Sains
Setiap tahun, kita mendapat pemahaman yang lebih baik mengenai sifat alam semesta dan tempat kita di dalamnya.
BAGAIMANA SEMUA AS, teknologi pemetaan yang kami gunakan setiap hari adalah terhad kepada unit GPS yang dipasang.
Tidak ada rasa tidak hormat - Maksud saya, hanya 10 tahun yang lalu kita bergantung kepada jalan raya salin keras untuk mendapatkan ke mana kita pergi; canggih bermakna mencari laluan di Mapquest dan kemudian mencetak muka surat.
Tetapi semasa anda membaca ini, beratus-ratus pasukan saintis bekerja dengan teknologi yang jauh lebih rumit untuk memetakan segala-galanya dari jarak jauh alam semesta ke zarah-zarah yang paling kecil di dalamnya. Hanya beberapa minggu yang lalu, para astronom menggunakan pengamatan ALMA yang masih dalam pembinaan (gambar di atas) membuat penemuan utama mengenai sistem Fomalhaut yang berdekatan - pada dasarnya, ia mungkin mengandungi sekumpulan planet berukuran Bumi.
Berikut adalah senarai penemuan yang sama penting mengenai solek dan tata letak alam semesta kita, dan penerangan tentang teknologi terkini dalam astronomi, fizik zarah, dan sains marin yang telah menjadikannya mungkin.
1. Generasi seterusnya: Teleskop Angkasa James Webb
Teleskop Angkasa Hubble dan Spitzer telah menggugurkannya selama 22 dan 9 tahun. Mereka bertanggungjawab untuk menghasilkan imej dalam ruang yang luar biasa yang kami kenal, beberapa di antaranya termasuk di bawah. Tetapi Spitzer telah meletihkan rizab helium cairnya, yang diperlukan untuk operasi utama, dan Hubble hanya dijangka bertahan dua tahun lagi. James Webb adalah pengganti mereka.
Dengan pelbagai fasa pembinaan dijalankan di 17 buah negara, James Webb Space Telescope dijadualkan siap pada tahun 2018. Reka bentuknya mempunyai cermin enam cermin bersalut emas yang akan memfokuskan cahaya dari sumber sasaran yang jauh dan menangkap tinggi res terpilih dan inframerah imej. Secara teori, ini bermakna ia dapat melihat objek yang paling jauh di alam semesta, seperti bintang-bintang pertama dan galaksi yang terbentuk berikutan Big Bang.
Dalam gambar di atas, "jurutera NASA, Ernie Wright dilihat sebagai segmen pertama cermin utama James Webb Space Telescope yang telah siap sedia untuk memulakan ujian kriogenik terakhir di Marshall Space Flight Center NASA di Huntsville, AL." Fungsi mesti diuji dalam keadaan sama seperti yang dialami dalam orbit sasaran James Webb, 930, 000 batu lurus ke atas.
2. Pemetaan galaksi kita
Dalam beberapa cara yang jelas, Bima Sakti adalah galaksi yang paling kita ketahui. Kesemua elemen konstituennya jauh lebih dekat dengan bumi daripada rakan-rakan mereka di galaksi asing. Tetapi apabila membincangkan bentuk keseluruhan dan solek Bima Sakti, tugasnya selalu sukar - tepat kerana kita betul-betul di dalamnya.
Baru-baru ini sebagai 1785, para astronom melakukan ini dengan menghitung bintang individu seperti yang dilihat dari Bumi dan merancangnya pada peta galaksi kasar. Kemudian, penemuan sebenar datang dari mengamati galaksi lain dan menyedari mereka kebanyakannya sesuai dengan salah satu daripada tiga jenis struktur utama. Bima Sakti bertekad untuk menjadi daripada pelbagai lingkaran, dengan bar tebal yang membelah batang tengahnya.
