Вселенная - реферат. «Освоение космоса» доклад Сообщение на тему изучение вселенной

ВВЕДЕНИЕ

Изучение Вселенной, даже только известной нам её части, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений. Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её расширение - почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение «скрытой» массы? И наконец, как зародилась разумная жизнь во Вселенной?

Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют.

Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них.

Пожалуй, именно поэтому я выбрала данную тему для реферата. Неизведанное всегда привлекало внимание человека. Вселенная, звезды и планеты- прекрасный тому пример.

Эта отрасль достаточно хорошо освещена как достижениями науки, так и работами литературы. Однако в некоторых вопросах мнения различны, поэтому стоит поразмыслить над какой-то интересующей вас темой и сделать свои выводы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Число звезд в Галактике порядка 1012 (триллиона). Наша галактика называется- Млечный Путь. В её состав входит Солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 тысяч малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 метров до ничтожно малых пылинок).

Млечный путь, светлая серебристая полоса звезд, опоясывает всё небо, составляя основную часть нашей Галактики. В целом наша Галактика занимает пространство, напоминающее линзу или чечевицу, если смотреть на нее сбоку. Размеры Галактики были намечены по расположению звезд, которые видны на больших расстояниях. Масса нашей Галактики оценивается сейчас разными способами, она равна приблизительно 2*1011 масс Солнца (масса Солнца равна 2*1030 кг), причем 1/1000 её заключена в межзвездном газе и пыли. Масса галактики в Андромеде почти такова же, а масса галактики в Треугольнике оценивается в 20 раз меньше. Поперечник нашей галактики составляет 100000 световых лет. Путем кропотливой работы московский астроном В.В. Кукарин в 1944 г. нашел указания на спиральную структуру Галактики, причем оказалось, что мы живем в пространстве между двумя спиральными ветвями, бедном звездами. В некоторых местах на небе в телескоп, а кое-где даже невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.

Согласно общепринятой в настоящее время гипотезе, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака. В общих чертах, этот процесс можно описать следующим образом:

• Спусковым механизмом гравитационного коллапса стало небольшое (спонтанное) уплотнение вещества газопылевого облака (возможными причинами чего могли стать как естественная динамика облака, так и прохождение сквозь вещество облака ударной волны от взрыва сверхновой, и др.), которое стало центром гравитационного притяжения для окружающего вещества- центром гравитационного коллапса. Облако уже содержало не только первичные водород и гелий, но и многочисленные тяжёлые элементы (металлы), оставшиеся после звёзд предыдущих поколений. Кроме того, коллапсирующее облако обладало некоторым начальным угловым моментом.
• В процессе гравитационного сжатия размеры газопылевого облака уменьшались и, в силу закона сохранения углового момента, росла скорость вращения облака. Из-за вращения скорости сжатия облака параллельно и перпендикулярно оси вращения различались, что привело к уплощению облака и формированию характерного диска.
• Как следствие сжатия росла плотность и интенсивность столкновений друг с другом частиц вещества, в результате чего температура вещества непрерывно возрастала по мере сжатия. Наиболее сильно нагревались центральные области диска.
• При достижении температуры в несколько тысяч кельвинов, центральная область диска начала светиться- сформировалась протозвезда. Вещество облака продолжало падать на протозвезду, увеличивая давление и температуру в центре. Внешние же области диска оставались относительно холодными. За счёт гидродинамических неустойчивостей, в них стали развиваться отдельные уплотнения, ставшие локальными гравитационными центрами формирования планет из вещества протопланетного диска.
• Когда температура в центре протозвезды достигла миллионов кельвинов, в центральной области началась термоядерная реакция горения водорода. Протозвезда превратилась в обычную звездуглавной последовательности. Во внешней области диска крупные сгущения образовали планеты, вращающиеся вокруг центрального светила примерно в одной плоскости и в одном направлении.

Последующая эволюция

После первоначального формирования, Солнечная система значительно эволюционировала. Многие спутники планет образовались из газопылевых дисков, вращавшихся вокруг планет, в то время как другие спутники предположительно были захвачены планетами, либо стали результатом столкновений тел Солнечной системы (в соответствии с одной из гипотез, так образовалась Луна). Столкновения тел Солнечной системы происходили всегда, вплоть до настоящего момента, что наряду с гравитационным взаимодействием являлось основной движущей силой эволюции Солнечной системы. В ходе эволюции орбиты планет значительно менялись, вплоть до изменения порядка их следования - происходила планетная миграция. В настоящее время предполагается, что планетная миграция объясняет большую часть ранней эволюции Солнечной системы.

