なぜ宇宙は真空なのでしょうか？

宇宙はほぼ絶対的な真空です。何故ですか？一緒に宇宙の真空を探検しましょう！

宇宙は真空だと聞いて、「では、掃除機がカーペットからゴミを吸い取るように、宇宙はなぜ私たちを地球から吸い取らないのか？」と疑問に思ったことがあるかもしれません。その答えは、宇宙がどのように始まり、地球がどのように形成されたかという点に遡ります。

真空の定義

本題に入る前に、真空とは何か、真空ではないものとは何かについて話しましょう。真空は実際には物体ではなく、あらゆるものが存在しない状態です。したがって、「宇宙は真空である」と言う場合、実際に意味しているのは、宇宙がほぼ空であるということです。簡単な例として、宇宙遊泳中に瓶を持って行って密封した場合、おそらくその中には原子は 1 つも入っていないでしょう。

ロボット掃除機も真空状態を保ちますが、宇宙の真空とは異なります。吸引によって生じる圧力差により、ホコリや髪の毛が真空状態に引き込まれます。

窮屈なスタート

宇宙は常に空だったわけではない。ビッグバン後の最初の40万年間、宇宙の隅々までが、主に水素からなる濃密で渦巻く混合物で満たされていた。密集した原子は絶えず互いに飛び跳ねているため、最初の混合物は非常に高温になります。しかし、時間が経つにつれて空間が拡大し、混合物は薄くなります（実際の混合物をテーブルに注いだときのような状態です）。希釈された混合物も冷えて固まり始めます。

重力のため、物質は分散した状態のままでいることを好みません。最終的には、すべてがうまくいくでしょう。最初の物質の塊はまったくの偶然によって形成されました。空間のある部分にはたまたま他の部分よりも多くの物質が含まれていたのです。そして、すべての物質には重力があるため、ある領域内の物質が増えるほど、他のすべてのものがその領域に向かって引っ張られることになります。時間が経つにつれて、これらの物質領域にはさらに多くの物質が集まりました。最終的に、いくつかの塊は最大質量に達し、その引力が非常に強くなるため、急速に崩壊して星になります。彼らが残した破片が後に軌道を回る惑星を形成しました。それらの間の領域には、ほぼ完全な真空空間が残ります。

重力は私たちが住む「環境」を形作るだけでなく、地球上のすべてのものが宇宙に飛び出すのを防ぐものでもあります。実際、宇宙の真空は大気圏の空気に抗力をかけています。しかし、少しの力で真空管から指を引き抜くことができるのと同じように、重力は大気中の空気が宇宙に吸い出されるのを防ぐことができます。

客室気圧

SF映画を見ていると、宇宙船の側面に穴が開いて、すべてが吸い出され始めます。それは、船内の圧力が宇宙の非常に低い圧力よりも高いため、真空の吸引力に対抗して船体を抑えるものが何もないからです。すべての物質は引き合うが、宇宙船にはガスを引き込むのに十分な物質がないので、地球と同じくらいの大きさのものが必要になる。

宇宙は完全に空ではありません。小さな瓶の代わりに大きなゴミ袋を捨てれば、すべての星や惑星の重力から逃れた水素原子をいくつか捕まえることができるかもしれません。そして、初期宇宙の極めて高温高密度のガスと同様に、宇宙に残る水素は圧縮が緩いため、非常に冷たくなっています。

宇宙の真空もまた、静寂の理由です。音は単なる振動であり、振動する空気分子がなければ音は伝わりません。

次に誰かが「冷たい宇宙の真空」について言及したときは、なぜそれがそれほど魅力のない場所なのかを説明できるでしょう。