Universum - abstrakt. Bericht „Weltraumforschung“ Botschaft zum Thema Erforschung des Universums

EINFÜHRUNG

Das Studium des Universums, und sei es nur des uns bekannten Teils davon, ist eine gewaltige Aufgabe. Es bedurfte der Arbeit vieler Generationen, um an die Informationen zu gelangen, über die moderne Wissenschaftler verfügen. Wir kennen die Struktur des Universums in einem riesigen Raumvolumen, dessen Durchquerung Lichtmilliarden von Jahren dauert. Aber der neugierige Gedanke eines Menschen strebt danach, tiefer vorzudringen. Was liegt jenseits der Grenzen der beobachtbaren Region der Welt? Hat das Universum ein unendliches Volumen? Und seine Expansion – warum hat sie begonnen und wird sie auch in Zukunft immer weitergehen? Was ist der Ursprung der „verborgenen“ Masse? Und schließlich: Wie begann intelligentes Leben im Universum?

Existiert es irgendwo anders als auf unserem Planeten? Auf diese Fragen gibt es noch keine abschließenden und vollständigen Antworten.

Das Universum ist unerschöpflich. Auch der Wissensdurst ist unermüdlich und zwingt die Menschen dazu, immer neue Fragen über die Welt zu stellen und beharrlich nach Antworten darauf zu suchen.

Vielleicht habe ich deshalb dieses Thema für den Aufsatz gewählt. Das Unbekannte hat schon immer die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Das Universum, Sterne und Planeten sind ein perfektes Beispiel dafür.

Diese Branche ist sowohl durch die Errungenschaften der Wissenschaft als auch durch die Werke der Literatur recht gut abgedeckt. Allerdings gehen die Meinungen zu manchen Themen auseinander, daher lohnt es sich, über ein Thema, das Sie interessiert, nachzudenken und eigene Schlussfolgerungen zu ziehen.

VORWORT

Die Sterne im Universum sind in riesigen Sternensystemen, sogenannten Galaxien, organisiert. Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa 1012 (Billionen). Unsere Galaxie heißt Milchstraße. Es umfasst die Sonne, 9 große Planeten mit ihren 34 Satelliten, mehr als 100.000 kleine Planeten (Asteroiden), etwa 1011 Kometen sowie unzählige kleine, sogenannte Meteorkörper (von 100 Metern Durchmesser bis hin zu vernachlässigbaren Staubpartikeln). .

Die Milchstraße, ein helles, silbriges Sternenband, umgibt den gesamten Himmel und macht den größten Teil unserer Galaxie aus. Insgesamt nimmt unser Galaxy einen Raum ein, der von der Seite betrachtet einer Linse bzw. einer Linse ähnelt. Die Abmessungen der Galaxie wurden durch die Anordnung der Sterne bestimmt, die in großer Entfernung sichtbar sind. Die Masse unserer Galaxie wird mittlerweile auf unterschiedliche Weise geschätzt; sie beträgt etwa 2*1011 Sonnenmassen (die Masse der Sonne beträgt 2*1030 kg), wobei 1/1000 davon in interstellarem Gas und Staub enthalten ist. Die Masse der Andromeda-Galaxie ist nahezu gleich, während die Masse der Triangulum-Galaxie schätzungsweise 20-mal geringer ist. Der Durchmesser unserer Galaxie beträgt 100.000 Lichtjahre. Durch sorgfältige Arbeit hat der Moskauer Astronom V.V. Kukarin fand 1944 Hinweise auf die Spiralstruktur der Galaxie und es stellte sich heraus, dass wir im Raum zwischen zwei Spiralzweigen leben, der arm an Sternen ist. An manchen Stellen am Himmel kann man mit einem Teleskop und an manchen Stellen sogar mit bloßem Auge enge Gruppen von Sternen erkennen, die durch gegenseitige Schwerkraft verbunden sind, oder Sternhaufen.

Nach der derzeit allgemein anerkannten Hypothese begann die Entstehung des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren mit dem gravitativen Kollaps eines kleinen Teils einer riesigen interstellaren Gas- und Staubwolke. Allgemein lässt sich dieser Prozess wie folgt beschreiben:

• Der Auslöser für den Gravitationskollaps war eine kleine (spontane) Verdichtung der Substanz der Gas- und Staubwolke (mögliche Gründe dafür könnten sowohl die natürliche Dynamik der Wolke als auch der Durchgang einer Stoßwelle durch die Substanz der Wolke sein). eine Supernova-Explosion usw.), die zum Zentrum der Anziehungskraft der umgebenden Substanz wurde – dem Zentrum des Gravitationskollapses. Die Wolke enthielt bereits nicht nur ursprünglichen Wasserstoff und Helium, sondern auch zahlreiche schwere Elemente (Metalle), die von Sternen früherer Generationen übrig geblieben waren. Darüber hinaus hatte die kollabierende Wolke einen anfänglichen Drehimpuls.
• Während des Prozesses der Gravitationskompression verringerte sich die Größe der Gas- und Staubwolke und aufgrund des Drehimpulserhaltungssatzes erhöhte sich die Rotationsgeschwindigkeit der Wolke. Aufgrund der Rotation unterschieden sich die Kompressionsraten der Wolken parallel und senkrecht zur Rotationsachse, was zur Abflachung der Wolke und zur Bildung einer charakteristischen Scheibe führte.
• Durch die Kompression nahm die Dichte und Intensität der Kollisionen der Materieteilchen untereinander zu, wodurch die Temperatur der Substanz bei der Kompression kontinuierlich anstieg. Die zentralen Bereiche der Scheibe erwärmten sich am stärksten.
• Als die Temperatur mehrere tausend Kelvin erreichte, begann der zentrale Bereich der Scheibe zu glühen und es bildete sich ein Protostern. Materie aus der Wolke fiel weiterhin auf den Protostern und erhöhte den Druck und die Temperatur im Zentrum. Die äußeren Bereiche der Scheibe blieben relativ kalt. Aufgrund hydrodynamischer Instabilitäten begannen sich in ihnen einzelne Verdichtungen zu entwickeln, die zu lokalen Gravitationszentren für die Bildung von Planeten aus der Materie der protoplanetaren Scheibe wurden.
• Als die Temperatur im Zentrum des Protosterns Millionen Kelvin erreichte, begann im Zentralbereich eine thermonukleare Reaktion der Wasserstoffverbrennung. Der Protostern verwandelte sich in einen gewöhnlichen Hauptreihenstern. Im äußeren Bereich der Scheibe bildeten sich durch große Verdichtungen Planeten, die sich in annähernd gleicher Ebene und gleicher Richtung um den Zentralstern drehten.

Nachfolgende Entwicklung

Seit seiner Entstehung hat sich das Sonnensystem erheblich weiterentwickelt. Viele der Satelliten der Planeten wurden aus Gas- und Staubscheiben gebildet, die die Planeten umkreisten, während andere Satelliten vermutlich von den Planeten eingefangen wurden oder das Ergebnis von Kollisionen zwischen Körpern im Sonnensystem waren (einer Hypothese zufolge ist dies der Fall). Mond entstand). Bis zum heutigen Zeitpunkt kam es im Sonnensystem immer zu Kollisionen von Körpern, die zusammen mit der Gravitationswechselwirkung die wichtigste treibende Kraft in der Entwicklung des Sonnensystems waren. Im Laufe der Evolution veränderten sich die Umlaufbahnen der Planeten erheblich, bis hin zu einer Änderung ihrer Reihenfolge – es kam zu Planetenwanderungen. Man geht heute davon aus, dass die Planetenwanderung einen Großteil der frühen Entwicklung des Sonnensystems erklärt.

Zukunft

In etwa 5 Milliarden Jahren wird die Oberfläche der Sonne abkühlen und die Sonne selbst wird um ein Vielfaches größer (ihr Durchmesser wird den Durchmesser der aktuellen Erdumlaufbahn erreichen) und sich in einen Roten Riesen verwandeln. Anschließend werden die äußeren Schichten der Sonne durch eine gewaltige Explosion in den umgebenden Weltraum geschleudert und bilden einen planetarischen Nebel, in dessen Zentrum nur noch ein kleiner Sternkern übrig bleibt – ein Weißer Zwerg. In diesem Stadium werden die Kernreaktionen aufhören und es wird in Zukunft zu einer langsamen, stetigen Abkühlung der Sonne kommen.

In sehr ferner Zukunft wird die Schwerkraft naher Sterne das Planetensystem nach und nach zerstören. Einige der Planeten werden zerstört, andere werden in den interstellaren Raum geschleudert. Letztendlich wird die abgekühlte Sonne nach Billionen von Jahren höchstwahrscheinlich alle ihre Planeten verlieren und weiterhin allein um das Zentrum unserer Milchstraße neben vielen anderen Sternen kreisen.

Wenn wir in einer klaren Herbstnacht die Sterne bewundern, bemerken wir sofort einen breiten Nebelstreifen, der sich über den gesamten Himmel zieht - die Milchstrasse- das ist der Name unserer Galaxie. Wir denken unwillkürlich an andere Welten, die den Weltraum bewohnen, und bewundern die Größe und grandiose Schönheit des Universums, das uns umgibt. Wie sind Planeten, Sterne und Galaxien entstanden?

Zu Beginn der Welt, nach dem Urknall, zerstreuten sich die unzähligen entstehenden Teilchen mit enormer Geschwindigkeit und verwandelten sich nach und nach in Atome der Urmaterie, die eine riesige Wolke bildeten, milliardenfach größer als die Masse der Sonne. Diese Wolke begann sich zu verdichten und die ersten Wasserstoff- und Heliumatome erschienen darin. Wie bei jedem Gas entstanden darin turbulente Strömungen, die Wirbel erzeugten. In diesen Wirbeln entstanden unterschiedlich schnell rotierende Wasserstoffkondensationen, die immer dichter wurden und sich um ihr Zentrum – die Rotationsachse – zusammenzogen. Gemäß dem Impulserhaltungssatz nahm die Rotationsgeschwindigkeit mit abnehmendem Volumen zu. In diesem Fall nimmt die entlang der Äquatorialebene wirkende Zentrifugalkraft zu und die Wolke flacht ab und verwandelt sich von einer Kugelform in eine linsen- oder scheibenförmige Form. So entstehen Galaxien.

Die ersten Sterne entstanden im sphärischen Stadium der Galaxienentstehung. Sie bestanden nur aus Wasserstoff und Helium. In ihnen fand eine thermonukleare Reaktion statt – die Vereinigung zweier Protonen. Nachdem ihr Wasserstoffvorrat aufgebraucht war, explodierten diese Sterne und wurden zu Supernovae. Durch die Explosion entstanden neue Elemente, die schwerer als Helium waren. Dies geschah überall, das interstellare Gas wurde mit neuen Elementen aufgefüllt, aus denen durch thermonukleare Reaktionen immer schwerere Elemente gewonnen wurden.

Die Milchstraße ist eine Spiralgalaxie.

So entstand unsere Galaxie, die Milchstraße. Wenn man es „von oben“ aus dem Weltraum betrachtet, sieht es aus wie eine Scheibe mit spiralförmiger Struktur – Arme, in denen sich junge Sterne und Regionen mit einer erhöhten Dichte an interstellarem Gas befinden. In der Mitte der Scheibe befindet sich eine kugelförmige Ausbuchtung – der Kern der Galaxie. Wenn Sie sich eine Sternenkarte ansehen, liegt das Zentrum unserer Galaxie im Sternbild Schütze. Astronomen konnten die spiralförmigen Zweige der erdnächsten Galaxie bestimmen: die Orion-Zweige (wo sich das Sonnensystem befindet), Perseus und Sagittarius. Der Zweig, der dem Kern am nächsten liegt, ist der Zweig Karina (Kil), und es wird angenommen, dass es einen entfernten Zweig gibt, den Centaur. Diese spiralförmigen Äste-Ärmel haben ihren Namen von den Sternbildern, in denen sie sich auf der Sternenkarte befinden.

Wenn wir eine Spiralgalaxie durch ein gutes Teleskop betrachten, werden wir feststellen, dass sie wie ein Feuerwerksrad aussieht. Aber was bestimmt diese Struktur von Galaxien? Es scheint, dass dies nichts Überraschendes ist. Der berühmte Astronom Carl Friedrich von Weizsäcker sagte einmal: „Wenn am Anfang.“ Die Milchstrasse Wenn es wie eine Kuh aussehen würde, würde es immer noch eine spiralförmige Struktur annehmen. Einige Wissenschaftler begannen ernsthaft mit der Entwicklung der „Weizsäcker-Galaxiskuh“, und Berechnungen zufolge hätte sie sich in etwa hundert Millionen Jahren in eine galaktische Spirale verwandeln sollen. Und unsere Milchstraße ist viel älter – fast hundertmal älter. In dieser Zeit sollte sich die wunderschöne Spiralgalaxie so verändert haben, dass die Spiralen lange Fäden bildeten, die sich um das Zentrum wickelten. Aber wie sich herausstellte, hat keine einzige bekannte Galaxie eine filamentartige Struktur und dehnt sich nicht aus, obwohl spiralförmige Zweige, bestehend aus Sternen und Gas, ständig um das Zentrum der Galaxie rotieren. Ein unlösbarer Widerspruch? Nicht, wenn wir die Idee aufgeben, dass sich interstellare Materie ständig in einem Spiralarm befindet, und annehmen, dass sich ein Strom aus Gas und Sternen einfach durch diese Spiralarme bewegt. Das heißt, Sterne und Gas bewegen sich und drehen sich um das Zentrum, und die Arme der Spirale sind bestimmte Zustände der Struktur der Galaxie, entlang derer sich Ströme kosmischer Materie und Sterne bewegen. Wie kann das sein? Zünden Sie eine Kerze oder einen Gasbrenner an. Sie werden Flammen sehen, in denen eine chemische Reaktion der Verbrennung eines Stoffes stattfindet. Die Flamme ist ein Raumbereich, der den Zustand der Gasströmung bestimmt. Ebenso hat in Spiralarmen die Strömung von Sternen und Gas einen bestimmten Zustand, der durch das Gravitationsfeld bestimmt wird.

