Здесь, на планете Земля, мы обращаемся вокруг Солнца, в пределах Млечного Пути, который сам лишь капля в космическом океане, коим является наша необъятная наблюдаемая Вселенная возрастом 13,8 миллиарда лет.
Человек может показаться особенно незначительным по сравнению с масштабами космоса, но внутри каждого из нас существует целая Вселенная, состоящая из органов, клеток, молекул, атомов и многого другого.
Эти 7 сравнений между тем, что находится внутри нас, и тем, что находится в наблюдаемой Вселенной, помогут осмыслить как невероятно большое, так и невероятно малое.
Наша наблюдаемая Вселенная огромна по сравнению с человеком: более чем в 1026 раз.
Эта горизонтально ориентированная логарифмическая карта Вселенной показывает, как слева направо мы переходим от масштабов Земли к максимальным космическим расстояниям. Каким бы впечатляющим ни был этот логарифмический обзор, он охватывает «всего» около 20 порядков величины: от размера Земли до размера современного космологического горизонта. Человек примерно в 7 000 000 раз меньше по масштабу, чем планета Земля. Источник: Pablo Carlos Budassi
Эти 7 сравнений дают перспективу для осмысления столь различных масштабов.
На приведённом изображении показаны элементы периодической таблицы и источники их происхождения. Хотя большинство элементов образуются преимущественно в сверхновых или при слиянии нейтронных звёзд, многие жизненно важные элементы создаются частично или даже преимущественно в планетарных туманностях, которые не возникают из звёзд первого поколения. Бериллий, бор и часть лития образуются главным образом в процессе, известном как расщепление ядер: когда космические лучи бомбардируют и разбивают более тяжёлые атомные ядра. Человеческое тело, хотя и содержит более 70 типов атомов, в основном состоит лишь из четырёх элементов: кислорода, углерода, водорода и азота. Источник: NASA/CXC/SAO/K. Divona
1. Количество клеток человека примерно соответствуют числу планетарных тел в Галактике
В теле человека насчитывается приблизительно 30–40 триллионов эритроцитов: это самый распространённый тип клеток, производимых организмом, составляющий около 90 % всех клеток. Кроме того, приблизительно равное количество не-человеческих клеток обитает в нашем микробиоме, преимущественно внутри пищеварительного тракта. Источник: Design Cells / Adobe Stock
Хотя клетки пищеварительного тракта и эритроциты составляют большинство клеток в организме человека, следующим по численности типом клеток являются клетки иммунной системы, насчитывающие приблизительно 1,8 триллиона клеток. Здесь показано их предполагаемое распределение и локализация. Источник: Ron Sender/BioRender.com
Хотя Земля и Венера — два крупнейших скалистых тела Солнечной системы, Марс, Меркурий, а также более 100 крупнейших спутников, астероидов и объектов пояса Койпера достигли гидростатического равновесия. Ганимед и Титан больше Меркурия, но Каллисто, составляющий 99 % от размера Меркурия, содержит лишь треть его массы. В целом, все известные объекты диаметром более 800 км находятся в состоянии гидростатического равновесия. Ожидается, что число округлых тел будет сопоставимым практически во всех звёздных системах. Источник: Emily Lakdawalla. Данные: NASA / JPL, JHUAPL/SwRI, SSI, и UCLA / MPS / DLR / IDA, обработка: Gordan Ugarkovic, Ted Stryk, Bjorn Jonsson, Roman Tkachenko, и Emily Lakdawalla
2. Клеток больше, чем галактик
Лишь около 1000 звёзд общей массой ~175 солнечных масс присутствуют в карликовых галактиках Сеге 1 и Сеге 3; масса последней составляет впечатляющие 600 000 солнечных масс. Звёзды, составляющие карликовый спутник Сеге 1, обведены здесь. По мере обнаружения всё более мелких и тусклых галактик с меньшим числом звёзд мы начинаем осознавать, насколько распространены эти малые галактики и насколько высоким может быть соотношение тёмной материи к обычной материи в них: на каждую галактику типа Млечного Пути может приходиться до 100 таких, причём масса тёмной материи может превышать массу обычной материи в сотни и более раз. Иллюстрация: Marla Geha/Keck Observatory
На этой диаграмме показаны фазы клиренса апоптотических клеток. Апоптоз — это процесс, посредством которого организм регулярно уничтожает старые клетки, освобождая место для новых, здоровых, менее повреждённых клеток. Ежедневно в вашем теле погибает около 50–70 миллиардов клеток. Источник: I.K.H. Poon et al., Nature Reviews Immunology, 2014
3. Ежедневное количество погибающих клеток сопоставимо с целой галактикой звёзд
Спиральная галактика Мессье 33, показанная на снимке астронома-любителя с наложением рентгеновских данных обсерватории «Чандра» (NASA) розовым цветом, также известна как галактика Треугольника: тусклая галактика, видимая в южном небе. Впервые зафиксирована в 1654 году, она является самым тусклым объектом, видимым невооружённым глазом, на расстоянии 2,878 миллиона световых лет — на несколько сотен миллионов световых лет дальше, чем Андромеда. Будучи третьей по величине галактикой Местной группы, она содержит, по оценкам, 40–50 миллиардов звёзд. Иллюстрация: Оптика: Warren Keller; Рентген: NASA/CXC/SAO/P. Plucinsky et al.
