Интерстеллар планета с водой

14 научных фактов из фильма «Интерстеллар»

Блокбастер «Интерстеллар», ставший лидером проката не только в мире, но в России (на 20 ноября его сборы составили более 750 миллионов рублей), стал поводом для многочисленных дискуссий среди специалистов и просто любителей научной фантастики: достаточно ли точно реальность, показанная в фильме, соответствует научным данным?

Известно, что научным консультантом фильма стал физик-теоретик Кип Торн, профессор Калифорнийского технологического института и близкий приятель Стивена Хокинга. Профессор Торн даже написал книгу «Наука Интерстеллара», в которой описал некоторые моменты фильма, интересные ученым.

Но в «Интерстелларе» есть более простые сюжеты, при взгляде на которые хочется сказать: «Эй, а так бывает?» В этом обзоре собраны 14 фактов, которые вызывают интерес не только у физиков (спойлеры!).

Дрон на солнечных батареях, который работает в течение десятилетий

Подобное устройство может быть создано. Марсоход Opportunity, к примеру, передвигался по поверхности Марса более 10 лет, заряжаясь от солнечной энергии. Но вот возможность Купера взломать его кажется менее вероятной — разве все правительства мира используют одну и ту же программу наведения, доступ к которой обеспечивается через Wi-Fi.

Вердикт: правдоподобно.

Черная дыра, которая выглядит вот так

Сверхмассивные черные дыры относятся к достаточно распространенным небесным телам в нашей Вселенной. Одна из них находится в центре нашей галактики — Млечного пути, да и почти все галактики имеют своим центром черные дыры. Симуляцию черной дыры для фильма делала группа университетских ученых под руководство Кипа Торна.

Свет, огибающий дыру, показан не случайно. Черная дыра своей гравитацией заставляет лучи света изгибаться, так что непосредственно рядом с ней образуется «кольцо Эйншетйна». При приближении к дыре мы, скорее всего, действительно увидели бы свет вокруг нее, а также аккреционный диск материи, поглощаемой черной дырой.

Вердикт: правдоподобно.

Искусственная кротовая нора, выглядящая вот так

Кротовая нора или червоточина — это туннель, позволяющий проходить сквозь пространство и время в другие части вселенной. Общая теория относительности допускает их существование.

Но нужно понимать, что создать червоточину без изменений в наших базовых представлениях о физике невозможно. В частности, придется использовать материю с отрицательной массой, которую сложно даже представить себе. Кип Торн является одним из лучших в мире специалистов по червоточинам, так что его догадки могут быть сочтены самым достоверным источником по этой теме. В то же время, мы многого не знаем. Не разорвет ли измененная структура пространства-времени космический корабль?

Вердикт: правдоподобно (для теории).

На планете, вращающейся вокруг черной дыры, замедляется время

Гравитация вблизи массивных объектов искажает не только пространство, но и время. Если бы у нас были достаточно точные измерительные приборы, мы бы замечали, что время на поверхности Земли течет чуть-чуть медленнее, чем на высокой башне. Если бы планета вращалась вокруг черной дыры так близко и не разрушилась бы на части (мы вернемся к этому позднее), то, возможно, время шло бы на ней так медленно, как это показано в фильме.

Но зоны, за пределами которой замедление времени внезапно прекращало действовать, не могло бы существовать. Действие гравитации исчезало бы постепенно.

Вердикт: правдоподобно.

Путешествие к Сатурну занимает два года

Это возможно, хотя и не с сегодняшними технологиями. Космический корабль New Horizons достиг орбиты Сатурна за два года, но у него не было цели достичь поверхности планеты. Путешествие в два года было бы возможным, если бы Endurance был разработан специально для отправки в червоточину по точно выверенному курсу, в противном случае для этого потребовались бы слишком продвинутые технологии.

Вердикт: возможно, но не при сегодняшнем уровне технологии.

Планета вращается вокруг черной дыры

Это кажется маловероятным. Предположим, планета быстро вращается вокруг черной дыры, чья масса в сто раз превышает массу Солнца. Она будет очень быстро разорвана приливной силой — разностью гравитации на внешней и внутренней сторонах планеты.