Wenn wir uns eine große Anzahl von Sternen vorstellen, die eine rotierende Scheibe bilden, werden wir sehen, dass Sterne bei größerer Dichte dazu neigen, noch näher zusammenzurücken, aber die Zentrifugalkraft erschwert den Prozess und das Gleichgewicht in einer solchen rotierenden Scheibe ist sehr instabil. Diese Situation wurde am Computer simuliert und es stellte sich heraus, dass dadurch Spiralregionen mit erhöhter Sterndichte entstehen. Diese. Die Sterne selbst bilden Spiralarme, die weder fadenförmig werden noch sich ausdehnen. Darüber hinaus strömen die Sterne durch diese Spiralregionen. Wenn sie in den Ärmel gelangen, kommen sie näher zusammen, wenn sie herauskommen, entfernen sie sich. Das Gleiche passiert mit interstellarem Gas. Im Spiralarm angekommen, wird das Gas dichter und schafft so die Voraussetzungen für die Entstehung neuer Sterne. Daher entstehen in dieser Region junge Sterne. Unter ihnen sind leuchtend blaue Sterne, die kosmisches Gas und Staub zum Leuchten bringen und sie ionisieren. Es entstehen leuchtende Wolken aus ionisiertem Gas, die es uns ermöglichen, das wunderschöne Schauspiel der Spiralgalaxien zu bewundern.

Die im zentralen Teil der Galaxie befindlichen Sterne bestehen größtenteils aus Roten Riesen, die sich fast gleichzeitig mit der Galaxie bildeten. Im Zentrum soll sich ein supermassereiches Schwarzes Loch (Sagittarius A) befinden, das möglicherweise von einem weiteren Schwarzen Loch mittlerer Masse umkreist wird. Ihre gravitative Wechselwirkung bildet den Schwerpunkt der gesamten Galaxie und steuert die Bewegung der Sterne.

Nach neuesten wissenschaftlichen Daten beträgt der Durchmesser Milchstraße– etwa 100.000 Lichtjahre (ungefähr 30.000 Parsec), und die durchschnittliche Dicke unserer Scheibe beträgt etwa 1000 Lichtjahre. Nach modernen Schätzungen liegt die Anzahl der Sterne in der Galaxie zwischen 200 und 400 Milliarden.

Im Universum gibt es neben Spiralgalaxien auch andere Arten: elliptische, Balkengalaxien, Zwerggalaxien, unregelmäßige Galaxien und andere.
Galaxien schließen sich zu Clustern zusammen, die mehrere hundert Galaxien umfassen können. Diese Cluster können sich wiederum zu Superclustern vereinigen. Unsere Galaxie gehört zur lokalen (lokalen) Gruppe, zu der auch das Sternbild Andromeda gehört. Insgesamt gibt es etwa 40 Galaxien in der Lokalen Gruppe und sie selbst ist Teil des Virgo-Superhaufens. Also unsere riesige Galaxie Die Milchstrasse Mit Milliarden von Sternen ist es nur eine kleine Insel im riesigen Ozean des Universums.

Die Entwicklung auch nur eines einzigen Sterns lässt sich nicht über die Lebenszeit mehrerer Generationen hinweg verfolgen. Die Lebensdauer der kurzlebigsten Sterne beträgt Millionen von Jahren. Die Menschheit lebt nicht so lange. Daher besteht die Möglichkeit, die Sternentwicklung vom Anfang – der Geburt eines Sterns – bis zu seinem Ende zu verfolgen, darin, die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Sternen in verschiedenen Entwicklungsstadien zu vergleichen.

Der Hauptindikator für die physikalischen Eigenschaften eines Sterns ist seine Leuchtkraft und Farbe. Basierend auf diesen Eigenschaften wurden Sterne in Gruppen eingeteilt, die als Sequenzen bezeichnet werden. Es gibt mehrere davon: die Hauptreihe, die Reihe der Überriesen, helle und schwache Riesen. Es gibt auch Unterriesen, Unterzwerge und Weiße Zwerge.

Diese lustigen Namen spiegeln die verschiedenen Stadien eines Sterns wider, die er während seiner Entwicklung durchläuft. Zwei Astronomen, Hertzsprung und Russell, haben ein Diagramm erstellt, das die Temperatur der Oberfläche eines Sterns mit seiner Leuchtkraft in Beziehung setzt. Die Temperatur eines Sterns wird durch seine Farbe bestimmt. Es stellte sich heraus, dass die heißesten Sterne blau und die kältesten rot sind. Als Hertzsprung und Russell Sterne mit bekannten physikalischen Eigenschaften – Leuchtkraft-Farbe (Temperatur) – in einem Diagramm anordneten, stellte sich heraus, dass sie in Gruppen angeordnet waren. Das Ergebnis war ein ziemlich lustiges Bild, bei dem die Position des Sterns darauf bestimmte, in welchem ​​Entwicklungsstadium sich dieser Stern befand.

Die meisten Sterne (fast 90 %) befanden sich in der Hauptreihe. Das bedeutet, dass der Stern den Großteil seines Lebens an diesem Ort im Diagramm verbringt. Das Diagramm zeigt auch, dass die kleinsten Sterne – Zwerge – unten und die größten Sterne – Überriesen – oben liegen.

Drei Wege der Sternentwicklung

Die Lebenszeit eines Sterns wird in erster Linie durch seine Masse bestimmt. Die Masse eines Sterns bestimmt auch, was aus ihm wird, wenn er aufhört, eins zu sein. Je größer die Masse, desto kürzer ist die Lebensdauer des Sterns. Die massereichsten – Überriesen – leben nur wenige Millionen Jahre, während die meisten Sterne mit durchschnittlicher Dicke etwa 15 Milliarden Jahre alt werden.

Alle Sterne brennen mit einer hellen Flamme, nachdem die Energiequelle, durch die sie leben, erschöpft ist, beginnt langsam abzukühlen, nimmt an Größe ab und schrumpft. Sie werden zu einem massiven kompakten Objekt mit sehr hoher Dichte komprimiert: einem Weißen Zwerg, einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch.

Sterne mit geringer Masse können einer Kompression standhalten, da die Schwerkraft relativ schwach ist. Sie werden zu einem kleinen Weißen Zwerg komprimiert und bleiben in diesem stabilen Zustand, bis ihre Masse einen kritischen Wert erreicht.

Wenn die Masse eines Sterns größer als ein kritischer Wert ist, zieht er sich weiter zusammen, bis Elektronen mit Protonen „zusammenkleben“ und Neutronenmaterie bilden. So entsteht eine kleine Neutronenkugel mit einem Radius von mehreren Kilometern – ein Neutronenstern.

Wenn die Masse eines Sterns so groß ist, dass die Schwerkraft selbst Neutronenmaterie weiterhin komprimiert, kommt es zum Gravitationskollaps, woraufhin an der Stelle des Riesensterns ein Schwarzes Loch entsteht.

Was ist ein Weißer Zwerg? Etwas, das weder zu einem Neutronenstern noch zu einem Schwarzen Loch wurde.

Daraus entwickeln sich mittlere und kleine Sterne am Ende ihrer Entwicklung. Die thermonuklearen Reaktionen sind bereits beendet, es bleiben jedoch noch sehr heiße, dichte Gasbälle. Die Sterne kühlen langsam ab und leuchten in einem hellen weißen Licht. Auch unserer Sonne droht das Schicksal eines Weißen Zwergs, da ihre Masse unter dem kritischen Wert liegt. Die kritische Masse beträgt 1,4 Sonnenmassen. Dieser Wert wird als Chandrasekhar-Grenze bezeichnet. Chandrasekhar ist ein indischer Astronom, der diesen Wert berechnet hat.

Der Zustand eines Neutronensterns beendet die Entwicklung solcher Sterne, deren Masse die Sonnenmasse um ein Vielfaches übersteigt. Durch eine Supernova-Explosion entsteht ein Neutronenstern. Mit einer 1,5- bis 2-fachen Masse der Sonne hat er einen Radius von 10 bis 20 km. Ein Neutronenstern rotiert schnell und sendet periodisch Ströme von Elementarteilchen und elektromagnetischer Strahlung aus. Solche Sterne werden Pulsare genannt. Der Zustand eines Neutronensterns wird auch durch seine Masse bestimmt. Die Oppenheimer-Volkoff-Grenze ist ein Wert, der die maximal mögliche Masse eines Neutronensterns bestimmt. Um in diesem Zustand stabil zu bleiben, darf seine Masse drei Sonnenmassen nicht überschreiten.

Wenn die Masse eines Neutronensterns diesen Wert überschreitet, wird er durch die ungeheure Schwerkraft so stark komprimiert, dass er kollabiert und zu einem Schwarzen Loch wird.

Ein Schwarzes Loch entsteht, wenn die Gravitationskompression massereicher Körper unbegrenzt ist, d. h. wenn ein Stern so stark schrumpft, dass er völlig unsichtbar wird. Kein einziger Lichtstrahl kann seine Oberfläche verlassen. Und hier gibt es auch einen Indikator, der den Zustand eines Weltraumobjekts als Schwarzes Loch bestimmt. Dies ist der Gravitationsradius oder Schwarzschildradius. Er wird auch Ereignishorizont genannt, da es unmöglich ist, zu beschreiben oder zu sehen, was in einer Kugel mit einem solchen Radius an der Stelle eines kollabierten Sterns passiert.

Vielleicht gibt es in dieser Sphäre wunderschöne helle Welten oder einen Ausgang in ein anderes Universum. Für einen einfachen Beobachter ist dies jedoch nur ein Loch im Weltraum, das das Licht anderer Sterne um sich herum wirbelt und kosmische Materie absorbiert. Basierend darauf, wie sich andere Weltraumobjekte in seiner Nähe verhalten, können wir Annahmen über seine Eigenschaften treffen.

Wir können beispielsweise davon ausgehen, dass sich die massereichsten Schwarzen Löcher dort befinden, wo das hellste Leuchten von Sternhaufen beobachtet wird. Indem sie Sternmaterie und andere kosmische Objekte anziehen, bringen Schwarze Löcher sie zum Leuchten und umgeben sich mit einem hell leuchtenden Halo – einem Quasar. Dunkelheit kann ohne Licht nicht existieren, und Licht existiert dank der Dunkelheit. Dies wird durch die Entwicklung der Sterne bewiesen.

SCHWARZE LÖCHER.

Schwarze Löcher beflügeln die Fantasie: Sie halten die Zeit an, fangen Licht ein und bilden Löcher im Weltraum. Sogar Licht wird zum Gefangenen des Gravitationssarkophags.

Allein in unserer Galaxie gibt es etwa eine Milliarde Schwarze Löcher. Derzeit nutzen Astrophysiker häufig Schwarze Löcher, um mysteriöse Phänomene zu erklären. Die Physik und Astrophysik Schwarzer Löcher hat in der wissenschaftlichen Gemeinschaft breite Anerkennung gefunden.

Es wird angenommen, dass die Existenz solcher Weltraumobjekte wie Schwarze Löcher, wurde erstmals von A. Einstein begründet. Die Allgemeine Relativitätstheorie sagte die Möglichkeit einer unbegrenzten Gravitationskompression massiver kosmischer Körper bis zum Kollaps voraus, wonach diese Körper nur noch anhand ihrer Schwerkraft erkannt werden können.
Tatsächlich begann man viel früher als mit der Relativitätstheorie über Schwarze Löcher zu sprechen.

Und dies geschah zur Zeit von I. Newton, der, wie jeder weiß, das Gesetz der universellen Gravitation entdeckte. Nach diesem Gesetz unterliegt alles der Schwerkraft, selbst ein Lichtstrahl wird im Anziehungsfeld massiver Körper abgelenkt. Tatsächlich beginnt die Geschichte der Schwarzen Löcher in der wissenschaftlichen Welt mit dem Bewusstsein dieser Tatsache.

Es begann mit der Arbeit des englischen Priesters und Geologen John Michell, der in seinem Artikel auf der Grundlage von Überlegungen zum Verhalten einer Kanonenkugel in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit zu der Schlussfolgerung über die Möglichkeit der Existenz von Schwarzen Löchern kam. Daraus kam er zu dem Schluss, dass es einen sehr kleinen, aber sehr schweren Stern geben könnte und dass seine „Fluchtgeschwindigkeit“ größer als die Lichtgeschwindigkeit sein würde; dann wird das Licht von seiner Oberfläche den Beobachter nicht erreichen und er kann nur durch die Kraft seiner Anziehung wahrgenommen werden. Auf den ersten Blick glänzt der Denkgang nicht mit eiserner Logik, aber vielleicht ist dies genau der Fall, wenn versucht wird, eine intuitive Einsicht in das Gefüge der Logik zu kleiden, das dieses Mal aufgrund eines Mangels ziemlich löchrig war wissenschaftlicher Erkenntnisse.

Der berühmte Franzose Pierre Laplace schrieb 1795 in seinem Buch „Exposition of the World System“:

„Ein leuchtender Stern mit einer Dichte, die der der Erde entspricht, und einem Durchmesser, der 250-mal größer ist als der Durchmesser der Sonne, lässt aufgrund seiner Schwerkraft keinen einzigen Lichtstrahl zu uns gelangen; Daher ist es möglich, dass sich die hellsten Himmelskörper im Universum aus diesem Grund als unsichtbar erweisen.“ Laplace hat seine brillante Aussage in keiner Weise bewiesen, er wusste es einfach. Ohne Berechnungen, Formeln und andere Beweise nimmt die wissenschaftliche Welt solche grundlegenden Dinge jedoch nicht ernst. Laplace musste hart arbeiten und einige Jahre später gab er seiner Vorhersage eine wissenschaftliche Grundlage, die auf dem gleichen klassischen Newtonschen Gesetz der universellen Gravitation basierte. Diese Beweise können auch nicht als streng angesehen werden, da wir bereits wissen, dass Newtons Gesetze auf der Skala des Universums und der Quantenmechanik nicht vollständig der Realität entsprechen. Damals war jedoch Newtons Theorie am weitesten fortgeschritten; die Wissenschaft konnte nichts Besseres bieten, und deshalb mussten Wissenschaftler die Wahrheit dort suchen, wo es Licht gab – unter der Laterne der klassischen Gesetze der Mechanik.

Schwarze Löcher im geheimnisvollen Licht der Mystik

Diejenigen, die sich für okkultes Wissen interessieren und praktizierende Magier und Zauberer sind, wissen, dass, wenn ein Objekt existiert, auch Informationen über es existieren, unabhängig davon, ob seine Anwesenheit in der Natur entdeckt wurde oder noch nicht. Beispiel: Das elektromagnetische Feld existierte, bevor Wissenschaftler darüber schrieben.

Okkulte Wissenschaftler unterscheiden sich von materialistischen Wissenschaftlern darin, dass sie es nicht eilig haben, ihr Wissen zu veröffentlichen, in der Hoffnung, einen Nobelpreis und die Anerkennung einer dankbaren Menschheit zu erhalten. Aus irgendeinem Grund, der für Normalsterbliche unverständlich ist, verschlüsseln sie sorgfältig, was sie aus dem kosmischen Informationsspeicher herausgefunden haben, und übermitteln es heimlich an speziell ausgewählte Eingeweihte. Dieses Wissen dringt jedoch auf die eine oder andere Weise in Form unverständlicher Symbole, Legenden, Märchen usw. in die Welt ein.

