З чого складається всесвіт? - Денніс Вайлдфоґел

Дивіться повний урок за посиланням: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel Атоми навколо вас існують вже мільярди років, і більшість з них утворилася у палаючому газоподібному ядрі зорі. Денніс Вайлдфоґел розповість захоплюючу історію довгої подорожі цих атомів від Великого вибуху до молекул, що їх вони формують сьогодні.

Викладач - Денніс Вайлдфоґел (Dennis Wildfogel), анімація - Pew36 Animation Studios.

Усі предмети матеріального світу навколо вас

складаються з ультрамікроскопічних часток,

що їх ми називаємо молекулами.

Молекули, у свою чергу, складаються з

окремих атомів.

Молекули часто розпадаються

та формують нові молекули.

З іншого боку,

майже всі атоми, з якими ви контактуєте

протягом вашого життя,

тобто атоми в ґрунті під вашими ногами,

в повітрі, яке ви вдихаєте, в їжі, яку ви споживаєте,

атоми, з яких формуються всі живі істоти, у тому числі ви,

існують вже протягом мільярдів років

та утворилися у місцях, абсолютно не схожих на нашу планету.

Як саме утворилися такі атоми, я й хочу вам розповісти.

Усе розпочалося 14 мільярдів років тому

з події, яку ми називаємо Великим вибухом.

Результатом цієї події стало утворення всесвіту, що складався виключно з газу.

Не існувало ні зірок, ні планет.

До складу цього газу входили лише атоми

найпростіших елементів.

Близько 75 відсотків газу складав водень,

а решту - гелій.

Не існувало ні вуглецю, ні кисню, ні азоту.

Так само не було ні заліза, ні срібла, ні золота.

У деяких місцях щільність газу була дещо вищою, ніж в інших.

Внаслідок сили тяжіння такі місця притягували ще більше газу,

що призводило до ще більшої сили тяжіння,

яка, у свою чергу, притягувала ще більше газу, і т.д.

З часом утворилися великі щільні газові кулі,

що стискалися під дією власної сили тяжіння

та через це нагрівалися зсередини.

У певний момент ядро такої кулі

нагрівалося настільки, що відбувався процес термоядерного синтезу.

Атоми водню зіштовхувалися та формували гелій,

і цей процес супроводжувався значним виділенням енергії,

якої було достатньо для того, щоб протидіяти стискаючій силі сили тяжіння.

Коли енергія, що вивільнюється в результаті термоядерного синтезу,

дорівнює силі тяжіння, яка притягує газ всередину,

досягається стан рівноваги.

У результаті цього народжується зірка.

За час її існування

в ході реакцій термоядерного синтезу, що відбуваються в ядрі зірки,

буде утворено не лише гелій,

а й вуглець, кисень та азот,

а також всі інші елементи періодичної таблиці до заліза.

Але з часом реакції в ядрі припиняються,

що призводить до його повного розпаду.

Це викликає неймовірно сильний вибух,

який ми називаємо наднова.

Варто зазначити дві речі

стосовно того, як наднові створюють елементи.

По-перше, цей вибух вивільнює таку кількість енергії,

що синтез протікає дуже бурхливо

та утворює елементи, атоми яких ще тяжчі за залізо,

як-от срібло, золото та уран.

По-друге, усі елементи, які накопичувалися

в ядрі зірки,

тобто вуглець, азот, залізо,

а також ті елементи, утворені в результаті вибуху наднової,

виштовхуються до міжзоряного простору,

де вони змішуються з газом, який вже міститься там.

Історія повторюється.

Газові хмари, які тепер містять багато елементів,

окрім початкових водню та гелію,

мають області високої щільності,

які притягують більшу кількість речовини, і т.д.

Як і раніше, результатом цього є утворення нової зірки.

Наше сонце утворилося саме таким чином близько 5 мільярдів років тому.

Це означає, що газ, з якого воно утворилося,

насичився багатьма елементами,

отриманими в результаті вибухів наднових від початку утворення всесвіту.

Ось чому сонце містить всі ці елементи.

Передусім до його складу входить водень (71 відсоток),

а решту майже повністю складає гелій (27 відсотків).

Але майте на увазі,

що якщо перші зірки містили

виключно водень та гелій,

до складу сонця входять також

інші елементи періодичної таблиці (2 відсотки).

А як щодо Землі?

Формування планет - побічний процес, який відбувається під час утворення зір.

Планети формуються з тієї ж газової хмари, що і зірка.

Невеликі планети, як наша, не мають достатньої сили тяжіння

для утримання значної частини газу водню або гелію,

оскільки обидва елементи дуже легкі.

Тому, попри те, що вуглець, азот, кисень та інші елементи

складають лише 2 відсотки газової хмари, з якої утворилася Земля,

ці важчі елементи є основою нашої планети

та всього на ній.

Подумайте:

за винятком водню та деякої частини гелію,

земля, на якій ви ходите,

повітря, яким ви дихаєте,

усе складається з атомів,

які утворилися всередині зірок.

Коли вчені вперше усвідомили це

у першій половині 20 століття,

відомий астроном Гарлов Шеплі сказав:

"Ми - каміння брати та кузени хмар".