Будущее

Приблизительно через 5 миллиардов лет поверхность Солнца остынет, а само оно многократно увеличится в размерах (его диаметр достигнет диаметра современной орбиты Земли), превратившись в красный гигант. Впоследствии внешние слои Cолнца будут выброшены мощным взрывом в окружающее пространство, образовав планетарную туманность, в центре которой останется лишь небольшое звёздное ядро - белый карлик. На этой стадии ядерные реакции прекратятся и в дальнейшем будет происходить медленное неуклонное остывание Солнца.

В очень далёком будущем гравитация пролетающих рядом звёзд постепенно разрушит планетную систему. Некоторые из планет будут уничтожены, другие выброшены в межзвёздное пространство. В конечном итоге, через триллионы лет остывшее Солнце, скорее всего, лишится всех своих планет, и в одиночестве продолжит своё движение по орбите вокруг центра нашей галактики Млечный Путь среди множества других звёзд.

Любуясь ясной осенней ночью звездами, мы сразу же замечаем широкую туманную полосу, проходящую через все небо - Млечный Путь - так называется наша галактика. Невольно задумываемся о других мирах, населяющих космос, и восхищаемся величием и грандиозной красотой окружающей нас Вселенной. Как же возникли планеты, звезды, галактики?

В начале мира после Большого Взрывамириады образовавшихся частиц разлетались с огромными скоростями и превращались постепенно в атомы первовещества, которое образовало огромное, в миллиарды раз превышавшее массу Солнца, облако. Это облако стало уплотняться, в нем появились первые атомы водорода и гелия. Как и в любом газе, в нем возникли турбулентные потоки, порождавшие завихрения. В этих завихрениях появились вращающиеся с различной скоростью водородные сгущения, которые становились все более плотными, сжимаясь вокруг своего центра – оси вращения. Скорость вращения увеличивалась с уменьшением объема в соответствии с законом сохранения импульса. При этом центробежная сила, действующая вдоль экваториальной плоскости, увеличивается, и облако сплющивается, превращаясь из шарообразной формы в линзо- или дискообразную. Так рождаются галактики.

Первые звезды возникли еще на шарообразной стадии формирования галактики. Они состояли только из водорода и гелия. В них происходила термоядерная реакция – соединение двух протонов. Израсходовав запас водорода, эти звезды взорвались и стали сверхновыми. В результате взрыва появлялись новые элементы, тяжелее гелия. Это происходило повсюду, межзвездный газ пополнялся новыми элементами, из которых в результате термоядерных реакций получались все более тяжелые.

Млечный путь – спиральная галактика.

Так формировалась и наша Галактика – Млечный путь. Если смотреть на нее «сверху» из космоса, она выглядит как диск со спиральной структурой – рукавами, где располагаются молодые звезды и области с повышенной плотностью межзвездного газа. Посередине диска находится шарообразная выпуклость – ядро галактики. Если смотреть на карту звездного неба, то центр нашей галактики будет находиться в созвездии Стрельца. Астрономам удалось определить ближайшие к Земле спиральные ветви галактики: ветви Ориона (где находится и Солнечная система), Персея и Стрельца. Ближайшая к ядру – это ветвь Карины (Киль), и предполагается существования дальней ветви – Кентавра. Эти спиральные ветви-рукава получили свои названия по созвездиям, в которых располагаются на карте звездного неба.

Если посмотреть на спиральную галактику в хороший телескоп, мы увидим, что она похожа на огненное колесо фейерверка. Но чем же определяется такая структура галактик? Казалось бы, ничего удивительного в этом нет. Известный ученый астроном Карл Фридрих фон Вайцзеккер как-то сказал, что если бы вначале Млечный путь был бы похож на корову, он все равно бы приобрел спиральную структуру. Некоторые ученые всерьез занялись разработкой «галактической коровы Вайцзеккера», и, действительно, по расчетам она должна была превратиться в галактическую спираль примерно за сто миллионов лет. А наш Млечный путь намного старше – почти в сто раз. За это время прекрасная спиральная галактика должна была преобразиться таким образом, чтобы спирали образовывали длинные нити, обвивающиеся вокруг центра. Но, как оказалось, ни одна известная галактика не обладает нитевидной структурой и не вытягивается, хотя спиральные ветви-рукава, состоящие из звезд и газа, постоянно вращаются вокруг центра галактики. Неразрешимое противоречие? Нет, если мы откажемся от мысли, что межзвездное вещество постоянно находится в одном рукаве спирали и предположим, что через эти спиральные рукава просто движется поток газа и звезд. То есть, звезды и газ двигаются, вращаясь вокруг центра, а рукава спирали – это определенные состоянии структуры галактики, по которым движутся потоки космического вещества и звезд. Как такое может быть? Зажгите свечу или газовую горелку. Вы увидите языки пламени, в которых происходит химическая реакция горения вещества. Пламя представляет собой область пространства, которое определяет состояние газового потока. Точно так же в спиральных рукавах поток звезд и газа имеет определенное состояние, которое определяется гравитационным полем.