Der berühmte okkulte Schriftsteller Gustav Meyrink hat eine Kurzgeschichte „The Black Ball“, aus der unten ein Auszug wiedergegeben ist:

„Der samtschwarze runde Körper hing regungslos im Raum.

Im Allgemeinen sah dieses Ding überhaupt nicht wie eine Kugel aus, sondern eher wie ein klaffendes Loch. Das war nichts weiter als ein echtes Loch.

Es war absolutes, mathematisches Nichts!

Und so geschah es – sofort war ein scharfes Heulen zu hören, das immer lauter wurde – die Luft der Halle begann vom Ball angesaugt zu werden. Papierfetzen, Handschuhe, Damenschleier – alles rauschte mit dem Strom dahin.

Und als einer der zivilen Milizionäre seinen Säbel in das schwarze Loch steckte, verschwand die Klinge darin, als hätte sie sich aufgelöst.
.......
Die Menge, die nicht verstand, was geschah, und nur ein schreckliches, immer lauter werdendes Gebrüll hörte, stürmte aus Angst vor einem unerklärlichen Phänomen davon.
Nur zwei Indianer blieben übrig.

Das gesamte Universum, das Brahma geschaffen hat, das Vishnu unterstützt und Shiva zerstört, wird nach und nach in diesen Ball fallen, verkündete Rajendralalamitra feierlich. - Das ist das Problem, das wir verursacht haben, Bruder, als wir in den Westen gingen!

Na und? - Gosain murmelte. „Eines Tages sind wir alle dazu bestimmt, in diese Welt zu gehen, die die Negation des Seins darstellt.“

Wie lautet die genaue Beschreibung der Eigenschaften? schwarzes Loch nach modernen Vorstellungen! Und diese Geschichte wurde bereits vor dem Aufkommen von A. Einsteins Relativitätstheorie geschrieben ...

Ich möchte auch hinzufügen, dass in der Geschichte die schwarze Kugel als materielle Verkörperung der Gedankenform eines der Anwesenden erscheint ... Verbirgt sich hier nicht der Hinweis des Okkultisten auf die Gründe für die Entstehung von Schwarzen Löchern?
Moderne Vorstellungen über die Eigenschaften eines Schwarzen Lochs.

Was sagt die moderne Physik über die Eigenschaften von Schwarzen Löchern? Es stellt sich heraus, dass ein Schwarzes Loch nur durch einen Parameter bestimmt wird – die Masse. Darüber hinaus ist es praktisch unzerstörbar. Wenn zum Beispiel jemand auf die Idee kommt, mit Atomwaffen darauf zu schießen, um es irgendwie zu verändern oder „in Stücke zu reißen“, dann wird seine Masse einfach um die Masse dieser Bomben zunehmen und das war's. Das Schwarze Loch wird einfach massereicher. Es stellte sich jedoch heraus, dass nicht alles so einfach ist. Das Schwarze Loch ist nicht nur ein gefräßiges Monster, das alles und jeden verschlingt. Aufgrund der gemischten Hawking-Strahlung kann es nach und nach „verdampfen“. Das heißt, ein Schwarzes Loch kann jeden Körper, der in es gelangt, in Informationen umwandeln und diese in Form eines Stroms verschiedener Strahlungen und Quarks „zurückgeben“. Solche Objekte wurden von Astronomen entdeckt und werden Pulsare genannt. Somit können wir zu dem Schluss kommen, dass Schwarze Löcher zeichnen sich nicht nur durch ihre Masse aus, sondern auch durch die darin enthaltenen Informationen.

Wie entstehen Schwarze Löcher?

Schwarze Löcher entstehen aus sehr großen und schönen Sternen – Roten Riesen, deren Masse die der Sonne um mehr als das Zehnfache übersteigt. Die Entwicklung solcher Sterne erfolgt sehr schnell. Nach mehreren Millionen Jahren „verbrennt“ der gesamte Wasserstoff und verwandelt sich in Helium, das wiederum durch die Verbrennung in Kohlenstoff, Kohlenstoff in andere, schwerere Elemente usw. umgewandelt wird. Auch die Geschwindigkeit der Transformationen nimmt zu. Schließlich erscheinen Eisenatome.

Zu diesem Zeitpunkt stellt der Sternkernreaktor den Betrieb ein. Aus Eisenkernen wird keine Energie mehr freigesetzt. Sie beginnen selbst, Elektronen aus dem umgebenden Gas einzufangen. Der zentrale Bereich des Sterns, der aus gasförmigem Eisen besteht, beginnt aufgrund der Verdichtung und Aufnahme von Elektronen durch die Eisenkerne zu schrumpfen. Schließlich bildet sich im Zentrum des Sterns ein dichter Eisenkern. Dann hängt alles davon ab, wie viel Eisen in diesem Stern steckt. Wenn seine Masse 1,5 Sonnenmassen beträgt, beginnt ein irreversibler Prozess, der zum Kollaps führt.

Tatsache ist, dass die Eisenatome so fest aneinander gepresst werden, dass sie einfach abgeflacht werden. Protonen und Elektronen verbinden sich zu Neutronen. Bei der Verbindung von Protonen und Elektronen wird eine unglaubliche Energiemenge freigesetzt, die den äußeren Teil des Sterns zerstreut. Dann können Sie eine Supernova-Explosion beobachten, die das Ende des Sterns bedeutet. Anstelle des massiven Riesen bleibt nach der Explosion ein Neutronenkern zurück. Weitere Entwicklungen führen unweigerlich zur Entstehung eines Schwarzen Lochs.

Chandrasekhar-Grenze und Schwarzschild-Radius.

Dies ist die klassische Art und Weise, wie Schwarze Löcher entstehen. Ein Neutronenstern kann von einem Weißen Zwerg stammen – einem Stern aus der Klasse der sehr dichten und heißen Sterne. Dabei spielt auch die Zahl von 1,4 Sonnenmassen, die Chandrasekhar-Grenze, eine große Rolle. Sobald die Masse des Weißen Zwergs diesen Wert erreicht, beginnt der oben beschriebene Prozess des „Kollapses“ des Sterns. Ein Weißer Zwerg verwandelt sich in einer Minute in einen Neutronenstern.

Jeder Lichtstrahl, der von der Oberfläche eines solchen Sterns austritt, wird im Raum gebogen; er bewegt sich nahezu parallel zur Oberfläche des Sterns. Mehrmals spiralförmig um ihn herum kann der Strahl in den Weltraum entweichen. Stellen wir uns nun einen Neutronenstern mit einer Masse von drei Sonnen und einem Radius von 8,85 km vor. In diesem Fall kann kein einziger Strahl die Oberfläche des Sterns verlassen; er wird im Feld des Sterns so gebogen, dass er zurückkehrt. Das sind sie, schwarze Löcher!

Der Radius, auf den ein Körper komprimiert werden muss, damit Licht ihn nicht verlassen kann, wird Schwarzschildradius oder Ereignishorizont genannt. Willst du ein Schwarzes Loch werden? Dann müssen Sie auf 0,000 schrumpfen ... nur 21 Dezimalzentimeter und niemand wird Sie sehen! Aber Ihre Masse wird bleiben – schalten Sie Ihre Fantasie ein und stellen Sie sich vor, was Sie in einem solchen Zustand tun könnten. Es wäre wahrscheinlich leicht, durch die Erde bis ins Zentrum zu sickern ... Aber kehren wir in den Weltraum zurück.

Weiße und graue Löcher .

Ein Weißes Loch ist ein Objekt, das das Gegenteil eines Schwarzen Lochs ist. Die Materie des Weißen Lochs wird herausgedrückt und im Weltraum verteilt. Wenn die Materie nicht komprimiert wird, sondern sich unter der Schwarzschild-Kugel ausdehnt, dann ist dieses Objekt ein Weißes Loch. Graue Löcher vereinen die Eigenschaften schwarzer und weißer Löcher.

Der Begriff „Weißes Loch“ tauchte 1969 auf einem Symposium über relativistische Astrophysik auf. Der berühmte englische Wissenschaftler R. Penrose sprach auf diesem Symposium mit einem Bericht „Schwarze Löcher und weiße Löcher“. Ya. B. Zeldovich und I. D. Novikov führten 1971 das Konzept des „Grauen Lochs“ ein.

Die Art der Entstehung massereicher Schwarzer Löcher ist jetzt klar. Massereiche Sterne, die ihren Kernbrennstoff verbrauchen und sich zusammenziehen, müssen zwangsläufig ihren Gravitationsradius erreichen und sich in Schwarze Löcher verwandeln. Damit sich auf diese Weise ein Schwarzes Loch bilden kann, muss die Masse des Sterns mindestens doppelt so groß sein wie die Masse der Sonne. Die Schwerkraft eines weniger massereichen Körpers reicht nicht aus, um ein Schwarzes Loch zu bilden.

PULSARE.

Pulsare sprechen von Schwarzen Löchern.

Im Jahr 1967 wurden Pulsare entdeckt – Neutronensterne, die eng gerichtete Elementarteilchenströme aussenden. Diese Strahlungen sind periodische Impulse des elektromagnetischen Spektrums. Erstmals wurden sie als Radioemissionen erfasst. Ihre klare Periodizität ließ Astronomen, die diese Impulse entdeckten, glauben, dass die Signale von „kleinen grünen Männchen“ – Außerirdischen – gesendet wurden, um den lang erwarteten Kontakt mit Erdbewohnern herzustellen. Sie klassifizierten sofort alles und begannen, die Nachricht zu entschlüsseln. Als Ergebnis der Forschung, bestätigt durch andere Fakten, wurde der Schluss gezogen, dass diese Signale zu einem rotierenden Neutronenstern oder Schwarzen Loch gehören. Aufgrund der Periodizität ihrer Pulse wurden diese kosmischen Objekte Pulsare genannt.

Wie entkommt die im Röntgenspektrum sichtbare Strahlung der Umarmung eines Schwarzen Lochs? Es wird angenommen, dass Neutronen auf der Oberfläche eines Pulsars nicht so stabil sind. Sie können sogar in Protonen und Elektronen zerfallen, die wiederum andere Elementarteilchen hervorbringen. In einem starken Magnetfeld werden Elektronen entlang der Kraftlinien beschleunigt und entweichen an den Polen des Pulsars, wo die Schwerkraft am geringsten ist, in den Weltraum. Diese Darstellung erklärt die Periodizität der gesendeten Impulse. Andererseits kann ein Schwarzes Loch durch die Emission von Elementarteilchen allmählich verdampfen. Bisher wurden im Weltraum keine Spuren verdampfter Schwarzer Löcher gefunden.

Schwarze Löcher verschlingen Sternmaterie

Doch mit Hilfe eines Röntgenteleskops wurde entdeckt, wie sich stellares Gas in Form einer leuchtenden Wolke vom Stern löste und in eine dunkle Region des Weltraums floss, wo es unsichtbar wurde, also verschwand. Die Schlussfolgerung liegt auf der Hand.

Dieser Stern näherte sich auf seiner Reise durch die Galaxie dem Schwarzen Loch und befand sich in dessen Gravitationsfeld. Die ersten, die darauf zukrochen, waren die instabilsten Elemente des gefangenen Sterns – die stellare Oberflächenmaterie und das zirkumstellare Gas. Die gasförmige Substanz nähert sich beim Erhitzen spiralförmig dem Schwarzen Loch und markiert so dessen Standort. Diese Region wird „Akkretionsscheibe“ genannt und ähnelt in ihrem Aussehen stark einer Spiralgalaxie.

QUASARE.

Das Licht von Quasaren weist auf Schwarze Löcher hin.

Im Jahr 1963 wurden Quasare (quasi-stellare Quellen) entdeckt – die stärksten Radioemissionsquellen im Universum mit einer Leuchtkraft, die hundertmal größer als die Leuchtkraft von Galaxien und zehnmal kleiner als diese ist. Es wurde angenommen, dass Quasare die Kerne neuer Galaxien darstellen und der Prozess der Galaxienentstehung daher bis heute andauert.

Auch die hellsten entdeckten Objekte im Universum, Quasare, verdanken ihren Ursprung Schwarzen Löchern. Besonders massereiche Schwarze Löcher ziehen nahegelegene kosmische Objekte so stark an, dass sie, wenn sie sich in einer Menge nähern, wie zehn Galaxien zusammen zu leuchten beginnen. Der Quasar hat eine variable Helligkeit, die wahrscheinlich der periodischen Rotation des riesigen Neutronensterns entspricht, um den er entstanden ist. Allerdings kann noch niemand genau sagen, was Quasare sind.

Ich möchte auf eine interessante Tatsache hinweisen. Als aus Einsteins Relativitätstheorie auf die Existenz von Schwarzen Löchern geschlossen wurde, suchten viele Astronomen eifrig im Kosmos nach einer Bestätigung dieser Annahme. Und sie fanden genügend Fakten und Objekte, um diese Theorie zu bestätigen. Derzeit, da sich genügend Fakten und Beobachtungen angesammelt haben, die auf die Anwesenheit von Schwarzen Löchern im Weltraum hinweisen, wird ihre Existenz von vielen Astronomen in Frage gestellt. Daher sind Vertreter des Homo Sapiens wie Schwarze Löcher die mysteriösesten Objekte im Universum.

ABSCHLUSS

Nach getaner Arbeit können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen:

Der Kenntnisstand über das Universum ist äußerst gering.

Himmelskörper ähneln Lebewesen: Sie haben ihre eigenen Entwicklungsstadien, Zeichen, die das Alter eines bestimmten Himmelskörpers bestimmen.

Das Universum entwickelt sich weiter; gewalttätige Prozesse haben in der Vergangenheit stattgefunden, finden jetzt statt und werden auch in Zukunft stattfinden.

Die Bedeutung dieses Themas in der Naturwissenschaft liegt auf der Hand – es bestimmt alles. Das Universum ist der Anfang, die Fortsetzung und das Ende von allem (obwohl wir sagen können, dass das Universum kein Ende hat, sondern von Zeit zu Zeit einfach wiedergeboren wird). Die Erforschung des Weltraums veränderte das Weltbild des Menschen und beeinflusste die weitere wissenschaftliche Tätigkeit.