Pengenalan teleskop radio pertengahan abad ke-20 membolehkan para astronom mengukur output hidrogen dari pelbagai sektor galaksi, yang membawa kepada pemetaan lengan spiral yang lebih tepat dan pusat yang dihalang. Seperti yang ditunjukkan dalam grafik ke kanan, matahari kita terletak di Lengan Orion. Apabila anda melihat Bima Sakti pada waktu malam, anda melihat ke tepi dan ke dalam melalui Sagittarius, Scutum-Crux, dan Norma Arms ke arah nukleus galaksi yang padat.
3. Melihat lebih dekat di pusat Bima Sakti
Revelations kontemporari mengenai galaksi kami menerima ihsan dari Teleskop Angkasa Hubble dan Spitzer. Komposit inframerah di atas menggabungkan imej dari setiap teknologi untuk membuat gambaran yang paling terperinci yang pernah ditangkap dari rantau ini ruang. Walaupun dimensi foto yang dibenamkan di sini adalah 900 × 349 piksel, mereka mewakili kawasan saiz 300 × 115 tahun cahaya.
Pusat galaksi diketahui terdiri daripada tiga kumpulan besar bintang-bintang besar, tetapi imej ini menunjukkan individu yang lebih besar yang teragih di luar sempadan kluster. Ia juga secara umum menerima bahawa lubang hitam supermassive bersembunyi di suatu tempat di rantau pusat ini. Ia mengambil Hubble 144 orbit Bumi dan 2, 300 paparan untuk menghasilkan mozek tinggi resin di atas.
4. Teleskop Angkasa Hubble
Ini adalah teknologi yang bertanggungjawab untuk semua gambar ruang yang cantik. Kinda kelihatan seperti tin boleh dengan beberapa foil dibalut di satu hujung. Atau burrito yang sangat mahal.
Hubble telah mengambil masa selama 11 tahun untuk dibina dan dilancarkan pada tahun 1990. Hanya berminggu-minggu ke dalam misinya, menjadi jelas bahawa pengukuran cermin utama teleskop dimatikan - 2.2 mikrometer. Nasib baik, Hubble direka untuk menampung servis in-orbit. Pada tahun 1993, optik pembetulan telah dipasang oleh anak-anak kapal Endeavour, membawa alat itu kepada piawaian reka bentuk asal. Gambar di atas diambil semasa misi khidmat mingguan yang dijadualkan pada tahun 2009.
Dari segi kemajuan yang dibuat dalam kedua-dua pengertian saintifik dan meletakkan alam semesta, Teleskop Angkasa Hubble tanpa ragu adalah teknologi pemetaan yang paling penting yang pernah digunakan.
5. Pergi Ultra Deep
Antara pencapaian utama Hubble ialah tinjauan ini - komposit sebanyak 800 pendedahan yang diambil selama 11 hari, diarahkan pada sebilangan langit yang kosong "dalam" dalam konstelasi Fornax.
Setiap mata cahaya yang kelihatan di Hubble Ultra Deep Field ditembak adalah galaksi sangat, sangat jauh. Cahaya mereka seperti yang dilihat pada gambar ke kanan mengembara selama 13 bilion tahun sebelum memberi kesan kepada sensor Hubble dan mencipta imej ini. Ini bermakna dengan melihat ini, anda memerhati alam semesta kerana hanya 400-800 juta tahun selepas Big Bang.
Terdapat 10, 000 galaksi dalam gambar. Ia memaparkan kawasan langit hanya 1 / 10th diameter bulan penuh seperti yang dilihat dari Bumi. Anda tidak perlu melakukan matematik untuk itu untuk meniup fikiran anda.
Buat kebaikan dan klik untuk mengembangkannya.
6. Mengukur kadar pengembangan alam semesta
Bukan sahaja Hubble memberi kita imej yang paling mendalam tentang alam semesta yang pernah direkodkan, membantu para astronom menentukan masa yang lebih tepat pada zaman alam semesta, ia juga telah memainkan peranan penting dalam bagaimana kita mengukur kadar pengembangan alam semesta.