Кроме того, такая планета была бы выжжена радиацией и страдала бы от столкновений с другими телами, притягиваемыми черной дырой. Образоваться вблизи черной дыры планета не могла, а если бы и была притянута ей, не вращалась бы по стабильной орбите. Нужно помнить и о том, что солнечного света на ней не было бы — аккреционный диск производит большое количество рентгеновского излучения, но не света.

И, наконец, если бы такая планета существовала, посадка и взлет космического корабля были бы практически невозможны. Посадка с орбиты планеты потребовала бы преодолеть притяжение черной дыры — корабль просто сорвало бы с нее и бросило за горизонт событий, в центр дыры. Чтобы взлететь, нужно было бы развить скорость, близкую к скорости света.

Вердикт: практически невозможно.

На этой планете огромные волны

Если масса планеты составляет 130% от земной и ее поверхность покрыта водой, волны от ветра будут не больше, чем волны в земных океанах. Цунами появляются только в результате тектонической активности и не могут быть регулярными. Сила притяжения черной дыры тоже не объясняет их: черная дыра растягивала бы в стороны саму планету.

В книге «Наука Интерстеллара» Кип Торн говорит, что волны возникают из-за передвижений самой планеты. Но мы не видим течений в фильме — так откуда же появляется дополнительное количество воды?

Вердикт: маловероятно, как и существование самой планеты.

Таинственное «уравнение гравитации»

Прежде всего, неясно о каких именно уравнениях идет речь. Уравнения общей теории относительности уже известны, так что это не могут быть они. Скорее всего имеется в виду объяснение гравитации через квантовую механику, которое пытаются дать теория струн и петлевая квантовая теория гравитации. Как минимум, для этого объяснения потребуется множество уравнений.

Что касается способа, которым его решает профессор Бранд: теоретическая физика делается иначе. Нельзя сидеть несколько лет и делать записи на листочке. Почему бы ему не пообщаться с коллегами, работающими в этом же направлении? Где его аспиранты? Почему у него нет стажеров и учеников? Одинокий ученый — распространенный, но неверный стереотип.

Вердикт: надуманно.

Нет планов по высадке на другие планеты

Космические путешествия не совершаются внезапно. В реальной жизни все случайности, которые могут встретиться на пути космической миссии, были бы предусмотрены еще до отправки к Сатурну. Да, при отправке была спешка, но у них было два года в космическом корабле и возможность консультироваться с земными учеными.

Вердикт: плохо продумано.

У Вселенной есть пятое измерение

Если бы у мира было дополнительное измерение, вполне возможно, что гравитация была бы обусловлена им. При его помощи можно было бы объяснить путешествия во времени. Но у нас нет никаких доказательств наличия других измерений.

Вердикт: слишком умозрительно.

Замерзшие облака планеты

Лед слишком тяжелый, чтобы стать материалом для облака. И Кип Торн это знает. В интервью журналу Science он сказал: «Каждый раз, когда я смотрю фильм, это единственное место, где я поеживаюсь».

Вердикт: мило, но невозможно.

Сбор «квантовых данных» из черной дыры

Все, что будет находиться достаточно близко к черной дыре, будет уничтожено и превратится в своеобразные спагетти («эффект спагеттификации»). Получить квантовые данные? Нет. Это черная дыра.

Вердикт: а вот и причина отправить главного героя в черную дыру.

Кто-то прыгает в черную дыру.

Плохой план. Очень плохой. Во-первых, спагеттификация. Во-вторых, никакой связи. Все, что находится за горизонтом событий, двигается в одном направлении — точке сингулярности.

Вердикт: действительно плохая идея.

… и попадает в место, которое находится не в черной дыре

Строго говоря, общая теория относительности допускает, что после попадания в черную дыру, вы можете оказаться где-то еще (но путешествие точно будет неприятным). И могут существовать могущественные инопланетяне, подчинившие себе силу гравитации.

Вердикт: прежде, чем прыгать, договоритесь с инопланетянами.

Источник

Планета Миллера. Есть ли жизнь около черный дыры?