REFERENZLISTE

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Das Universum ist eine Ansammlung von Galaxien, ihren Clustern, Sternen, Planeten, Planetoiden, Kometen, Asteroiden, kosmischem Staub und Gasen, aller dem Menschen bekannten Materie (sichtbar und dunkel), Energie (einschließlich Dunkelheit) und Strahlung. In diesem Blog werde ich am häufigsten über das Universum als Gegenstand astronomischer und kosmologischer Studien sprechen. Im visuellen Sinne gibt es im Universum mehr dunkle als helle Bereiche. Einer Version zufolge ist das sichtbare Universum eine Kugel, eine Kugel mit einem Durchmesser von 90-93 Milliarden Lichtjahren. Einer anderen zufolge handelt es sich um eine Scheibe mit etwa demselben Durchmesser. Auf jeden Fall handelt es sich um riesige Entfernungen. Das Universum ist multizentrisch und heterogen. Im Universum gibt es etwa 170 Milliarden Galaxien, die sich an manchen Orten in großen Galaxienhaufen versammeln. An anderen Orten gibt es Lücken. Aber es gibt kein einziges Zentrum der Ansammlung von Materie und Energie, es gibt kein einziges Zentrum, von dem aus es sich nach dem Urknall ausdehnt.

Das Universum besteht aus Materie und Energie. Das Universum expandiert immer schneller. Die Expansion führte dazu, dass es mehr Hohlräume als Ansammlungen von Materie und Energie gab. Die Dichte der Materie im Universum beträgt 10 −29 g/cm 3 (zum Vergleich: Die Dichte von reinem Wasser unter normalen Bedingungen beträgt 1 g/cm 3). Das Universum ist etwa 13,73 Milliarden Jahre alt, seine Durchschnittstemperatur beträgt -270 °C und nimmt ab, wenn die Sterne abkühlen. Nach modernen Vorstellungen hatte das Universum einen Anfang und wird auch ein Ende haben. Alle Formationen und kosmischen Körper im Universum bewegen sich mit enormer Geschwindigkeit. Das Universum verändert sich ständig: Galaxien, Sterne und Planeten werden darin geboren und zerstört. Im gegenwärtigen Lebensstadium gibt es im Universum Grenzen, die der Mensch nicht überwinden kann – zum Beispiel die Lichtgeschwindigkeit und den absoluten Temperaturnullpunkt.

Wie das Universum untersucht wurde

Seit jeher beschäftigen sich die Menschen damit, wie die Welt funktioniert, wo ihre Grenzen liegen, welche Kräfte in ihr wirken und siegen. Weltraumpioniere erkundeten als erste unser Sonnensystem. Dann entdeckten sie Galaxien und dann ihre Haufen. Nach modernen Theorien haben Raum und Zeit ihre eigenen Grenzen, aber wir studieren sie nach und nach und erweitern so unser Verständnis der Welt. Vielleicht werden diese Grenzen im Laufe unseres Studiums erweitert und einige Einschränkungen werden aufgehoben.

Die alten Griechen waren die ersten, die die Grenzen unserer Welt systematisch untersuchten. Da sie die Bewegung der Erde um die Sonne und ihre Bewegung innerhalb der Galaxie mit dem gesamten Sonnensystem nicht spürten, betrachteten sie die Erde als das bewegungslose Zentrum des Universums, um das sich die Sterne, die Sonne und der Mond bewegen. Die Griechen wussten, dass Gegenstände, die über den Boden gehoben wurden, herunterfallen. Um zu verhindern, dass die Erde fällt, muss sie auf etwas ruhen. Thales von Milet hielt den Weltozean für eine solche Stütze, Anaximenes die komprimierte Luft. Anaximander von Milet, Parmenides und Ptolemäus glaubten, dass die Erde keine Stütze habe, da sie im Zentrum des Universums liege und es keinen Grund gebe, irgendwohin zu fallen. Auch hinsichtlich der Form der Erde gingen ihre Ansichten auseinander. Anaximander betrachtete die Erde als zylindrisch, Leucippus als flach. Es war Pythagoras, der als erster vermutete, dass die Erde eine Kugel ist. Auch Platon und Aristoteles glaubten. Ihre Vorstellungen von der Welt wurden für viele Jahrhunderte zur Grundlage für Wissenschaftler. Obwohl es unter den griechischen Wissenschaftlern bereits diejenigen gab, die versuchten, die Sonne in den Mittelpunkt der Welt zu stellen. Aber sie waren in der Minderheit. Auch griechische Philosophen versuchten zu erklären, aus welchen Elementen die Welt besteht. Aristoteles sagte, der Himmel sei eine Kuppel, auf der die Sterne befestigt seien. Der Raum der Kuppel ist in die sublunare und supralunare Welt unterteilt. Sublunarlicht enthält 4 Hauptelemente – Erde, Wasser, Wind und Feuer. Das supralunare Licht ist der Ort, an dem sich das fünfte Element (Äther) befindet und wo die Götter leben. Aber die antiken griechischen Götter waren im Gegensatz zum christlichen Gott nicht geneigt, sich in die Angelegenheiten der Wissenschaftler einzumischen. Griechische Wissenschaftler stritten auch darüber, was näher an der Erde liegt – die Sonne, der Mond oder die Sterne, woher Meteoriten kommen. Anaxagoras kam zu dem Schluss, dass Meteoriten aus demselben Material wie die Erde bestehen. Die Griechen betrachteten die anderen Planeten des Sonnensystems als Gottheiten. Trotz des Irrtums des geozentrischen Weltmodells legten Anaxagoras und andere Philosophen den Grundstein für die moderne Astronomie.

Aristoteles Pythagoras

Im Mittelalter griff die christliche Kirche ernsthaft in die europäische Astronomie ein. Anstelle wissenschaftlicher Argumente akzeptierte sie die Meinungen von Theologen und bewertete sie nach ihrem Nutzen für die Harmonie der Überzeugungen und nicht nach ihrer Logik und Evidenz. Nach dem 2. Jahrhundert v. Chr. wurde die Mystik oder der religiöse Dogmatismus in der Philosophie vorherrschend, sodass die Astrologie die Astronomie ablöste. Der Anthropozentrismus des christlichen Glaubens, der darin bestand, dass die Erde von Gott für die Menschen geschaffen wurde, akzeptierte das geozentrische System viel stärker. Auch mittelalterliche Astronomen in Indien, Judäa, lateinischen Ländern und im islamischen Osten stützten sich häufiger auf die Werke von Aristoteles und Ptolemäus. Der Niedergang der mittelalterlichen europäischen Wissenschaft erlaubte es den Wissenschaftlern nicht, die Arbeiten der Griechen nicht nur mathematisch zu widerlegen, sondern sie auch nur einfach zu verstehen. Das geozentrische System existierte viele Jahrhunderte lang, bis der polnische Astronom Nikolaus Kopernikus erneut selbstbewusst das heliozentrische System der Welt erklärte. Er sagte deutlich, dass sich die Erde an einem Tag um ihre Achse und in einem Jahr um die Sonne dreht. Das neue System erklärte leicht die bisher unverständliche rückläufige Bewegung von Planeten (wenn ein Planet irgendwann beginnt, sich in die entgegengesetzte Richtung über den Himmel zu bewegen). Von diesem Moment an begann eine neue wissenschaftliche Revolution.

Kopernikus

Nikolaus Kopernikus glaubte, dass sich die Erde und andere Planeten im Sonnensystem gleichmäßig um die Sonne bewegen. Er skizzierte seine Theorie im Buch „Über die Rotation der Himmelssphären“ von 1543. Er berechnete relativ eindeutig die Entfernung von der Sonne zu den Planeten des Sonnensystems.

Das berühmte Gemälde von J. Matejko. 1873

Nikolaus Kopernikus auf der polnischen 1000-Zloty-Banknote

Im Jahr 1572 leuchtete am Himmel eine Supernova (Tycho Brahe) auf. Sie war sogar tagsüber sichtbar. Als Thomas Digges (Oxford, England) sie ansah, bezweifelte er, dass der Himmel eine Kugel sei. Der neue Star war eindeutig darüber hinaus. Dennoch war es notwendig, das Fehlen des „Firmaments“ zu begreifen und das geo-heliozentrische Zwischensystem der Welt aufzugeben. Die bedeutendsten Beiträge zu diesen Prozessen waren Johannes Kepler und Galileo Galilei. Johannes Kepler bewies, dass sich die Sonne im geometrischen Zentrum des Stern-Planeten-Systems befindet. Er verstand auch, wie die Umlaufperioden der Planeten und die Größe ihrer Umlaufbahnen zusammenhängen: Die Quadrate der Umlaufperioden der Planeten verhalten sich wie die Kuben der großen Halbachsen ihrer Umlaufbahnen. Basierend auf diesen Entdeckungen wurden neue, genauere Tabellen der Planetenbewegung erstellt.

Zur gleichen Zeit arbeitete auch der italienische Physiker, Mathematiker, Astronom und Philosoph Galileo Galilei mit Johannes Kepler. Er war der erste, der ein Teleskop zur Beobachtung von Himmelskörpern nutzte. Als er 1609 die Milchstraße durch ein Teleskop betrachtete, sah er, dass sie aus einzelnen Sternen entstand. Er beschrieb Berge auf dem Mond und 4 Satelliten des Jupiter. Seine Entdeckungen beschrieb er in seinem Werk „Starry Messenger“ (1610). Seine Entdeckungen machten den Bau von Teleskopen populär und versetzten gleichzeitig der Astrologie einen schweren Schlag, indem sie einige ihrer Traditionen zerstörten. Galileo entdeckte die Phasen der Venus, Flecken auf der Sonne (beschrieben im Buch Letters on Sunspots) und die Rotation der Sonne um ihre Achse. Mit seinen Entdeckungen und seinem kontroversen Charakter machte er sich in kirchlichen Kreisen viele Feinde und wurde von der Inquisition der Ketzerei beschuldigt. Im Jahr 1616 bezeichnete Papst Paul V. den Heliozentrismus offiziell als gefährliche Häresie. Kopernikus‘ Buch „Über die Rotation der Himmelssphären“ wurde in die Liste der verbotenen Bücher aufgenommen. Galileis Autorität schützte ihn vor Verfolgung, aber er konnte die Werke des Kopernikus nicht mehr offen verteidigen. Galilei machte einen Fehler bei der Interpretation von Kometen, da er sie als optische Phänomene betrachtete. Aber auch dieser Fehler trug zur Weiterentwicklung der Wissenschaft, zum Verständnis der Relativität von Bewegung und Trägheit bei.

Isaac Newton beendete die mehr als anderthalb Jahrhunderte andauernde Debatte über die Gültigkeit des heliozentrischen Systems. 1687 leitete er die Keplerschen Gesetze aus dem Gesetz der universellen Gravitation ab.

Ende des 18. Jahrhunderts schufen William und Caroline Herschel eine neue Generation von Teleskopen. Sie nahmen das Teleskop von Isaac Newton als Grundlage, ersetzten jedoch die Glasspiegel durch Metallspiegel. Mit einem neuen Teleskop entdeckte William Herschel am 13. März 1781 Uranus, wofür er den Ehrentitel eines königlichen Astronomen erhielt. 1785 veröffentlichte er die erste Karte der Galaxis. 1789 entdeckte der Astronom die Saturnmonde Mimas und Enceladus, dann die Uranusmonde Titania und Oberon. Sein Talent verdanken wir auch der Entdeckung der Infrarotstrahlung (im Folgenden IR genannt). Er sah auch Nebel, konnte sie aber nicht erklären.

Astronomen arbeiteten weiterhin daran, die Entfernung zu den Sternen zu messen. Mit der Parallaxenmethode wurde die Entfernung von der Erde zur Sonne genau gemessen, es stellte sich jedoch heraus, dass diese Methode auf eine Entfernung von 300 Millionen km beschränkt war. Eine andere Methode war erforderlich. Es wurde von Henrietta Leavitt, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin an der Harvard University, vorgeschlagen. Sie machte eine Entdeckung: Die Helligkeit eines Sterns hängt von der Entfernung zu ihm ab. Dies half dabei, die Entfernung zu vielen Sternen und Nebeln zu messen. Ein Asteroid und ein Krater auf dem Mond wurden zu Ehren von G. Leavitt benannt.

Später erfuhren sie, dass das Universum mit dem Urknall begann und dass die Galaxie kein Streifen aus Sternen ist, sondern eine Scheibe, die sich ständig und schnell dreht. Auch das Sonnensystem ist eine konventionelle Scheibe innerhalb einer Galaxie. Es war einmal eine echte Scheibe aus Staub und Gas. Die Sonne und die Planeten des Sonnensystems bildeten eine scheibenförmige Wolke aus Gasen und Staub. Und die Umlaufbahnen aller Planeten des Sonnensystems liegen jetzt in der Ebene der konventionellen Scheibe. Die Orbitalbewegung gleicht die Schwerkraft und die Kraft der Explosion von Geburt an im Zentrum der Sonnenscheibe aus. Die Flugbahn der Planetenbewegung unterliegt denselben physikalischen Gesetzen wie die Bewegung von Objekten in unserem Makrokosmos. Im Mikrokosmos, auf der Ebene der Elementarteilchen, gelten andere Gesetze. Ich werde später mehr darüber sprechen. Hier ist es angebracht, ein wenig über Edwin Hubble zu sprechen.

Der Astronom Edwin Hubble machte mehrere wichtige Entdeckungen. Er entdeckte, dass es im Universum nicht nur eine Galaxie gibt, sondern viele. Er machte diese Entdeckung mit dem 100-Zoll-Hooker-Teleskop am Mount Wilson Observatory (Los Angeles, Kalifornien, USA). Er erkannte, dass die Cepheiden (pulsierende variable Sterne), die er in den Andromeda- und Triangulum-Nebeln identifizierte, zu weit entfernt waren, um Teil der Milchstraße zu sein. Diese Cepheiden wurden später Hubble-Cepheiden genannt. E. Hubbles Beschreibung des Andromeda-Nebels half später dabei, die Größe des Universums zu bestimmen.

Die zweite wichtige Entdeckung war, dass sich die meisten Galaxien voneinander entfernen. Es stellte sich heraus, dass sich mehrere Galaxien in unsere Richtung bewegen und innerhalb des berechneten Zeitrahmens diese Galaxien mit der Milchstraße kollidieren werden. Aber alle anderen Galaxien entfernen sich schnell von uns. Darüber hinaus entfernen sich Galaxien umso schneller von uns, je weiter sie von uns entfernt sind. Aber wie hat er es bewiesen? E. Hubble untersuchte die Bewegung von Galaxien und zeichnete ihre Lichtwellen auf. Kommt eine Galaxie näher, verdichten sich ihre Lichtwellen und werden blau. Wenn sie entfernt werden, dehnen sich die Wellen aus und werden rot. Das Phänomen der Änderung der Länge und damit der Farbe von Wellen wird als Doppler-Effekt bezeichnet. Die „Rotverschiebung“ des Spektrums zeigte, dass sich die meisten Galaxien voneinander entfernen. Dies bestätigt übrigens auch, dass der Urknall wirklich stattgefunden hat.