Sejak kerja Edwin Hubble pada akhir 1920-an, kami telah mengetahui bahawa alam semesta sedang berkembang - jarak antara setiap objek di alam semesta semakin meningkat. Walau bagaimanapun, kadar kenaikan ini dipertikaikan sehingga baru-baru ini. Dalam beberapa tahun yang lalu, data Teleskop Hubble dari objek astronomi seperti supernova (seperti Nebula Ketam, yang digambarkan di atas, sisa letupan bintang yang berlaku pada 1054 AD) telah membawa pengukuran yang lebih tepat dari Hubble Constant, matematik perwakilan kadar pengembangan.
Dengan kata lain, data dari Hubble kedua-duanya mencipta peta yang lebih terperinci tentang alam semesta kita, dan membantu kita memahami bagaimana peta tersebut sentiasa berubah.
7. Observatories di bahagian atas Hawaii
Sehingga 13, 796 kaki di puncak Mauna Kea di Big Island of Hawaii duduk koleksi koleksi pemerhatian antarabangsa ini. Ia adalah tempat utama untuk pengamatan, kerana kelembapan di kawasan itu pada umumnya rendah, dan apa sahaja wap air yang terdapat di kebanyakan awan di bawah puncak. Lawatan sebelum matahari terbit ke kemudahan telah menjadi aktiviti pelancongan popular.
Terdapat 13 teleskop, termasuk pasangan Keck, dua teleskop optik terbesar di dunia. Para penyelidik menggunakan pemerhatian untuk merangkumkan segala-galanya, dari satelit yang baru ditemui di orbit sekitar Musytari, kepada ciri-ciri matahari kita, kepada galaksi "dari zaman kegelapan." Mereka juga telah mencipta imej yang boleh digali luas dari langit.
8. Belajar jiran galaksi
Seperti dengan Bimasakti, pemahaman kita tentang galaksi lain yang lain sentiasa maju dengan teknologi baru. Digambarkan di sebelah kiri adalah rantau kecil Awan Magellanic Besar (LMC), galaksi ketiga terdekat dengan kita sendiri pada jarak sekitar 160, 000 tahun cahaya.
Khususnya, Tarantula Nebula sedang dipamerkan di sini. Ini adalah wilayah penghasil bintang terbesar dan paling aktif dalam kejiranan galaksi kami, menjadikannya sangat bercahaya dan menarik perhatian para ahli astronomi ketika mereka mempelajari bagaimana bentuk bintang, berkembang, dan akhirnya mati. Beberapa bintang biru terang yang ditunjukkan adalah yang terbesar lagi direkodkan, dengan massa lebih dari 100 kali lebih besar daripada matahari.
LMC kelihatan seperti jerebu yang terang-terangan terang kepada ahli astronomi awal - dengan itu istilah "awan". Tidak sampai Hubble, walaupun, kita dapat menyelesaikan kelompok yang ketat seperti Tarantula Nebula sebagai bintang individu dan melihat apa yang sedang berlaku di galaksi kaya fenomena ini.
9. Sinaran kosmik dan evolusi alam semesta
Kebanyakan pemetaan alam semesta yang berlaku tidak dilakukan dalam spektrum cahaya yang kelihatan, dan tidak semestinya menghasilkan imej yang menarik atau diakses.
Planck Satellite, yang dilancarkan pada tahun 2009 oleh ESA, mengukur latar belakang mikrob kosmik (CMB) - sejenis sinaran yang menyerap alam semesta dan dianggap terikat kepada peristiwa-peristiwa yang berlaku semasa dan selepas Big Bang. Mengambil pembacaan CMB dari seluruh langit, Planck mempunyai objektif untuk menjawab soalan-soalan besar: "bagaimana alam Semesta bermula, bagaimana ia berkembang ke negeri yang kita perhatikan hari ini, dan bagaimanakah ia akan berkembang di masa depan?"
10. Pencarian untuk planet-planet seperti Bumi
Kepler Mission NASA, yang menggunakan teleskop Kepler yang mengorbit, mempunyai maksud untuk menemui planet-planet yang serupa di Bumi, sehingga memberikan perkiraan yang lebih tepat untuk berapa banyak planet sedemikian mungkin wujud dalam Bima Sakti.