Вокруг сверхмассивных черных дыр возможно существование обитаемых зон. Однако, гравитация черной дыры создает уникальную опасность для жизни в этой зоне.

В научно-фантастическом фильме «Интерстеллар» занимаются поиском нового дома для человечества. Они оказываются на планете, которая вращается вокруг сверхмассивной черной дыры под названием планета Миллера. Согласно общей теории относительности Эйнштейна черная дыра искривляет пространство — время. Один час проведенный на этой планете равен нескольким годам, проведенным за ее пределами.

В научном журнале arXiv опубликована статья, согласно которой сдвиг во времени может сильно повлиять на возможность поддержания жизни вокруг сверхмассивной черной дыры. Деформация времени влияет не только на течение времени, но и на свет, который падает на планету.

В поисках обитаемых планет ученые пытаются определить обитаемую зону вокруг звезды. Это зона, температура в которой позволяет существовать воде в жидком состоянии. Такую же зону можно попробовать определить вокруг черной дыры, если вокруг нее действительно есть планеты, заявляет астрофизик НАСА Джереми Шнитман. Однако свет, который попадает на эту планету будет значительно отличаться от солнечного света. Свет, исходящий от аккреционного диска черной дыры и ореола горячего газа, будет очень ярким.

Также по словам Шнитмана замедление времени на планете приведет к смещению света к более высоким значениям. Свет достигающий планету, которая находится рядом с черной дырой, станет опасным в результате «синего смещения». Он будет иметь высокие частоты, вплоть до ультрафиолета. Такое воздействие может повредить живые клетки, поэтому планеты, расположенные слишком близко к черной дыре будут крайне негостеприимны.

Ставьте лайк, если статья вам понравилась и обязательно подпишитесь на канал «Вселенная» . Впереди много интересного.

Источник

Телескоп НАСА нашел планету из Интерстеллар: она вся покрыта водой и время замедлено

Ученые НАСА при помощи телескопа Хаббл обнаружили планету из Интерстеллара. По крайней мере, описание почти в точности повторяет показанную в фильме планету: Кеплер 62e полностью покрыта водой и время идет здесь медленнее, чем на Земле.

Четвертая по удаленности экзопланета Kepler-62 e найдена у звезды Kepler-62 в созвездии Лиры. Ученые предполагают, что она может быть обитаема. Раньше такие высказывания могли бы встретиться только в фантастических фильмах — но Кеплер и в самом деле отвечает всем параметрам для возникновения жизни.

Планета примерно в полтора раза больше Земли. Это значит, что гравитации ей хватает для удерживания атмосферы. А еще Кеплер скорее всего полностью покрыта океаном — вода является главным условием для возникновения жизни.

Средняя температура на планете составляет 17 градусов Цельсия. Ученые предполагают, что плотность атмосферы Кеплер такая же, как и на земле, что значит — на ней нет полярных шапок. Отсюда и идея о стокилометровом слое воды, который покрывает всю планету.

Мы также считаем, что время в нашем понимании на Кеплере идет медленнее. Ось планеты находится под большим наклоном, чем земная, значит ниже ее гравитационный потенциал. Эйнштейн разработал формулы гравитационного замедления времени и пока Кеплер попадает в них по всем параметрам, — Алекс Краузе, ученый НАСА.

Изучение Кеплер только началось. Кто знает, может быть уже это поколение землян сможет узнать, что на самом деле происходит на планете из Интерстеллар.

Источник

Гигантские волны на планете Миллер

Гигантские волны на планете Миллер

Откуда могли появиться две гигантские – в 1,2 километра вышиной – волны, которые норовят захлестнуть «Рейнджер» на планете Миллер (рис. 17.5)?

Рис. 17.5. Гигантская волна обрушивается на «Рейнджер» (Кадр из «Интерстеллар», с разрешения «Уорнер Бразерс».)

Некоторое время я ломал голову, производил расчеты и в конце концов нашел два возможных объяснения. Оба варианта требуют, чтобы планета не была четко направлена на Гаргантюа. Вместо этого она должна раскачиваться (относительно радиального направления к дыре) туда-сюда в небольших пределах – от положения на рис. 17.6 слева до положения на рис. 17.6 справа.