Im Jahr 1998 wurde ein Artikel veröffentlicht, in dem nachgewiesen wurde, dass die Expansionsrate des Universums aufgrund dunkler Energie zunimmt. Wenn wir leben, werden wir in 100 Milliarden Jahren nur noch seltene Sterne in der Milchstraße sehen, und das Universum um uns herum wird dunkel und leer sein.

Das Universum besteht aus denselben 92 chemischen Elementen, die im Periodensystem von D.I. enthalten sind. Mendeleev - von Wasserstoff +1 bis Uran +92. Die Eigenschaften chemischer Elemente hängen von der Seriennummer (Ladung) ab. Diese Abhängigkeit wird heute wie folgt definiert: Die Eigenschaften chemischer Elemente sowie die Formen und Eigenschaften der einfachen Stoffe und Verbindungen, die sie bilden, hängen periodisch von der Größe der Ladungen der Kerne ihrer Atome ab. Die Formenvielfalt der sichtbaren Materie wird auch durch die Fülle der Elemente bestimmt. Je höher er ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit chemischer Wechselwirkungen. Das häufigste Element im Universum ist Wasserstoff (75 %). Es folgen Helium (23 %), Sauerstoff (1 %), Kohlenstoff (0,5 %), Neon (0,13 %), Eisen (0,11 %), Stickstoff (0,1 %), Silizium (0,07 %), Schwefel ( 0,05 % usw. Die Fülle an Kohlenstoff sowie seine Fähigkeit, Ketten und Mehrfachbindungen zu bilden, erklären weitgehend die Gründe für die Entstehung kohlenstoffbasierten biologischen Lebens. Einige Elemente sind Bestandteile von Gasen, andere sind Halogene oder Metalle. Beispielsweise sind Ca +20 und Na +11 in ihrer reinen Form Silbermetalle. Aber normalerweise sehen wir sie nicht in dieser Form. Aber wenn wir über die Erde sprechen, dann ist klar, wie genau wir etwas über die Zusammensetzung des Bodens, der Atmosphäre, des Wassers in den Ozeanen usw. erfahren haben. Schon vor dem Flug zu den Planeten des Sonnensystems wussten Wissenschaftler: Die Atmosphäre der Venus ist mit Schwefel gefüllt und der Boden des Mars ist mit Eisen gefüllt. Als sie dort ankamen, wurde dies bestätigt und geklärt. Aber wir werden wahrscheinlich nicht einmal die nächsten Sternensysteme so schnell erreichen. Unser nächster Planet, Proxima Centauri, ist satte 4,22 Lichtjahre entfernt. Woher wissen wir also, aus welchen Elementen es besteht? Dank Spektralanalyse. Ihre Verbrennung ermöglichte die Untersuchung der einzelnen Spektren der Elemente. Barium brennt grün, Kupfer brennt blau, Strontium brennt rot. Damit haben wir eine weitere wichtige Frage zu den Primärelementen des Universums beantwortet. Es stimmt, damit waren die Fragen noch nicht zu Ende.

Das Universum erkunden 2

Bildung des Universums 3

Entwicklung des Universums 4

Galaxien und die Struktur des Universums 4

Galaxienklassifizierung 5

Struktur des Universums. 7

Fazit 9

Einführung

Viele Religionen, darunter jüdische, christliche und islamische, glaubten, dass das Universum erst vor kurzem von Gott erschaffen wurde. Beispielsweise berechnete Bischof Usher das Datum von viertausendvierhundert Jahren für die Erschaffung des Universums, indem er das Alter der Menschen im Alten Testament hinzufügte. Tatsächlich liegt das Datum der biblischen Schöpfung nicht weit vom Ende der letzten Eiszeit entfernt, als der erste moderne Mensch erschien.

Andererseits glaubten einige Menschen, zum Beispiel die griechischen Philosophen Aristoteles, Descartes, Newton und Galileo, lieber, dass das Universum existierte und immer hätte existieren sollen, das heißt für immer und unendlich. Und 1781 schrieb der Philosoph Immanuel Kant ein ungewöhnliches und sehr unklares Werk: „Kritik der reinen Vernunft“. Darin führte er gleichermaßen korrekte Argumente dafür an, dass das Universum einen Anfang hatte und dass es keinen Anfang hatte. Niemand im 17., 18., 19. oder frühen 20. Jahrhundert glaubte daran, dass sich das Universum im Laufe der Zeit entwickeln könnte. Newton und Einstein verpassten beide die Chance, vorherzusagen, dass sich das Universum entweder zusammenziehen oder ausdehnen könnte.

Das Universum erforschen

Der große deutsche Wissenschaftler und Philosoph Immanuel Kant (1724-1804) schuf das erste universelle Konzept des sich entwickelnden Universums, bereicherte das Bild seiner gleichmäßigen Struktur und stellte sich vor, dass das Universum in einem besonderen Sinne unendlich sei. Er begründete die Möglichkeiten und die erhebliche Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines solchen Universums allein unter dem Einfluss mechanischer Anziehungs- und Abstoßungskräfte. Kant versuchte, das weitere Schicksal dieses Universums auf allen seinen großen Ebenen herauszufinden, angefangen beim Planetensystem bis hin zur Welt des Nebels.

Der herausragende Mathematiker und Physiker-Theoretiker Alexander Friedman (1888-1925) enthüllte erstmals grundlegend neue kosmologische Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Nach Auftritten in den Jahren 1922–24. Er kritisierte Einsteins Schlussfolgerungen, dass das Universum endlich sei und die Form eines vierdimensionalen Zylinders habe. Einstein zog seine Schlussfolgerung auf der Grundlage der Annahme, dass das Universum stationär sei, doch Friedman zeigte, dass sein ursprüngliches Postulat unbegründet war.

Friedman gab zwei Modelle des Universums. Bald fanden diese Modelle überraschend genaue Bestätigungen in direkten Beobachtungen der Bewegungen entfernter Galaxien aufgrund des „Rotverschiebungseffekts“ in ihren Spektren.

Damit bewies Friedman, dass die Materie im Universum nicht ruhen kann. Mit seinen Schlussfolgerungen trug Friedman theoretisch zur Entdeckung der Notwendigkeit einer globalen Evolution des Universums bei.

Bildung des Universums

Moderne astronomische Beobachtungen deuten darauf hin, dass der Anfang des Universums vor etwa zehn Milliarden Jahren ein riesiger Feuerball war, heiß und dicht. Seine Zusammensetzung ist sehr einfach. Dieser Feuerball war so heiß, dass er nur aus freien Elementarteilchen bestand, die sich schnell bewegten und miteinander kollidierten.

Es gibt mehrere Evolutionstheorien. Die Theorie des pulsierenden Universums besagt, dass unsere Welt durch eine gigantische Explosion entstanden ist. Aber die Expansion des Universums wird nicht ewig so weitergehen, denn... Die Schwerkraft wird ihn aufhalten.

Nach dieser Theorie dehnt sich unser Universum seit der Explosion 18 Milliarden Jahre lang aus. In Zukunft wird sich die Expansion völlig verlangsamen und stoppen. Und dann beginnt das Universum zu schrumpfen, bis sich die Materie wieder zusammenzieht und es zu einer neuen Explosion kommt.

Stationäre Explosionstheorie: Demnach hat das Universum weder Anfang noch Ende. Sie bleibt die ganze Zeit im gleichen Zustand. Es bildet sich ständig ein neuer Strudel, der die Materie durch zurückweichende Galaxien ersetzt. Aus diesem Grund ist das Universum immer dasselbe, aber wenn sich das Universum, das mit einer Explosion begann, bis ins Unendliche ausdehnt, wird es allmählich abkühlen und vollständig verschwinden.

Doch bisher konnte keine dieser Theorien bewiesen werden, denn... Für mindestens einen von ihnen gibt es derzeit keine genauen Beweise.

Es lohnt sich jedoch, noch eine weitere Theorie (Prinzip) zu erwähnen.

Das anthropische (menschliche) Prinzip wurde erstmals 1960 von G. I. Iglis formuliert. , aber er ist sozusagen sein inoffizieller Autor. Und der offizielle Autor war ein Wissenschaftler namens Carter.

Das anthropische Prinzip besagt, dass das Universum so ist, wie es ist, weil es einen Beobachter gibt oder er in einem bestimmten Entwicklungsstadium erscheinen muss. Als Beweis führen die Schöpfer dieser Theorie sehr interessante Fakten an. Dies ist die Kritikalität fundamentaler Konstanten und die Koinzidenz großer Zahlen. Es stellt sich heraus, dass sie vollständig miteinander verbunden sind und die kleinste Änderung zu völligem Chaos führen wird. Die Tatsache, dass ein so offensichtlicher Zufall und man könnte sogar sagen, ein Muster existiert, gibt dieser sicherlich interessanten Theorie eine Chance zum Leben.

Entwicklung des Universums

Der Evolutionsprozess des Universums verläuft sehr langsam. Schließlich ist das Universum um ein Vielfaches älter als die Astronomie und die menschliche Kultur im Allgemeinen. Der Ursprung und die Entwicklung des Lebens auf der Erde sind nur ein unbedeutendes Glied in der Entwicklung des Universums. Und doch hat die Forschung unseres Jahrhunderts den Vorhang gelüftet, der die ferne Vergangenheit vor uns verbirgt.

Das Universum wird normalerweise in vier Zeitalter unterteilt: hadronisch, leptonisch, photonisch und stellar.

Galaxien und die Struktur des Universums

Galaxien sind seit den 20er Jahren unseres Jahrhunderts Gegenstand kosmogonischer Forschung, als ihre tatsächliche Natur zuverlässig festgestellt wurde. Und es stellte sich heraus, dass es sich dabei nicht um Nebel handelte, d.h. Keine Gas- und Staubwolken in unserer Nähe, sondern riesige Sternenwelten, die sehr weit von uns entfernt liegen. In den letzten Jahrzehnten haben Entdeckungen und Forschungen auf dem Gebiet der Kosmologie viel über die Vorgeschichte von Galaxien und Sternen geklärt, den physikalischen Zustand der verdünnten Materie, aus der sie in sehr fernen Zeiten entstanden sind. Die gesamte moderne Kosmologie basiert auf einer Grundidee – der Idee der Gravitationsinstabilität. Materie kann nicht gleichmäßig im Raum verteilt bleiben, da die gegenseitige Anziehung aller Materieteilchen dazu neigt, in ihr Konzentrationen bestimmter Größenordnungen und Massen zu erzeugen. Im frühen Universum verstärkte die Gravitationsinstabilität zunächst sehr schwache Unregelmäßigkeiten in der Verteilung und Bewegung der Materie und führte zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Entstehung starker Inhomogenitäten: „Pfannkuchen“ – Protocluster.

Offensichtlich aufgrund der Gravitationsinstabilität kam es auch zum Zerfall von Protohaufenschichten in getrennte Konzentrationen, was zur Entstehung von Protogalaxien führte. Es stellte sich heraus, dass viele von ihnen aufgrund des Wirbelzustands der Substanz, aus der sie gebildet wurden, schnell rotierten. Die Fragmentierung protogalaktischer Wolken aufgrund ihrer Gravitationsinstabilität führte zur Entstehung der ersten Sterne und die Wolken verwandelten sich in Sternsysteme – Galaxien. Protogalaxien mit schneller Rotation verwandelten sich in Spiralgalaxien, solche mit langsamer oder keiner Rotation jedoch in elliptische oder unregelmäßige Galaxien. Parallel zu diesem Prozess fand die Bildung einer großräumigen Struktur des Universums statt – es entstanden Superhaufen von Galaxien, die mit ihren Rändern eine Art Wabe bildeten.

Klassifizierung von Galaxien

Edwin Powell Hubble (1889-1953), ein herausragender amerikanischer Astronom und Beobachter, wählte die einfachste Methode zur Klassifizierung von Galaxien nach ihrem Aussehen. Und es muss gesagt werden, dass, obwohl andere Forscher später vernünftige Annahmen über die Klassifizierung machten, das ursprüngliche von Hubble abgeleitete System immer noch die Grundlage für die Klassifizierung von Galaxien bleibt.

In 20-30 Jahren. Im 20. Jahrhundert entwickelte Hubble die Grundlage für die strukturelle Klassifizierung von Galaxien – Riesensternsystemen, nach der drei Klassen von Galaxien unterschieden werden.

Spiralgalaxien

Spiralgalaxien zeichnen sich durch zwei relativ helle, spiralförmig angeordnete Zweige aus. Die Zweige entstehen entweder aus dem hellen Kern (mit S bezeichnet) oder aus den Enden der Lichtbrücke, die den Kern kreuzt (mit SB bezeichnet).

Spiralgalaxien sind vielleicht sogar die malerischsten Objekte im Universum. Typischerweise hat eine Galaxie zwei Spiralarme, die an gegenüberliegenden Punkten im Kern entstehen, sich auf ähnliche symmetrische Weise entwickeln und in gegenüberliegenden Regionen der Peripherie verloren gehen. Es gibt jedoch bekannte Beispiele für mehr als zwei Spiralarme in einer Galaxie. In anderen Fällen gibt es zwei Spiralen, die jedoch ungleich sind – eine ist viel weiter entwickelt als die zweite. Spiralgalaxien enthalten mehr lichtabsorbierendes Staubmaterial. Sie beträgt mehrere Tausendstel bis zu einem Hundertstel ihrer Gesamtmasse. Aufgrund der Konzentration der Staubmaterie in Richtung der Äquatorialebene bildet sie in Galaxien, die uns seitlich zugewandt sind und das Aussehen einer Spindel haben, einen dunklen Streifen.

Die repräsentative Galaxie M82 im Sternbild Ursa Major hat keine klaren Umrisse und besteht hauptsächlich aus heißen blauen Sternen und von ihnen erhitzten Gaswolken. M82 liegt 6,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Vor etwa einer Million Jahren ereignete sich in seinem zentralen Teil eine gewaltige Explosion, durch die es seine heutige Form erhielt.

Elliptische Galaxien

Elliptische Galaxien „elliptisch“ (bezeichnet mit E) – haben die Form von Ellipsoiden. Elliptische Galaxien sind äußerlich ohne Merkmale. Sie sehen aus wie glatte Ellipsen oder Kreise mit einer allmählichen kreisförmigen Helligkeitsabnahme von der Mitte zur Peripherie. In ihnen befindet sich in der Regel kein kosmischer Staub, was sie von Spiralgalaxien unterscheidet, in denen lichtabsorbierende Staubmaterie in großen Mengen vorhanden ist. Äußerlich unterscheiden sich elliptische Galaxien hauptsächlich durch ein Merkmal – mehr oder weniger Kompression.