Если представим себе огромное количество звезд, образующих вращающийся диск, мы увидим, что там, где плотность звезд больше, они стремятся еще больше сблизиться, но центробежная сила усложняет процесс, и равновесие в таком вращающемся диске очень неустойчиво. Такая ситуация была смоделирована на компьютере, и оказалось, что в итоге образуются спиральные области повышенной плотности звезд. Т.е. звезды сами образуют спиральные рукава, которые не становятся нитевидными и не растягиваются. Причем звезды потоком идут сквозь эти спиральные области. Попадая в рукав, они сближаются, выходя – расходятся. То же самое происходит и с межзвездным газом. Попадая в спиральный рукав, газ уплотняется, и создаются условия для возникновения новых звезд. Поэтому молодые звезды образуются в этой области. Среди них есть яркие голубые звезды, которые вызывают свечение космического газа и пыли, ионизируя их. Создаются светящиеся облака ионизированного газа, благодаря чему мы можем любоваться прекрасным зрелищем спиральных галактик.

Звезды, находящиеся в центральной части галактики, состоят в большинстве своем из красных гигантов, которые образовались почти одновременно с галактикой. В самом центре предполагается наличие сверхмассивной черной дыры (Стрелец А), вокруг которой, возможно, вращается другая черная дыра средней массы. Их гравитационное взаимодействие является центром тяготения всей галактики и руководит движением звезд.

По последним научным данным диаметр Млечного пути – около 100 000 световых лет (приблизительно 30 000 парсек), а средняя толщина нашего диска около 1000 световых лет. По современной оценке количество звезд в галактике колеблется от 200 млрд. до 400 млрд.

Во Вселенной кроме спиральных галактик существуют другие виды: эллиптические, галактики с перемычкой, карликовые, неправильные и другие.
Галактики объединяются в скопления, которые могут включать в себя несколько сотен галактик. Эти скопления, в свою очередь, могут объединяться в сверхскопления. Наша Галактика принадлежит к Местной (Локальной) группе, куда входит и созвездие Андромеды. Всего в Местной группе около 40 галактик, а сама она входит в сверхскопление Девы. Так что наша огромная галактика Млечный путь с миллиардами звезд является всего лишь небольшим островком в необозримом океане Вселенной.

Эволюцию даже одной звезды нельзя проследить в течение жизни нескольких поколений людей. Жизнь самых короткоживущих звезд исчисляется миллионами лет. Человечество столько не живет. Поэтому возможность проследить звездную эволюцию от начала – рождения звезды – до ее конца заключается в сравнении химических и физических характеристик звезд на разных стадиях развития.

Главным показателем физических свойств звезды является ее светимость и цвет. По этим характеристикам звезды объединили в группы, которые называются последовательностями. Их несколько: главная последовательность, последовательность сверхгигантов, ярких и слабых гигантов. Есть еще субгиганты, субкарлики и белые карлики.

Эти смешные названия отражают разные стадии состояния звезды, которые она проходит в процессе своей эволюции. Два астронома Герцшпрунг и Рессел составили диаграмму, которая связывает температуру поверхности звезды с ее светимостью. Температура звезды определяется по ее цвету. Оказалось, что самые горячие звезды – голубые, самые холодные – красные. Когда Герцшпрунг и Рессел расположили на диаграмме звезды с известными физическими характеристиками – светимость-цвет (температура), то оказалось, что они располагаются группами. Получилась довольно веселая картинка, где место звезды на ней определяло, на каком этапе эволюции находится эта звезда.

Больше всего звезд (почти 90%) оказалось на главной последовательности. Значит, основную часть своей жизни звезда проводит именно в этом месте диаграммы. На диаграмме также видно, что самые мелкие звезды – карлики – находятся внизу, а самые большие – сверхгиганты - вверху.

