, несмотря на ничтожную плотность составляющих её газов, вещества туманности Ориона все же вполне хватило бы на «изготовление» нескольких сотен таких звезд, как наше Солнце.

Мы находимся от туманности Ориона на расстоянии, которое свет преодолевает за 1800 лет. Благодаря этому мы видим её всю целиком. Если же в будущем при межзвездных перелетах путешественники окажутся внутри туманности Ориона, то заметить это будет нелегко – рассматриваемая «изнутри» эта замечательная туманность покажется почти идеально прозрачной.

Свечение газовых туманностей может быть вызвано разными причинами. В тех случаях, когда соседняя с туманностью звезда весьма горяча (с температурой поверхности, большей 20000 К), атомы туманности переизлучают энергию, получаемую от звезды, и процесс свечения носит характер люминесценции.

С другой стороны, постоянно движущиеся газовые облака иногда сталкиваются друг с другом и энергия столкновения частично преобразуется в излучение. Разумеется, эти причины могут действовать и совместно.

Как ни эфемерны по своей плотности газовые туманности, межзвездная среда еще в десять тысяч раз более разрежена. Согласитесь, что межзвездной газовой среде название «видимое ничто» подходит в гораздо большей степени, чем кометам.