Der repräsentative Ringnebel im Sternbild Leier liegt 2.100 Lichtjahre entfernt und besteht aus leuchtendem Gas, das den Zentralstern umgibt. Diese Hülle entstand, als ein alter Stern seine Gashülle abstreifte und in den Weltraum flog. Der Stern schrumpfte und bewegte sich in einen Zustand, der in seiner Masse mit der Sonne und in seiner Größe mit der Erde vergleichbar war.

Unregelmäßige Galaxien

Unregelmäßig (unregelmäßig) „unregelmäßig“ (bezeichnet mit I) – mit unregelmäßigen Formen. Die bisher aufgeführten Galaxientypen zeichneten sich durch Formsymmetrie und ein bestimmtes Mustermuster aus. Es gibt jedoch eine große Anzahl unregelmäßig geformter Galaxien. Ohne jegliches Strukturmuster.

Eine Galaxie kann eine unregelmäßige Form haben, weil sie aufgrund der geringen Materiedichte oder ihres jungen Alters keine Zeit hatte, die richtige Form anzunehmen. Es gibt noch eine andere Möglichkeit: Die Galaxie könnte aufgrund einer Verzerrung ihrer Form infolge der Interaktion mit einer anderen Galaxie unregelmäßig werden. Offenbar treten beide Fälle bei irregulären Galaxien auf, und die Unterteilung irregulärer Galaxien in zwei Untertypen könnte damit zusammenhängen.

Unregelmäßige Galaxien des Subtyps I zeichnen sich durch eine relativ große Oberfläche, Helligkeit und Komplexität der unregelmäßigen Struktur aus. Der französische Astronom Vacouleur entdeckte in einigen Galaxien dieser Unterart, beispielsweise den Magellanschen Wolken, Anzeichen einer zerstörten Spiralstruktur.

Unregelmäßige Galaxien des mit I II bezeichneten Subtyps zeichnen sich durch eine sehr geringe Oberfläche und Helligkeit aus. Diese Eigenschaft unterscheidet sie von Galaxien aller anderen Typen. Gleichzeitig verhindert es die Entdeckung dieser Galaxien, wodurch nur wenige relativ nahe gelegene Galaxien des Subtyps I II identifiziert werden konnten.

Vertreter unregelmäßiger Galaxien – die Große Magellansche Wolke. Sie befindet sich in einer Entfernung von 165.000 Lichtjahren und ist damit die uns am nächsten gelegene Galaxie relativ kleiner Größe, daneben befindet sich eine kleinere Galaxie – die Kleine Magellansche Wolke. Beide sind Satelliten unserer Galaxie.

Nachfolgende Beobachtungen zeigten, dass die beschriebene Klassifizierung nicht ausreicht, um die gesamte Vielfalt an Formen und Eigenschaften von Galaxien zu systematisieren. So wurden Galaxien entdeckt, die gewissermaßen eine Zwischenposition zwischen Spiral- und elliptischen Galaxien einnehmen (mit So bezeichnet). Diese Galaxien haben einen riesigen Zentralhaufen und eine umgebende flache Scheibe, aber keine Spiralarme.

Struktur des Universums.

Mit der Entstehung der Wasserstoffatome beginnt das Sternzeitalter, genauer gesagt das Zeitalter der Protonen und Elektronen.

Das Universum tritt in Form von Wasserstoffgas mit einer riesigen Menge an Licht und ultravioletten Photonen in das Sternzeitalter ein. Wasserstoffgas dehnte sich in verschiedenen Teilen des Universums unterschiedlich schnell aus. Auch seine Dichte war ungleich. Es bildete riesige Klumpen mit einer Länge von vielen Millionen Lichtjahren. Die Masse solcher kosmischen Wasserstoffklumpen war Hunderttausende oder sogar Millionen Mal größer als die Masse unserer heutigen Galaxie. Die Expansion des Gases innerhalb der Klumpen war langsamer als die Expansion des verdünnten Wasserstoffs zwischen den Klumpen selbst. Später entstanden aus einzelnen Gebieten mit Hilfe ihrer eigenen Schwerkraft Supergalaxien und Galaxienhaufen. Die größten Struktureinheiten des Universums – Supergalaxien – sind also das Ergebnis der ungleichmäßigen Verteilung von Wasserstoff, die in den frühen Stadien der Geschichte des Universums auftrat.

Die Sterne im Universum sind in riesigen Sternensystemen, sogenannten Galaxien, organisiert. Das Sternensystem, in dem sich unsere Sonne als gewöhnlicher Stern befindet, wird Galaxie genannt.

Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa 10 12 (Billionen). Die Milchstraße, ein leuchtend silberner Streifen aus Sternen, umgibt den gesamten Himmel und macht den größten Teil unserer Galaxie aus. Am hellsten ist die Milchstraße im Sternbild Schütze, wo sich die stärksten Sternenwolken befinden. Am gegenüberliegenden Teil des Himmels ist es am wenigsten hell. Daraus lässt sich leicht schließen, dass sich das Sonnensystem nicht im Zentrum der Galaxie befindet, die von uns aus in Richtung des Sternbildes Schütze sichtbar ist. Je weiter von der Ebene der Milchstraße entfernt, desto weniger schwache Sterne gibt es und desto weniger weit erstreckt sich das Sternensystem in diese Richtungen.

Die Abmessungen der Galaxie wurden durch die Anordnung der Sterne bestimmt, die in großer Entfernung sichtbar sind. Der Durchmesser der Galaxie beträgt ungefähr 3000 pc (Parsec (pc) – der Abstand, in dem die große Halbachse der Erdumlaufbahn, senkrecht zur Sichtlinie, in einem Winkel von 1'' sichtbar ist; 1 Parsec = 3,26 Lichtjahre = 206265 AE = 3* 10 13 km.) oder 100.000 Lichtjahre, aber es gibt keine klare Grenze.

Im Zentrum der Galaxie befindet sich ein Kern mit einem Durchmesser von 1000–2000 pc – ein riesiger, dichter Sternhaufen. Es befindet sich in einer Entfernung von fast 10.000 pc (30.000 Lichtjahren) von uns in Richtung des Sternbildes Schütze, ist jedoch fast vollständig von einem dichten Wolkenvorhang verdeckt, der visuelle und konventionelle fotografische Beobachtungen dieses interessantesten Objekts in der Welt verhindert die Galaxie.

Die Masse unserer Galaxie wird nun auf unterschiedliche Weise geschätzt und entspricht 2 * 10 11 Sonnenmassen (die Masse der Sonne beträgt 2 * 10 30 kg), und 1/1000 davon ist in interstellarem Gas und Staub enthalten. Im Jahr 1944 wurde V.V. Kukarin fand Hinweise auf die Spiralstruktur der Galaxie und es stellte sich heraus, dass wir zwischen zwei Spiralästen leben.

An manchen Stellen am Himmel kann man mit einem Teleskop und an manchen Stellen sogar mit bloßem Auge enge Gruppen von Sternen erkennen, die durch gegenseitige Schwerkraft verbunden sind, oder Sternhaufen.

Es gibt zwei Arten von Sternhaufen: offene und kugelförmige.

Neben Sternen umfasst die Galaxie auch diffuse Materie, also extrem diffuse Materie bestehend aus interstellarem Gas und Staub. Es bildet Nebel. Nebel sind diffus und planetarisch. Sie sind hell, weil sie von nahegelegenen Sternen beleuchtet werden.

Es gibt nichts Einzigartiges und Unnachahmliches im Universum in dem Sinne, dass es keinen solchen Körper, kein solches Phänomen darin gibt, dessen grundlegende und allgemeine Eigenschaften sich nicht in einem anderen Körper, durch andere Phänomene wiederholen würden.

Abschluss

Die Entdeckung verschiedener Evolutionsprozesse in verschiedenen Systemen und Körpern, aus denen das Universum besteht, hat es ermöglicht, die Muster der kosmischen Evolution auf der Grundlage von Beobachtungsdaten und theoretischen Berechnungen zu untersuchen.

Die Bestimmung des Alters von Weltraumobjekten und ihren Systemen gilt als eine der wichtigsten Aufgaben. Da es in den meisten Fällen schwierig ist, zu entscheiden, was unter dem „Geburtszeitpunkt“ eines Körpers oder Systems zu verstehen ist, werden zur Bestimmung des Alters zwei Parameter herangezogen:

die Zeit, während der sich das System bereits im beobachteten Zustand befand

die Gesamtlebensdauer eines bestimmten Systems ab dem Zeitpunkt seines Erscheinens

Offensichtlich kann das zweite Merkmal nur auf der Grundlage theoretischer Berechnungen ermittelt werden. Normalerweise wird der erste der angegebenen Werte als Alter und der zweite als Lebenszeit bezeichnet.

Die Tatsache der gegenseitigen Entfernung der Galaxien, aus denen die Metagalaxie besteht, weist darauf hin, dass sie sich vor einiger Zeit in einem qualitativ anderen Zustand befand und dichter war.

Unsere Tage werden zu Recht als das goldene Zeitalter der Astrophysik bezeichnet – bemerkenswerte und meist unerwartete Entdeckungen in der Welt der Sterne folgen nun einer nach der anderen. Das Sonnensystem ist in letzter Zeit Gegenstand direkter experimenteller und nicht nur beobachtender Forschung geworden. Flüge interplanetarer Raumstationen, Orbitallabore und Expeditionen zum Mond brachten viele neue spezifische Erkenntnisse über die Erde, den erdnahen Weltraum, Planeten und die Sonne.

Das Studium des Universums, und sei es nur des uns bekannten Teils, ist eine gewaltige Aufgabe. Es bedurfte der Arbeit vieler Generationen, um an die Informationen zu gelangen, über die moderne Wissenschaftler verfügen.

Prüfungsarbeit für die Lehrveranstaltung „Konzepte der modernen Naturwissenschaft“ ___________________________________________________________________________________

PLAN: Größen und Entfernungen Arten von Galaxien Elliptische Galaxien Spiralgalaxien Unregelmäßige Galaxien Nadelgalaxien Radiogalaxien

Bildungsministerium der Russischen Föderation Russische Staatliche Universität für innovative Technologien und Unternehmertum Nordzweig.

Ministerium für Bildung der Russischen Föderation, Prüfung der Fakultät für Management und Wirtschaftspolitik der Moskauer Staatlichen Offenen Universität

ERWEITERUNG DES UNIVERSUMS Wenn Sie in einer klaren, mondlosen Nacht in den Himmel schauen, werden Sie höchstwahrscheinlich die Planeten Venus, Mars, Jupiter und Saturn als die hellsten Objekte sehen. Darüber hinaus werden Sie eine große Anzahl von Sternen sehen, die unserer Sonne ähneln, sich aber viel weiter von uns entfernt befinden ...

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Ukraine Sekundarschule der Stufen I–III Nr. 83 in Donezk Zusammenfassung zur Disziplin: „Astronomie“ zum Thema: „Andere Sternensysteme – Galaxien“

Ministerium für höhere und sekundäre Sonderpädagogik der Republik Usbekistan Staatliche Technische Universität Taschkent, benannt nach Abu Rayhan Beruni

Der Sternenhimmel über ihnen ist für den Menschen seit langem ein Symbol der Ewigkeit und Unveränderlichkeit. Erst in der Neuzeit erkannten die Menschen, dass sich „Fixsterne“ tatsächlich bewegen, und zwar mit enormer Geschwindigkeit. Im 20. Jahrhundert gewöhnte sich die Menschheit an eine noch seltsamere Tatsache: Die Abstände zwischen Galaxien sind konstant ...

(Aufsatz für die 8. Klasse) Nebel sind Himmelsobjekte, die im Gegensatz zu Sternen wie Flecken aussehen. Die hellsten von ihnen sind mit bloßem Auge sichtbar (der Andromedanebel und der Orionnebel). Im Jahr 1774 entdeckte der Franzose Messier, der sich jedoch mit der Erforschung von Kometen beschäftigte, die in ihrem Aussehen...

MINISTERIUM FÜR LANDWIRTSCHAFT UND ERNÄHRUNG DER RUSSISCHEN FÖDERATION ABTEILUNG FÜR FISCHEREI MURMANSK STAATLICHE TECHNISCHE UNIVERSITÄT

Bericht von Student 11 „B“ Mi. Schule Nr. 1257 Elena Masolova. Arten von Galaxien. Unsere Galaxie ist die Milchstraße. VIELFALT DER GALAXIEN Die Etagalaxie – ein Teil des Universums, der modernen astronomischen Forschungsmethoden zugänglich ist – enthält mehrere Milliarden Galaxien – Sternensysteme, in denen Sterne...

Einführung. Die Idee der Entwicklung des gesamten Universums erscheint heute ganz natürlich und sogar notwendig. Dies war jedoch nicht immer der Fall. Wie jede große wissenschaftliche Idee durchlief sie einen schwierigen Weg des Kampfes und der Entwicklung, bis sie in der Wissenschaft triumphierte. Heute ist die Entwicklung des Universums eine wissenschaftliche Tatsache,...

Plan: Kosmologische Modelle des Universums. Struktur des Universums: Struktur des Universums. Die dunkle Seite des Universums. Evolution des Universums: Standardmodell der Evolution des Universums.

DAS ERWEITERENDE UNIVERSUM Der Sternenhimmel über uns ist seit langem ein Symbol für Ewigkeit und Unveränderlichkeit für den Menschen. Erst in der Neuzeit erkannten die Menschen, dass sich „Fixsterne“ tatsächlich bewegen, und zwar mit enormer Geschwindigkeit. Im 20. Jahrhundert Die Menschheit hat sich an eine noch seltsamere Tatsache gewöhnt ...

Die Wissenschaft, die das Universum als Ganzes untersucht, wird Kosmologie genannt. Die meisten bestehenden kosmologischen Theorien basieren auf der Gravitationstheorie, der Teilchenphysik, der allgemeinen Relativitätstheorie und anderen grundlegenden physikalischen Theorien sowie natürlich auf astronomischen Beobachtungen.

T A Y N Y K V A Z A R O V EINFÜHRUNG Twinkle, Twinkle, Quasi-Stern! Bist du weit oder bist du nah? In der Geschichte der Astronomie, der ältesten aller Wissenschaften, gab es keine Zeit, die so reich an den herausragendsten Entdeckungen war ...