Untuk menjadi "seperti Bumi, " planet mesti mempunyai saiz yang serupa dengan kita - planet-planet besar adalah lebih mudah untuk diletakkan, tetapi terdiri daripada gas (seperti Saturn dan Musytari) yang bertentangan dengan bahan pepejal. Di samping itu, dan yang paling penting, planet mesti mengorbit dalam "zon huni" bintangnya, dengan suhu permukaan yang membolehkan kehadiran air cair.
Pada akhir 2011, pengesahan planet pertama itu, Kepler-22b, diumumkan, dan misi itu telah mengenalpasti lebih daripada 2, 000 planet calon lain. Para saintis sekarang percaya mungkin terdapat sekitar 100 planet seperti Bumi dalam masa 30 tahun cahaya.
11. Pelan tindakan alam semesta tempatan
Sebuah peta galaksi ke jarak 380 juta tahun cahaya. Imej: Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrofizik
Sepuluh tahun pengimbasan langit yang dilakukan oleh teleskop berasaskan darat 2MAS Redshift Survey (2MRS) menghasilkan, pada tahun 2010, dalam peta paling lengkap alam semesta setempat kami setakat ini. Imej 3D di atas plot 43, 000 galaksi, dengan jarak dari kami diwakili oleh warna-warna di kekunci di bahagian bawah kanan.
Ia agak rumit untuk mendapatkan pandangan 3D di sini. Daripada Gizmodo: "Koordinat 3D setiap galaksi telah direkodkan supaya data mentah berpotensi digunakan untuk membina model 3D alam semesta yang realistik. Buang beberapa teknologi hologram dan anda mempunyai sesuatu yang lurus dari Star Trek."
12. Menghubungkan teleskop individu ke dalam array yang kuat
27 antena radio berasingan Array Sangat Besar New Mexico, yang masing-masing dikelilingi dengan diameter 82 kaki, bekerja secara konsisten untuk menghasilkan satu antena pengamatan yang besar dengan diameter 22 mil. VLA telah beroperasi sepenuhnya sejak tahun 1980, dan peningkatan perkakasan penting yang telah siap pada tahun lepas telah meningkatkan kapasiti teknikal dengan faktor 8, 000. Kemudahan itu dinamakan semula untuk mencerminkan peningkatan yang signifikan ini (nama baru adalah Karl G. Jansky Array Sangat Besar).
Selama bertahun-tahun, VLA telah mencatatkan quasar dan pulsar yang jauh-jauh, mempelajari lubang hitam dan sistem bintang penghasil planet, dan mengesan pergerakan gas hidrogen di pusat galaksi kita. Ia tidak terlibat - tanpa mengira apa yang anda lihat Jodie Foster dalam Kenalan - dalam mencari kehidupan luar angkasa.
13. Bukti tentang kewujudan perkara gelap
Teori semasa berpendapat bahawa lebih daripada 80% perkara di alam semesta tidak seperti hal-hal yang kita berinteraksi dengan atau mematuhi setiap hari. Perkara di mana-mana ini adalah "gelap, " dan ia tidak dapat dilihat secara langsung oleh mana-mana teknologi dalam senarai ini.
Sebaliknya, para astronom mesti mengukur kesan-kesan bahan gelap pada galaksi dan fenomena yang dapat dilihat. Satu kesan seperti itu disebut lensing graviti, yang berlaku apabila cahaya objek jauh bengkok di sekitar objek besar-besaran (dalam kes ini, sejumlah besar benda gelap) oleh graviti objek itu, melihat kepada kita di Bumi seolah-olah ia melepasi sekeping kaca yang melengkung.
Inilah yang berlaku dalam gambar Galaxy Cluster Abell 1689 ke kanan. Pandangan kita terhadap galaksi ini telah diputarbelitkan oleh benda gelap yang terdapat dalam kelompok (diwakili sebagai cahaya ungu).
Menggunakan imej-imej seperti ini dari Hubble dan sumber-sumber lain, dan membandingkan tahap lensing bagaimana galaksi akan kelihatan seperti biasa, ahli astronomi dalam proses membuat peta 3D benda gelap alam semesta.