Три пути развития эволюции звезд

Время, отпущенное для жизни звезде, определяется, прежде всего, ее массой. Масса звезды также определяет и то, во что она превратится, когда перестанет быть ею. Чем больше масса, тем короче жизнь звезды. Самые массивные – сверхгиганты – живут всего несколько миллионов лет, тогда как большинство звезд средней упитанности – приблизительно 15 млрд. лет.

Все звезды, после того, как заканчивается источник энергии, благодаря которому они живут – горят ярким пламенем, начинают тихо остывать, уменьшаться в размерах и сжиматься. Сжимаются они до состояния массивного компактного объекта с очень высокой плотностью: белого карлика, нейтронной звезды и черной дыры.

Звезды с небольшой массой выдерживают сжатие, так как гравитация относительно невелика. Они прессуются до небольшого белого карлика и остаются в этом стабильном состоянии до тех пор, пока их масса не увеличится до критического значения.

Если масса звезды больше критического значения, то она продолжается сжиматься до тех пор, пока электроны не «слипнутся» с протонами, образуя нейтронное вещество. Таким образом, получается небольшой нейтронный шар радиусом несколько километров – нейтронная звезда.

Если масса звезды настолько огромна, что гравитация продолжает сжимать даже нейтронное вещество, то происходит гравитационный коллапс, после чего на месте гигантской звезды образуется черная дыра.

Что такое белый карлик? То, что не стало нейтронной звездой или черной дырой.

Это то, во что превращаются средние и малые звезды в конце своей эволюции. Термоядерные реакции уже закончились, однако, они остаются очень горячими плотными газовыми шарами. Звезды медленно остывают, светясь ярким белым светом. Участь белого карлика ожидает и наше Солнце, так как его масса ниже критической. Критическая масса равна 1,4 массы Солнца. Это значение называется пределом Чандрасекара. Чандрасекар – индийский ученый астроном, который рассчитал это значение.

Состоянием нейтронной звезды заканчивается эволюция таких звезд, массы которых превышает солнечную в несколько раз. Нейтронная звезда возникает в результате вспышки сверхновой. При массе в 1,5-2 раза больше солнечной, она имеет радиус 10-20 км. Нейтронная звезда быстро вращается и периодически испускает потоки элементарных частиц и электромагнитное излучение. Такие звезды называются пульсарами. Состояние нейтронной звезды также определяется ее массой. Предел Оппенгеймера-Волкова – величина, определяющая максимально возможную массу нейтронной звезды. Чтобы находиться стабильно в таком состоянии, необходимо, чтобы ее масса не превышала трех солнечных масс.

Если масса нейтронной звезды превосходит это значение, то чудовищная сила гравитации так сжимает ее в объятиях коллапса, что она становится черной дырой.

Черная дыра – это то, что получается, когда гравитационное сжатие массивных тел неограниченно, т.е. когда звезда сжимается до такой степени, что становится абсолютно невидимой. Ни один луч света не может покинуть ее поверхность. И здесь также есть показатель, определяющий состояние космического объекта в качестве черной дыры. Это гравитационный радиус, или радиус Шварцшильда. Еще его называют горизонтом событий, так как описать или увидеть, что происходит внутри сферы с таким радиусом на месте сколапсированной звезды, невозможно.

Может быть, внутри это сферы есть прекрасные яркие миры или выход в другую Вселенную. Но для простого наблюдателя это просто провал в пространстве, который закручивает вокруг себя свет, идущий от других звезд и поглощает космическое вещество. По тому, как ведут себя рядом с ней другие космические объекты, мы можем делать предположения об ее свойствах.

Например, можно предположить, что самые массивные черные дыры, находятся в том месте, где наблюдается самое яркое свечение звездных скоплений. Притягивая к себе звездное вещество и другие космические объекты, черные дыры заставляют их светиться, окружая себя, ярким светящимся ореолом - квазаром. Тьма не может существовать без света, а свет существует благодаря тьме. Это доказывает эволюция звезд.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ.

Черные дыры поражают воображение: они останавливают время, пленяют свет, образуют дыры в самом пространстве. Даже свет становится узником гравитационного саркофага.

Около миллиарда черных дыр насчитывается только в нашей Галактике. В настоящее время астрофизики привлекают чер­ные дыры для объяснения загадочных явлений довольно часто. Физика и астрофизика черных дыр получили широ­кое признание научной общественности.

Считается, что существование таких космических объектов как черные дыры , было впервые обосновано А.Эйнштейном. Общая теория относительности предсказала возможность неограниченного гравитационного сжатия массивных космических тел до состояния коллапса, после чего эти тела можно обнаружить только их тяготению.
На самом деле о черных дырах заговорили намного раньше появления теории относительности.