Рис. 17.6. Раскачивание планеты Миллер под воздействием приливной гравитации Гаргантюа, а именно ее растягивающих (красных) и сжимающих (синих) тендекс-линий

Такое раскачивание вполне естественно, в чем можно убедиться, рассмотрев, как влияет на планету приливная гравитация Гаргантюа.

На рис. 17.6 приливная гравитация изображена в виде тендекс-линий (см. главу 4). Вне зависимости от того, в какую сторону отклонилась планета (левая или правая половина рис. 17.6), синие сжимающие тендекс-линии Гаргантюа сдавливают ее «с боков», возвращая к «нормальной» ориентации: «нижним концом» к Гаргантюа, «верхним» – от нее (рис. 17.3). Кроме того, красные растягивающие тендекс-линии Гаргантюа тянут «нижний конец» планеты к черной дыре, а «верхний» – от нее. Это также возвращает планету к ее «нормальной» ориентации.

В итоге планета будет раскачиваться туда-обратно (если отклонения достаточно малы, чтобы не вызвать разрушение мантии). Когда я рассчитал период этого раскачивания, у меня получился замечательный результат – примерно час. Это соответствует наблюдаемому в фильме времени затишья между исполинскими валами воды, времени, которое Крис выбрал, ничего не зная о моих интерпретациях и расчетах.

Итак, первое объяснение гигантских волн в Кип-версии: раскачиваясь под влиянием приливной гравитации Гаргантюа, планета «расплескивает» воды своих океанов.

Похожее явление, называемое «бора», наблюдается на Земле в устьях некоторых рек. Когда во время прилива уровень океана поднимается, водяной вал устремляется вверх по реке; обычно он невелик, но в редких случаях бывает довольно внушителен. Пример этого явления показан на рис. 17.7 (сверху): приливный бора на реке Цяньтан в Ханчжоу, Китай, август 2010 года. Хоть этот бора и выглядит впечатляюще, он крайне невелик по сравнению с волнами высотой 1,2 километра. Потому что и приливная гравитация Луны, вызвавшая этот бора, очень слаба по сравнению с мощнейшей приливной гравитацией Гаргантюа!

Рис. 17.7. Сверху: приливный бора на реке Цяньтан, Китай. Снизу: цунами в городе Мияко, Япония

Мой второй вариант объяснения – цунами. Раскачивая планету Миллер, приливные силы Гаргантюа хоть и не стирают кору планеты в пыль, но деформируют ее то так, то эдак с периодом в час, и эти деформации могут запросто вызвать сильнейшие землетрясения… Хм… Думаю, правильнее их называть «миллеротрясения». Так вот, миллеротрясения могут порождать в океанах планеты цунами, сила которых значительно превышает любое земное цунами, например то, которое обрушилось на японский город Мияко 11 марта 2011 года (рис. 17.7, снизу).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Глава 51 ВОЛНЫ

Глава 51 ВОЛНЫ § 1. Волна от движущегося предмета§ 2. Ударные волны§ 3. Волны в твердом теле§ 4. Поверхностные волны§ 1. Волна от движущегося предметаМы закончили количественный анализ волн, но посвятим еще одну дополнительную главу некоторым качественным оценкам различных

IV. Каковы шансы, что на нашей планете не зародилась бы разумная жизнь?

IV. Каковы шансы, что на нашей планете не зародилась бы разумная жизнь? Ну вот, приехали: обсуждаем возможность собственного существования. Но на Луне такую дискуссию не проведешь — там нет разумных лунян (не лунатиков же), и некому ее затеять. Сам факт, что вы (или другое

90. Разве лишь в нескольких галактиках скрываются гигантские черные дыры?

90. Разве лишь в нескольких галактиках скрываются гигантские черные дыры? В течение длительного времени после того, как квазары были обнаружены, их считали аномалиями — космическими диковинами, не связанными с нормальными галактиками.Постепенно стало понятно, что

91. Почему существуют гигантские черные дыры в галактиках?