Die Entstehung des Lebens im Universum. Seit mehreren Generationen untersuchen Wissenschaftler das astronomische Weltbild, das nicht nur auf astronomischen Beobachtungsdaten, Theorien und Hypothesen, sondern auch auf den wichtigsten Konzepten und Gesetzen der modernen Physik basiert.

Zusammenfassung zum Thema: Einführung. Für die Menschen der fernen Vergangenheit war das Universum zwar nicht immer sicher, aber dennoch eine stabile Welt, die anscheinend ausschließlich zum Nutzen der Menschheit geschaffen wurde. Kaum ein Mensch zweifelte damals daran, dass sein Wohnsitz – die Erde – den dominierenden, zentralen Platz einnahm...

1. Einleitung. Die gesamte Welt um uns herum ist bewegte Materie in ihren unendlich vielfältigen Formen und Erscheinungsformen, mit all ihren Eigenschaften, Zusammenhängen und Beziehungen. Schauen wir uns genauer an, was Materie ist und welche strukturellen Ebenen sie hat.

P V P Sh Nr. 2 „Essay über Astronomie“ Thema: „Studium der Galaxien“ Arbeit abgeschlossen von: Elena Nasretdinova Vom Lehrer angenommen: Evtodiev I.G.

Institut für professionelles Management

Fakultät für Finanzen und Kredit

Spezialfinanzierung und Kredit

Disziplin-Konzept

moderne Naturwissenschaft

Aufsatz

zum Thema:

Universum

Studentin Ivanova E.A.

Gruppe UFTZ-51/8-F-Vs-2

Moskau – 2010

Ursprung des Universums 3

Modell des expandierenden Universums 5

Entwicklung und Struktur von Galaxien 10

Astronomie und Kosmonautik 12

Literatur 14

Ursprung des Universums

Zu allen Zeiten wollten die Menschen wissen, wo und wie die Welt herkam. Als mythologische Vorstellungen die Kultur dominierten, wurde der Ursprung der Welt, etwa in den Veden, mit dem Zerfall des ersten Menschen Purusha erklärt. Dass es sich hierbei um ein allgemeines mythologisches Schema handelte, wird durch russische Apokryphen, beispielsweise das „Taubenbuch“, bestätigt. Der Sieg des Christentums bestätigte die Idee, dass Gott die Welt aus dem Nichts erschafft.

Mit dem Aufkommen der Wissenschaft in ihrem modernen Verständnis werden mythologische und religiöse durch wissenschaftliche Vorstellungen über den Ursprung des Universums ersetzt. Drei verwandte Begriffe sind zu unterscheiden: Sein, Universum und Universum. Das erste ist philosophisch und bezeichnet alles, was existiert und existiert. Der zweite wird sowohl in der Philosophie als auch in der Wissenschaft verwendet, ohne eine spezifische philosophische Belastung (im Sinne der Gegenüberstellung von Sein und Bewusstsein) zu haben, und bezeichnet alles als solches.

Die Bedeutung des Begriffs „Universum“ ist enger gefasst und hat eine spezifisch wissenschaftliche Bedeutung erhalten. Das Universum ist der Lebensraum des Menschen, der empirischen Beobachtungen zugänglich ist. Die allmähliche Einengung der wissenschaftlichen Bedeutung des Begriffs Universum ist durchaus verständlich, da sich die Naturwissenschaft im Gegensatz zur Philosophie nur mit dem beschäftigt, was mit modernen wissenschaftlichen Methoden empirisch überprüfbar ist.

Das Universum als Ganzes wird von einer Wissenschaft namens Kosmologie untersucht, d. h. Weltraumwissenschaft. Auch dieses Wort kommt nicht von ungefähr. Obwohl sich „Weltraum“ heute auf alles außerhalb der Erdatmosphäre bezieht, war dies im antiken Griechenland nicht der Fall. Raum wurde damals als „Ordnung“, „Harmonie“ akzeptiert, im Gegensatz zu „Chaos“, „Unordnung“. Somit offenbart die Kosmologie im Kern, wie es sich für die Wissenschaft gehört, die Ordnung unserer Welt und zielt darauf ab, die Gesetze ihres Funktionierens zu finden. Die Entdeckung dieser Gesetze ist das Ziel, das Universum als ein einziges geordnetes Ganzes zu untersuchen.

Diese Studie basiert auf mehreren Prämissen. Erstens gelten die von der Physik formulierten universellen Gesetze der Funktionsweise der Welt als im gesamten Universum gültig. Zweitens erstrecken sich die Beobachtungen der Astronomen nachweislich auch auf das gesamte Universum. Und drittens werden nur solche Schlussfolgerungen als wahr anerkannt, die der Möglichkeit der Existenz des Beobachters selbst nicht widersprechen, d.h. menschlich (das sogenannte anthropische Prinzip).

Die Schlussfolgerungen der Kosmologie werden als Modelle der Entstehung und Entwicklung des Universums bezeichnet. Warum Modelle? Tatsache ist, dass eines der Grundprinzipien der modernen Naturwissenschaften die Idee der Möglichkeit ist, jederzeit ein kontrolliertes und reproduzierbares Experiment am Untersuchungsobjekt durchzuführen. Nur wenn es möglich ist, unendlich viele Experimente durchzuführen, die alle zum gleichen Ergebnis führen, kann auf der Grundlage dieser Experimente auf die Existenz eines Gesetzes geschlossen werden, dem die Funktionsweise eines bestimmten Objekts unterliegt. Nur in diesem Fall gilt das Ergebnis aus wissenschaftlicher Sicht als völlig zuverlässig.

Diese methodische Regel bleibt auf das Universum nicht anwendbar. Die Wissenschaft formuliert universelle Gesetze und das Universum ist einzigartig. Dies ist ein Widerspruch, der es erfordert, alle Schlussfolgerungen über den Ursprung und die Entwicklung des Universums nicht als Gesetze, sondern nur als Modelle zu betrachten, d. h. mögliche Erklärungen. Streng genommen sind alle Gesetze und wissenschaftlichen Theorien Modelle, da sie im Verlauf der wissenschaftlichen Entwicklung durch andere Konzepte ersetzt werden können, aber Modelle des Universums sind sozusagen mehr Modelle als viele andere wissenschaftliche Aussagen.

Modell des expandierenden Universums

Das am weitesten verbreitete Modell in der Kosmologie ist das Modell eines homogenen, isotropen, instationären, heiß expandierenden Universums, das auf der Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie und der relativistischen Gravitationstheorie von Albert Einstein im Jahr 1916 erstellt wurde. Dieses Modell basiert auf zwei Annahmen: 1) Die Eigenschaften des Universums sind an allen seinen Punkten (Homogenität) und Richtungen (Isotropie) gleich; 2) Die bekannteste Beschreibung des Gravitationsfeldes sind Einsteins Gleichungen. Daraus folgt die sogenannte Raumkrümmung und der Zusammenhang zwischen Krümmung und Massen(energie)dichte. Die auf diesen Postulaten basierende Kosmologie ist relativistisch.

Ein wichtiger Punkt dieses Modells ist seine Nichtstationarität. Dies wird durch zwei Postulate der Relativitätstheorie bestimmt: 1) das Relativitätsprinzip, das besagt, dass in allen Inertialsystemen alle Gesetze erhalten bleiben, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich diese Systeme gleichmäßig und geradlinig relativ zueinander bewegen; 2) experimentell bestätigte Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Aus der Annahme der Relativitätstheorie folgte als Konsequenz (der erste, der dies bemerkte, war der Petrograder Physiker und Mathematiker Alexander Alexandrowitsch Friedman im Jahr 1922), dass der gekrümmte Raum nicht stationär sein kann: Er muss sich entweder ausdehnen oder zusammenziehen. Diese Schlussfolgerung wurde erst mit der Entdeckung der sogenannten „Rotverschiebung“ durch den amerikanischen Astronomen Edwin Hubble im Jahr 1929 bemerkt.

Bei der Rotverschiebung handelt es sich um eine Abnahme der Frequenzen elektromagnetischer Strahlung: Im sichtbaren Teil des Spektrums werden Linien in Richtung des roten Endes verschoben. Der zuvor entdeckte Doppler-Effekt besagte, dass, wenn sich eine Schwingungsquelle von uns entfernt, die von uns wahrgenommene Schwingungsfrequenz abnimmt und die Wellenlänge entsprechend zunimmt. Bei der Emission kommt es zu einer „Rötung“, d. h. die Linien des Spektrums verschieben sich zu längeren roten Wellenlängen.

Für alle entfernten Lichtquellen wurde also die Rotverschiebung aufgezeichnet, und je weiter die Quelle entfernt war, desto größer war der Grad. Es stellte sich heraus, dass die Rotverschiebung proportional zur Entfernung zur Quelle war, was die Hypothese bestätigte, dass sie sich entfernten, d. h. über die Expansion der Metagalaxie – des sichtbaren Teils des Universums.

Die Rotverschiebung bestätigt zuverlässig die theoretische Schlussfolgerung, dass die Region unseres Universums mit linearen Abmessungen in der Größenordnung von mehreren Milliarden Parsec für mindestens mehrere Milliarden Jahre instationär ist. Gleichzeitig kann die Raumkrümmung nicht gemessen werden und bleibt eine theoretische Hypothese.

Ein wesentlicher Bestandteil des expandierenden Universumsmodells ist die Idee des Urknalls, der vor etwa 12 bis 18 Milliarden Jahren stattfand. „Zuerst gab es eine Explosion. Nicht die Art von Explosion, die wir auf der Erde kennen, die von einem bestimmten Zentrum ausgeht, sich dann ausbreitet und immer mehr Raum einnimmt, sondern eine Explosion, die überall gleichzeitig stattfand und den gesamten Raum von Anfang an mit jedem Materieteilchen füllte von allen anderen Teilchen wegrasen“ (Weinberg S. Die ersten drei Minuten. Eine moderne Sicht auf den Ursprung des Universums. - M., 1981).

Der Anfangszustand des Universums (der sogenannte singuläre Punkt): unendliche Massendichte, unendliche Raumkrümmung und explosive Expansion, die sich mit der Zeit bei einer hohen Temperatur verlangsamt, bei der nur eine Mischung aus Elementarteilchen (einschließlich Photonen und Neutrinos) dies könnte existieren. Die Hitze des Anfangszustands wurde durch die Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung von Photonen und Neutrinos im Jahr 1965 bestätigt, die im frühen Stadium der Expansion des Universums gebildet wurde.

Es stellt sich eine interessante Frage: Woraus ist das Universum entstanden? Woraus ist es entstanden? Die Bibel besagt, dass Gott alles aus dem Nichts erschaffen hat. Da sie wussten, dass die klassische Wissenschaft die Gesetze zur Erhaltung von Materie und Energie formulierte, diskutierten Religionsphilosophen darüber, was das biblische „Nichts“ bedeutete, und einige glaubten aus Gründen der Wissenschaft, dass Nichts das ursprüngliche materielle Chaos bedeute, das Gott angeordnet hatte.

Überraschenderweise gibt die moderne Wissenschaft zu (das heißt, sie gibt zu, behauptet aber nicht), dass alles aus dem Nichts hätte erschaffen werden können. „Nichts“ wird in der wissenschaftlichen Terminologie als Vakuum bezeichnet. Vakuum, das die Physik des 19. Jahrhunderts nach modernen wissenschaftlichen Konzepten als Leere betrachtete, ist eine einzigartige Form von Materie, die unter bestimmten Bedingungen materielle Teilchen „gebären“ kann.

Die moderne Quantenmechanik erlaubt (dies widerspricht nicht der Theorie), dass das Vakuum in einen „angeregten Zustand“ gelangen kann, wodurch sich darin ein Feld und daraus (was durch moderne physikalische Experimente bestätigt wird) Materie bilden kann .

Die Geburt des Universums „aus dem Nichts“ bedeutet aus moderner wissenschaftlicher Sicht sein spontanes Auftauchen aus einem Vakuum, wenn eine zufällige Fluktuation in Abwesenheit von Teilchen auftritt. Wenn die Anzahl der Photonen Null ist, dann hat die Feldstärke keinen eindeutigen Wert (gemäß Heisenbergs „Unschärfeprinzip“): Das Feld erfährt ständig Schwankungen, obwohl der durchschnittliche (beobachtete) Wert der Stärke Null ist.

Fluktuation stellt das Erscheinen virtueller Teilchen dar, die kontinuierlich geboren und sofort zerstört werden, aber auch wie reale Teilchen an Wechselwirkungen teilnehmen. Durch Schwankungen erhält das Vakuum besondere Eigenschaften, die sich in den beobachteten Effekten manifestieren.

Das Universum könnte also aus „nichts“ entstanden sein, d. h. aus dem „erregten Vakuum“. Eine solche Hypothese ist natürlich keine entscheidende Bestätigung der Existenz Gottes. Schließlich hätte all dies in Übereinstimmung mit den Gesetzen der Physik auf natürliche Weise geschehen können, ohne Einmischung idealer Wesenheiten von außen. Und in diesem Fall bestätigen oder widerlegen wissenschaftliche Hypothesen keine religiösen Dogmen, die auf der anderen Seite der empirisch bestätigten und widerlegten Naturwissenschaft liegen.

Die erstaunlichen Dinge der modernen Physik enden hier jedoch nicht. Auf die Bitte eines Journalisten, das Wesen der Relativitätstheorie in einem Satz zusammenzufassen, antwortete Einstein: „Früher glaubte man, dass Raum und Zeit erhalten bleiben würden, wenn alle Materie aus dem Universum verschwinden würde; Die Relativitätstheorie besagt, dass mit der Materie auch Raum und Zeit verschwinden würden.“ Wenn wir diese Schlussfolgerung auf das Modell des expandierenden Universums übertragen, können wir daraus schließen, dass es vor der Entstehung des Universums weder Raum noch Zeit gab.

Beachten Sie, dass die Relativitätstheorie zwei Arten des Modells des expandierenden Universums entspricht. Im ersten Fall ist die Krümmung der Raumzeit negativ oder im Grenzfall gleich Null; Bei dieser Option erhöhen sich alle Distanzen im Laufe der Zeit unbegrenzt. In der zweiten Version des Modells ist die Krümmung positiv, der Raum endlich und in diesem Fall wird die Expansion im Laufe der Zeit durch Kompression ersetzt. In beiden Versionen steht die Relativitätstheorie im Einklang mit der aktuellen empirisch bestätigten Expansion des Universums.

