В книге знаменитых астрофизиков Нила Деграсса Тайсона, Майкла Стросса и Ричарда Готта «Добро пожаловать во Вселенную» рассмотрены более 100 задач из космической науки, которые призваны научить читателя думать, как астрофизик, причем для этого хватит и университетских знаний по алгебре.
Авторы предлагают решить физические проблемы микроорганизмов на Европе, сталкивающихся черных дыр, расширяющегося космоса, двумерной машины времени ТАРДИС или, например, вычислить количество звёзд в нашей галактике:
Задача:
«Галактика Млечный Путь, где мы обитаем, имеет форму колоссального круглого и плоского диска радиусом 50 000 световых лет и толщиной около 1200 световых лет. Типичное расстояние между звездами — около 4 световых лет. Вычислите приблизительно, сколько звезд в нашей Галактике. Подсказка: подумайте, какой типичный объем занимает звезда вместе с окружающим ее пустым пространством.
Решение:
Нам даны параметры Млечного Пути и типичное расстояние между звездами. Один из способов решения задачи — задаться вопросом, сколько звезд поместится в общий объем Млечного Пути. Здесь нужно отталкиваться от того, какой объем занимает одна звезда плюс окружающее пространство.
Как это оценить? Если расстояние между звездами равно 4 световым годам, можно представить себе, что каждая звезда находится в центре куба со стороной 4 световых года (чтобы убедиться, что тогда расстояние между звездами и в самом деле будет 4 световых года, нарисуйте картинку). Тогда на каждый куб объемом (4 световых года) придется 1 звезда.
Объем Млечного Пути — это толщина диска, помноженная на его площадь, то есть π*R^2*l,
где R = 50 000 световых лет (радиус диска), а l — 1200 световых лет (его толщина).
Тогда количество звезд, которое можно вместить в этот объем, — это объем Млечного Пути, поделенный на объем, занимаемый каждой звездой:
Таким образом, в Млечном Пути примерно 150 миллиардов звезд. Это всего в 2 раза меньше, чем современная оценка — около 300 миллиардов звезд.
Обратите внимание, что все расстояния выражены в световых годах, поэтому единицы в числителе и знаменателе (и там, и там световые годы в кубе) сократились. Если бы это было не так, нам пришлось бы преобразовывать разные единицы, чтобы привести к единообразию».
Книга «Добро пожаловать во Вселенную»: https://bit.ly/31cRXW3
Авторы снабдили каждую задачу подробным объяснением и привели решение для нее. Курс космической науки для новичков, проверенный временем!
Поделитесь этой статьей в социальных сетях и не забудьте подписаться на AСT nonfiction :)