91. Почему существуют гигантские черные дыры в галактиках? В стандартной картине галактики образуются первыми. Позже возникают гигантские черные дыры, находящиеся в сердцевинах большинства, если не всех, галактик.Сценарий: сердцевины первых галактик — меньших, чем

92. Как гигантские черные дыры стали настолько большими так быстро?

92. Как гигантские черные дыры стали настолько большими так быстро? Некоторые из наиболее отдаленных квазаров, которые образовались вскоре после Большого взрыва, уже содержали черные дыры с 10 млрд масс Солнца.Существование чудовищных черных дыр в столь ранней истории

Волны и качка

Волны и качка Волны на море, бросающие корабль, то вздымающие его высоко на гребень, то погружающие в глубокую водяную долину, кажутся нам огромной высоты – выше многоэтажного дома. Однако это заблуждение: волны вовсе не так высоки, как кажется пассажиру корабля. Самые

Гравитационные волны

Гравитационные волны В 1919 г. Эйнштейн предсказал, что движущиеся массы производят гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света. К сожалению, амплитуда такого гравитационного излучения, испускаемого любым источником, созданным в лаборатории, слишком

IV. Каковы шансы, что на нашей планете не зародилась бы разумная жизнь?

IV. Каковы шансы, что на нашей планете не зародилась бы разумная жизнь? Ну вот, приехали: обсуждаем возможность собственного существования. Но на Луне такую дискуссию не проведешь – там нет разумных лунян (не лунатиков же), и некому ее затеять. Сам факт, что вы (или другое

Через гравитационную пращу к планете Миллер

Через гравитационную пращу к планете Миллер Звезды и небольшие черные дыры собираются вокруг гигантских черных дыр вроде Гаргантюа (подробнее об этом – в следующем параграфе). В Кип-версии Купер и его команда разузнали обо всех небольших черных дырах, вращающихся

17. Планета Миллер

17. Планета Миллер Первая планета, на которую высаживаются Купер и его команда, – это Миллер. Ее наиболее впечатляющие особенности – сильное замедление времени, гигантские волны и мощнейшая приливная гравитация. Эти три особенности связаны между собой

Прошлое планеты Миллер

Прошлое планеты Миллер Интересно порассуждать о прошлом и будущем планеты Миллер[62]. Попробуйте сделать это, призвав на помощь все свои познания в физике, а также информацию из книг и интернета. Предупреждаю, задача не из легких! Вот некоторые вопросы, над которыми

Вид Гаргантюа с планеты Миллер

Вид Гаргантюа с планеты Миллер Когда в фильме «Рейнджер» приближается к планете Миллер, мы видим в небе Гаргантюа, которая занимает 10 градусов обзора (в 20 раз больше, чем Луна, если смотреть на нее с Земли!) и окружена ярким аккреционным диском (рис. 17.9). Как бы

Путь к планете Манн

Путь к планете Манн Путь «Эндюранс» к планете Манн начинается рядом с Гаргантюа и заканчивается вдали от нее. Такой перелет требует – в Кип-версии – двух гравитационных пращей (см. главу 7), одной в начале и другой – в конце.В начале этого пути есть двойная проблема.

Запуск «Эндюранс» к планете Эдмундс

Запуск «Эндюранс» к планете Эдмундс Критическая орбита – наилучшее положение, чтобы отправить «Эндюранс» в любом необходимом направлении, в данном случае – к планете Эдмундс. Как Амелия и КЕЙС могут повлиять на направление запуска? Поскольку критическая орбита

Глава 17. Планета Миллер

Глава 17. Планета Миллер В этой главе я делаю много утверждений о планете Миллер: ее орбите, ее вращении (она всегда обращена одной и той же стороной к Гаргантюа, если не считать раскачивания), о приливных силах Гаргантюа, которые деформируют планету и заставляют ее

Глава 17. Планета Миллер

Глава 17. Планета Миллер Если вы знакомы с математической записью ньютоновских законов тяготения, вас может заинтересовать их модификация, предложенная астрофизиками Богданом Пачинским и Полом Виита [Paczynski and Wiita 1980]. В этой модификации гравитационное ускорение

Источник