Der untätige Geist stellt unweigerlich Fragen: Was war da, als es nichts gab, und was ist jenseits der Expansion? Die erste Frage ist offensichtlich in sich widersprüchlich, die zweite geht über den Rahmen der spezifischen Wissenschaft hinaus. Ein Astronom mag sagen, dass er als Wissenschaftler kein Recht hat, solche Fragen zu beantworten. Da sie aber auftreten, werden mögliche Begründungen für die Antworten formuliert, die weniger wissenschaftlicher als vielmehr naturphilosophischer Natur sind.

Daher wird zwischen den Begriffen „unendlich“ und „grenzenlos“ unterschieden. Ein Beispiel für Unendlichkeit, die nicht grenzenlos ist, ist die Erdoberfläche: Wir können auf ihr unbegrenzt laufen, aber dennoch ist sie durch die Atmosphäre oben und die Erdkruste unten begrenzt. Das Universum kann auch unendlich, aber begrenzt sein. Andererseits gibt es eine bekannte Sichtweise, nach der es in der materiellen Welt nichts Unendliches geben kann, weil sie sich in Form endlicher Systeme mit Rückkopplungsschleifen entwickelt, durch die diese Systeme im Prozess der Transformation entstehen die Umgebung.

Aber überlassen wir diese Überlegungen dem Bereich der Naturphilosophie, denn in der Naturwissenschaft ist das Kriterium der Wahrheit letztlich nicht abstrakte Überlegungen, sondern die empirische Überprüfung von Hypothesen.

Was geschah nach dem Urknall? Es bildete sich ein Plasmaklumpen – ein Zustand, in dem sich Elementarteilchen befinden – irgendetwas zwischen einem festen und einem flüssigen Zustand, das sich unter dem Einfluss der Druckwelle immer mehr auszudehnen begann. 0,01 Sekunden nach Beginn des Urknalls erschien im Universum eine Mischung aus leichten Kernen (2/3 Wasserstoff und 1/3 Helium). Wie sind alle anderen chemischen Elemente entstanden?

Entwicklung und Struktur von Galaxien

Der Dichter fragte: „Hör zu! Wenn die Sterne leuchten, heißt das schließlich, dass jemand es braucht?“ Wir wissen, dass Sterne zum Leuchten notwendig sind und dass unsere Sonne die für unsere Existenz notwendige Energie liefert. Warum werden Galaxien benötigt? Es stellt sich heraus, dass auch Galaxien benötigt werden und die Sonne uns nicht nur mit Energie versorgt. Astronomische Beobachtungen zeigen, dass aus den Kernen von Galaxien kontinuierlich Wasserstoff ausströmt. Somit sind die Kerne von Galaxien Fabriken zur Herstellung des Hauptbaustoffs des Universums – Wasserstoff.

Wasserstoff, dessen Atom aus einem Proton im Kern und einem Elektron in seiner Umlaufbahn besteht, ist der einfachste „Baustein“, aus dem in den Tiefen von Sternen bei Atomreaktionen komplexere Atome entstehen. Darüber hinaus stellt sich heraus, dass es kein Zufall ist, dass Sterne unterschiedliche Größen haben. Je größer die Masse eines Sterns ist, desto komplexere Atome werden in seinen Tiefen synthetisiert.

Unsere Sonne produziert wie ein gewöhnlicher Stern nur Helium aus Wasserstoff (der von den Kernen von Galaxien produziert wird); sehr massereiche Sterne produzieren Kohlenstoff – den wichtigsten „Baustein“ lebender Materie. Dafür gibt es Galaxien und Sterne. Wozu dient die Erde? Es produziert alle für die Existenz des menschlichen Lebens notwendigen Stoffe. Warum existiert der Mensch? Die Wissenschaft kann diese Frage nicht beantworten, aber sie kann uns dazu bringen, noch einmal darüber nachzudenken.

Wenn jemand die „Zündung“ der Sterne braucht, braucht dann vielleicht jemand auch einen Menschen? Wissenschaftliche Daten helfen uns, eine Vorstellung von unserem Zweck, dem Sinn unseres Lebens zu formulieren. Wenn man sich bei der Beantwortung dieser Fragen der Entwicklung des Universums zuwendet, muss man kosmisch denken. Die Naturwissenschaft lehrt uns, gleichzeitig kosmisch zu denken, ohne von der Realität unserer Existenz abzuweichen.

Die Frage nach der Entstehung und Struktur von Galaxien ist die nächste wichtige Frage zur Entstehung des Universums. Es wird nicht nur von der Kosmologie als der Wissenschaft des Universums – einem einzigen Ganzen – untersucht, sondern auch von der Kosmogonie (griechisch „gonea“ bedeutet Geburt) – einem Wissenschaftsgebiet, das den Ursprung und die Entwicklung kosmischer Körper und ihrer Systeme (Planeten, stellare, galaktische Kosmogonie wird unterschieden).

Eine Galaxie ist eine riesige Ansammlung von Sternen und ihren Systemen, die ein eigenes Zentrum (Kern) und eine andere, nicht nur kugelförmige, sondern oft auch spiralförmige, elliptische, abgeplattete oder allgemein unregelmäßige Form haben. Es gibt Milliarden Galaxien und jede von ihnen enthält Milliarden Sterne.

Unsere Galaxie heißt Milchstraße und besteht aus 150 Milliarden Sternen. Es besteht aus einem Kern und mehreren Spiralzweigen. Seine Abmessungen betragen 100.000 Lichtjahre. Die meisten Sterne unserer Galaxie sind in einer riesigen „Scheibe“ mit einer Dicke von etwa 1.500 Lichtjahren konzentriert. Die Sonne befindet sich in einer Entfernung von etwa 30.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie.

Die unserer am nächsten gelegene Galaxie (zu der der Lichtstrahl 2 Millionen Jahre zurücklegt) ist der „Andromeda-Nebel“. Der Name kommt daher, dass 1917 im Sternbild Andromeda das erste extragalaktische Objekt entdeckt wurde. Die Zugehörigkeit zu einer anderen Galaxie wurde 1923 von E. Hubble nachgewiesen, der durch Spektralanalyse Sterne in diesem Objekt fand. Später wurden Sterne in anderen Nebeln entdeckt.

Und 1963 wurden Quasare (quasi-stellare Radioquellen) entdeckt – die stärksten Radioemissionsquellen im Universum mit einer Leuchtkraft, die hundertmal größer ist als die Leuchtkraft von Galaxien und zehnmal kleiner als diese. Es wurde angenommen, dass Quasare die Kerne neuer Galaxien darstellen und der Prozess der Galaxienentstehung daher bis heute andauert.

Astronomie und Weltraumforschung

Sterne werden von der Astronomie (von griechisch „astron“ – Stern und „nomos“ – Gesetz) untersucht – der Wissenschaft von der Struktur und Entwicklung kosmischer Körper und ihrer Systeme. Diese klassische Wissenschaft erlebt im 20. Jahrhundert aufgrund der rasanten Entwicklung der Beobachtungstechnik – ihrer wichtigsten Forschungsmethode: Spiegelteleskope, Strahlungsempfänger (Antennen) usw. – ihre zweite Jugend. In der UdSSR wurde 1974 im Stawropol-Territorium ein Reflektor mit einem Spiegeldurchmesser von 6 m in Betrieb genommen, der Millionen Mal mehr Licht sammelte als das menschliche Auge.

Die Astronomie untersucht Radiowellen, Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Die Astronomie gliedert sich in Himmelsmechanik, Radioastronomie, Astrophysik und andere Disziplinen.

Besondere Bedeutung erlangt derzeit die Astrophysik, ein Teilgebiet der Astronomie, das physikalische und chemische Phänomene untersucht, die in Himmelskörpern, ihren Systemen und im Weltraum auftreten. Im Gegensatz zur Physik, die auf Experimenten basiert, basiert die Astrophysik hauptsächlich auf Beobachtungen. Doch in vielen Fällen unterscheiden sich die Bedingungen, unter denen Materie in Himmelskörpern und -systemen vorkommt, von denen, die in modernen Laboratorien herrschen (ultrahohe und ultraniedrige Dichten, hohe Temperaturen usw.). Dadurch führt die astrophysikalische Forschung zur Entdeckung neuer physikalischer Gesetze.

Die eigentliche Bedeutung der Astrophysik wird durch die Tatsache bestimmt, dass derzeit das Hauptaugenmerk der relativistischen Kosmologie auf die Physik des Universums gerichtet ist – den Zustand der Materie und physikalische Prozesse, die in verschiedenen Stadien der Expansion des Universums, einschließlich der frühesten Stadien, ablaufen.

Eine der Hauptmethoden der Astrophysik ist die Spektralanalyse. Wenn Sie einen Strahl weißen Sonnenlichts durch einen schmalen Schlitz und dann durch ein dreieckiges Glasprisma schicken, zerfällt er in seine einzelnen Farben und auf dem Bildschirm erscheint ein Regenbogenfarbstreifen mit einem allmählichen Übergang von Rot zu Violett – ein kontinuierliches Spektrum. Das rote Ende des Spektrums wird von den Strahlen gebildet, die beim Durchgang durch ein Prisma am wenigsten abgelenkt werden, das violette Ende wird am stärksten abgelenkt. Jedes chemische Element entspricht genau definierten Spektrallinien, was die Verwendung dieser Methode zur Untersuchung von Substanzen ermöglicht.

Leider durchdringt kurzwellige Strahlung – Ultraviolett, Röntgen- und Gammastrahlen – die Erdatmosphäre nicht, und hier kommt den Astronomen die Wissenschaft zu Hilfe, die bis vor Kurzem in erster Linie als technisch galt – die Astronautik (vom griechischen „nautike“). - die Kunst der Navigation), die die Erforschung des Weltraums für die Bedürfnisse der Menschheit mithilfe von Flugzeugen gewährleistet.

Probleme der Kosmonautikforschung: Theorien der Raumfahrt – Berechnungen von Flugbahnen usw.; Wissenschaftlich und technisch – Entwurf von Weltraumraketen, Triebwerken, Bordkontrollsystemen, Starteinrichtungen, automatischen Stationen und bemannten Raumfahrzeugen, wissenschaftlichen Instrumenten, bodengestützten Flugkontrollsystemen, Flugbahnmessdiensten, Telemetrie, Organisation und Lieferung von Orbitalstationen usw .; medizinisch und biologisch - die Schaffung von Lebenserhaltungssystemen an Bord, Ausgleich nachteiliger Phänomene im menschlichen Körper, die mit Überlastung, Schwerelosigkeit, Strahlung usw. verbunden sind.

Die Geschichte der Raumfahrt beginnt mit theoretischen Berechnungen des menschlichen Austritts in den außerirdischen Raum, die von K.E. Tsiolkovsky in seinem Werk „Untersuchung von Welträumen mit reaktiven Instrumenten“ (1903). Die Arbeiten auf dem Gebiet der Raketentechnologie begannen 1921 in der UdSSR. Der erste Start von Flüssigtreibstoffraketen erfolgte 1926 in den Vereinigten Staaten.

Die wichtigsten Meilensteine ​​in der Geschichte der Raumfahrt waren der Start des ersten künstlichen Erdsatelliten am 4. Oktober 1957, der erste bemannte Flug ins All am 12. April 1961, die Mondexpedition 1969, die Schaffung bemannter Orbitalstationen in niedrigen Erdumlaufbahn und Start eines wiederverwendbaren Raumschiffs.

Die Arbeiten wurden parallel in der UdSSR und den USA durchgeführt, in den letzten Jahren kam es jedoch zu einer Vereinheitlichung der Bemühungen im Bereich der Weltraumforschung. 1995 wurde das gemeinsame Mir-Shuttle-Projekt durchgeführt, bei dem amerikanische Shuttle-Schiffe eingesetzt wurden, um Astronauten zur russischen Orbitalstation Mir zu bringen.

Die Möglichkeit, die durch die Erdatmosphäre verzögerte kosmische Strahlung an Orbitalstationen zu untersuchen, trägt zu erheblichen Fortschritten auf dem Gebiet der Astrophysik bei.

Referenzliste

1. Einstein A., Infeld L. Evolution der Physik. M., 1965.

2. Heisenberg V. Physik und Philosophie. Teil und Ganzes. M., 1989.

3. Ein kurzer Moment des Triumphs. M., 1989.

Sie können den Bericht „Weltraumforschung“ für Kinder zur Vorbereitung auf den Unterricht verwenden.

Bericht „Weltraumforschung“.

Schon in der Antike verwendeten Menschen bei der Himmelsbeobachtung verschiedene Messinstrumente, die es ermöglichten, die Position von Körpern am Himmel zu bestimmen.

Aber die Erfindung des Teleskops half den Menschen, den Weltraum zu erkunden. Mit Hilfe von Teleskopen konnten Menschen viele Himmelskörper entdecken. Dabei handelt es sich um verschiedene Planeten, Sterne, Schwarze Löcher, Zwerge, Nebel, Quasare, Kometen und dergleichen.

Heutzutage gibt es in vielen Ländern der Welt riesige Observatorien, in denen Wissenschaftler Weltraumforschung betreiben.
In den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden künstliche Erdsatelliten ins All geschossen und 1961 besuchte erstmals ein Mensch den Weltraum. Es war der sowjetische Kosmonaut Juri Gagarin. 1969 landeten amerikanische Astronauten auf dem Mond.

Teleskope, die in die Erdumlaufbahn gebracht werden, ermöglichen uns einen Blick in die entferntesten Winkel des Universums.

Zu den berühmtesten Teleskopen, die viele Entdeckungen machten und den Schleier des Weltraums öffneten, gehörte das Hubble-Teleskop. Das Teleskop wurde 1990 im Orbit installiert. Zwei Jahre nach seinem Start begannen Astronomen, die ersten Planeten außerhalb unseres heimischen Sonnensystems zu finden.

Heutzutage führen Wissenschaftler mit Hilfe automatischer Raumfahrzeuge die Erforschung des Weltraums durch; solche Geräte fliegen zu den Planeten des Sonnensystems.

Raumfahrzeuge, die für Arbeiten im Weltraum konzipiert sind, werden unwiderruflich dorthin geschickt. Ihr Flug dauert oft Jahre und in dieser Zeit übermitteln sie verschiedene Informationen an die Erde, die sie während des Fluges erhalten haben.

Die Zahl der in den Weltraum geschickten Fahrzeuge ist sehr gering. Ein Beispiel sind die Raumsonden Voyager-1 und Voyager-2, die 1977 gestartet wurden. Beide Geräte verfügen über Energie und Treibstoff, um fast bis 2020–2025 betrieben zu werden. In dieser Zeit wird sich Voyager 1 etwa 19 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernen, Voyager 2 fast 15 Milliarden Kilometer. Nach -6-10 Jahren wird die Kommunikation mit den Geräten mit ziemlicher Sicherheit aufhören und sie werden zu toten Metallhaufen.