Мозг представляет собой сеть нейронов, соединённых синапсами, погружённых в субстрат из четырёх различных типов глиальных клеток. В мозге есть как белое, так и серое вещество, а также трёхслойная защитная оболочка, и всё это пронизано кровеносными сосудами. Типичный человеческий мозг содержит, по оценкам, 86 миллиардов нейронов. Как этот орган порождает сознание, остаётся в высшей степени загадочным. Источник: Dr_Microbe / Adobe Stock
4. Галактики в скоплениях (кластерах) подобны органам, мышцам и костям
Большинство крупнейших известных галактик во Вселенной находятся в центрах массивных скоплений галактик, подобных показанному здесь ближайшему скоплению. Хотя самые крупные и массивные скопления галактик насчитывают несколько тысяч галактик, они редки. Как правило, скопления галактик содержат несколько сотен галактик, а «среднее» скопление насчитывает около 1000 значимых галактик. Источник: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA; Обработка изображения: Travis Rector (University of Alaska, Anchorage/NSF's NOIRLab), Jen Miller (Gemini Observatory/NSF's NOIRLab), Mahdi Zamani & Davide de Martin (NSF's NOIRLab)
На этом изображении человеческого тела, как поверхностном, так и в проекциях сзади и спереди, показаны основные группы мышц. Наряду с 79 органами и 206 костями, в теле человека насчитывается более 600 и до 700 идентифицированных скелетных мышц. Эти три системы в совокупности составляют большую часть массы тела. Источник: OpenStax Anatomy and Physiology/Wikimedia Commons
Хотя люди состоят из клеток, на более фундаментальном уровне мы состоим из атомов. В общей сложности в человеческом теле содержится около ~1028 атомов, преимущественно водорода по числу, но в основном кислорода (благодаря воде) и углерода (благодаря опорно-двигательной системе и органам) по массе. Источник: Dave Collins/Dave's Brain
5. Вода — это «тёмная материя» тела
Содержание воды в теле человека постепенно меняется на протяжении жизни. Масса зиготы почти на 100 % состоит из воды, развивающийся плод содержит около 90 %, у новорождённого содержание воды составляет 75–80 %, что снижается до примерно 70 % в детстве, 55–65 % во взрослом возрасте и до примерно 50 % в пожилом возрасте. Источник: Kati Finell / Adobe Stock
Это составное изображение, полученное телескопом «Джеймс Уэбб» (слева вверху) и «Хабблом» (справа внизу), показывает близкую спиральную галактику NGC 628, расположенную в 32 миллионах световых лет от нас. На нём видна сеть газа и пыли, очерчивающая спиральные рукава и области текущего звездообразования. Для крупных массивных спиральных галактик очень часто встречается соотношение тёмной материи к обычной материи, согласующееся со средним космическим значением 5:1. Однако в экстремальных условиях и для маломассивных галактик соотношения могут быть крайними, порождая галактики как с избытком, так и с дефицитом тёмной материи. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (STScI), Thomas Williams (Oxford), PHANGS Team
6. Длина нашей кровеносной системы по отношению к телу подобна галактике по отношению к нашему дому
На этой упрощённой диаграмме показаны основные крупные пути артериального и венозного кровотока в теле человека. Хотя это самые крупные по диаметру сосуды, большая часть длины кровеносной системы приходится на мельчайшие сосуды — капилляры. Источник: общественное достояние, LadyofHats/Wikimedia Commons
Внутренняя Солнечная система, включая планеты, астероиды, газовые гиганты, пояс Койпера и др., ничтожна по масштабу по сравнению с протяжённостью облака Оорта. Седна, единственный крупный объект с очень далёким афелием, может быть частью внутренней области внутреннего облака Оорта, но даже это оспаривается. Диаметр пояса Койпера составляет чуть более 100 а.е., после чего начинается так называемый «обрыв Койпера», где популяция объектов резко падает. Источник: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt
Наблюдая Млечный Путь в инфракрасном диапазоне, мы можем заглянуть сквозь значительные объёмы галактической пыли и увидеть распределение звёзд и областей звездообразования за ней. Как показал Двухмикронный обзор всего неба (2MASS), наиболее плотные скопления галактической пыли прослеживаются вдоль спиральных рукавов, а в центре галактической плоскости пыль наиболее концентрирована. Диаметр Млечного Пути оценивается чуть более чем в 100 000 световых лет. Источник: 2MASS/IPAC/Caltech & UMass
7. Миллионы атомов в теле человека на каждую звезду
На этой диаграмме и в таблице показаны основные элементы, составляющие тело человека, в процентах от массы. Доля по числу атомов принципиально иная и определяется водородом из-за огромного разброса атомных масс различных элементов. Кислород вносит наибольший вклад в массу (за ним следуют углерод и водород), тогда как водород — самый распространённый элемент по числу атомов (за ним следуют кислород и углерод). Источник: OpenStax College, Anatomy & Physiology, Connexions Web site, 2013
Темп звездообразования во Вселенной является функцией красного смещения, которое, в свою очередь, является функцией космологического времени. Общий темп (слева) получен на основе как ультрафиолетовых, так и инфракрасных наблюдений и удивительно согласован в пространстве и времени. Обратите внимание, что сегодня темп звездообразования составляет лишь несколько процентов от пикового значения (между 3–5 %), и что большинство звёзд образовались в первые ~5 миллиардов лет нашей космической истории. Лишь до ~15 % всех звёзд образовались за последние 4,6 миллиарда лет, при общем числе чуть более 2 секстиллионов звёзд, сформировавшихся за всё время в нашей наблюдаемой Вселенной. Иллюстрация: P. Madau & M. Dickinson, 2014, ARAA
«Почти безмолвный понедельник» (Mostly Mute Monday) рассказывает астрономическую историю в картинках, визуальных образах и не более чем 200 словах.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