14. Lebih dekat ke rumah: Memetakan lantai lautan
Walaupun pelbagai teknologi yang mengagumkan ditekan ke atas untuk memahami pemahaman kita tentang alam semesta di luar, penyelidikan yang sama intensif sedang dijalankan untuk mengisi jurang dalam pengetahuan kita mengenai planet ini.
Hanya beberapa dekad sahaja para saintis dapat menghasilkan peta yang tepat di atas dasar laut dan pelbagai ciri yang terdapat di sana, bermula dengan penggunaan tentera darat yang dibangunkan oleh tentera selepas Perang Dunia II. Hari ini, sonar tradisional digunakan bersempena dengan teknik lain, seperti pemetaan magnet.
Ini adalah salah satu keupayaan kenderaan Underwater autonomi (AUV). Walau bagaimanapun, semasa instrumen tinjauan magnet sebelumnya telah ditarik di belakang kapal di paras permukaan, Sentry direka untuk mengendalikan 100m di atas dasar laut, di kedalaman sehingga 5km. Kedekatan ini, digabungkan dengan magnetometer super sensitif, menghasilkan peta laut yang terperinci.
Sentry telah digunakan untuk memetakan tapak-tapak berpotensi untuk pemerhatian bawah laut di luar negeri Washington. Sensor persekitarannya juga digunakan semasa tinjauan tumpahan minyak Deepwater Horizon.
15. Menyelam ke bahagian bawah dunia
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
Pada 26 Mac, pengarah filem James Cameron membuat sejarah dengan menjadi orang pertama yang menyelam solo ke Challenger Deep, kawasan terpencil Mariana Trench dan tempat terdalam di Bumi (tujuh batu lurus ke bawah).
Cameron melakukannya di dalam tenggelam lautnya sendiri, Deepsea Challenger, yang dibina dalam kerahsiaan sejak lapan tahun yang lalu. Walaupun dia dilaporkan tidak banyak berjumpa dalam menyelam selama tujuh jam, pasukannya kembali tanpa dia beberapa hari kemudian dan menangkap gambar ke kanan, yang menggambarkan Deepsea Challenger dan telah diambil oleh teman lelaki tanpa pemandu "pendarat laut dalam, "Umpan yang mungkin bertanggungjawab untuk menarik makhluk yang dilihat dalam imej.
Untuk kerangka rujukan yang menyeronokkan tentang sejauh mana kita bercakap, periksa grafik ini. Pada 35, 756 kaki, Challenger Deep lebih tinggi daripada Everest yang tinggi, dengan batu untuk ganti. Itu lebih jauh daripada kedalaman di mana, "jika anda menembak lubang dalam tangki SCUBA bertekanan, bukannya udara yang bergegas keluar, air bergegas ke dalam." Lebih jauh dari mana tikus raksasa dan ikan paus sperma berperang, dan lebih dari dua kali lebih mendalam tempat berehat Titanic, yang Cameron dikunjungi pada tahun 1995.
Projek-projek lain sedang dijalankan untuk merekabentuk dan membina kapal-kapal yang boleh pergi ke bahagian paling bawah lautan, terutamanya Challenger DeepFlight Virgin Group. Mungkin kemungkinan pakej dalam penerbangan suborbital dengan Virgin Galactic dan perjalanan ke Mariana dengan Virgin Oceanic tidak begitu jauh.
16. Apa yang semuanya dibuat
Daripada peta dengan skala yang sangat besar, kepada orang-orang yang sangat kecil. The Large Hadron Collider, yang dibawa dalam talian pada tahun 2008 sebagai pemecut zarah terbesar di dunia, bertujuan untuk membuktikan kewujudan hipotesis tetapi belum dijumpai zarah Higgs boson.
Ia semua bersambung. Matematik, yang membentuk 83% alam semesta, terdiri daripada zarah subatom yang hampir tidak dapat diwarisi. Satu elektron di orbit sekitar atom di dalam badan anda pada masa yang sama boleh berada di orbit sekitar pusat galaksi.
Dalam melihat senarai ini dan memikirkan sejauh mana teknologi telah datang walaupun dalam 10 tahun yang lalu, mustahil untuk meramalkan ayat 10 seterusnya.