А было это во времена И. Ньютона, который, как всем известно, открыл закон всемирного тяготения. Согласно этому закону - все подчиняется гравитации, даже луч света отклоняется в поле притяжения массивных тел. Собственно, с осознания этого факта и начинается история черных дыр в научном мире.

Началась она с работы английского священника и геолога Джона Мичелла, который в своей статье пришел к выводу о возможности существования черных дыр на основе рассуждений о поведении пушечного ядра в зависимости от его скорости. В результате он пришел к заключению, что может существовать очень маленькая, но очень тяжелая звезда, и чтобы «скорость ее убегания» была больше скорости света; тогда свет с ее поверхности не дойдет до наблюдателя, а обнаружить ее можно будет лишь по силе ее притяжения. На первый взгляд, ход рассуждений не блещет железной логикой, но, возможно, это как раз такой случай, когда интуитивное прозрение пытаются облечь в ткань логики, которая в этот раз была достаточно дырява из-за недостатка научных знаний.

Знаменитый француз Пьер Лаплас в 1795 году в своей книге «Изложение системы мира» написал:

«Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли и диаметром в 250 раз больше диаметра Солнца, не дает ни одному световому лучу достичь нас из-за своего тяготения; поэтому возможно, что самые яркие небесные тела во Вселенной оказываются по этой причине невидимыми» . Свое гениальное утверждение Лаплас никак не доказывал, он просто это знал. Однако научный мир не воспринимает серьезно такие фундаментальные вещи без расчетов, формул и прочих доказательств. Лапласу пришлось потрудиться, и через несколько лет он дал своему предвидению научное обоснование, сделанное на все том же классическом законе Ньютона о всемирном тяготении. Эти доказательства также нельзя считать строгими, так как мы уже знаем, что законы Ньютона не совсем соответствуют действительности в масштабах Вселенной и квантовой механики. Но, в те времена, самой продвинутой была именно теория Ньютона, лучшего наука ничего не могла предложить, и поэтому ученым приходилось искать истину там, где был свет – под фонарем классических законов механики.

Черные дыры в таинственном свете мистики

Интересующимся оккультными знаниями и практикующим магам и волшебникам известно, что если существует объект, то существует и информация о нем, независимо от того, обнаружено ли его присутствие в природе или пока еще нет. Пример: электромагнитное поле имело место быть до того, как ученые о нем написали.

Ученые-оккультисты отличаются от ученых-материалистов тем, что не спешат обнародовать свои знания в надежде получить Нобелевскую премию и признание благодарного человечества. Они, по непонятной простым смертным причине, тщательно шифруют то, что им удалось почерпнуть из космического кладезя информации и передают это тайно особо избранным посвященным. Однако, так или иначе, эти знания просачиваются в мир в виде непонятных символов, легенд, сказок и т.п.

У известного писателя-оккультиста Густава Майринка есть небольшой рассказ «Черный шар», отрывок из которого приводится ниже:

«Бархатно-чёрное круглое тело неподвижно висело в пространстве.

Вообще эта штука была совсем не похожа на шар, скорее на зияющую дыру. Это и было не что иное, как самая настоящая дыра.

Это было абсолютное, математическое ничто!

Так и случилось - тотчас раздался резкий воющий звук, который становился всё громче и громче, - это воздух зала начал всасываться в шар. Обрезки бумаги, перчатки, дамские вуалетки - всё устремилось вместе с потоком.

А когда один из офицеров гражданского ополчения ткнул саблей в чёрную дыру, клинок исчез в ней, словно растворился.
.......
Толпа, которая не понимала, что происходит, и только слышала ужасный, всё нарастающий гул, в страхе перед необъяснимым феноменом ринулась вон.
Остались только два индийца.

Вся Вселенная, которую создал Брахма, которую поддерживает Вишну и разрушает Шива, постепенно провалится в этот шар, - торжественно объявил Раджендралаламитра. - Вот какую беду мы навлекли, брат, отправившись на Запад!

Ну и что в том! - пробормотал госаин. - Когда-нибудь нам всем суждено отправиться в тот мир, который есть отрицание бытия».

Какое точное описание свойств черной дыры в соответствии с современными представлениями! А рассказ это был написан еще до появления теории относительности А. Эйнштейна…

Хотелось бы еще добавить, что в рассказе черный шар появляется как материальное воплощение мыслеформы одного из присутствующих… Не здесь ли скрывается намек оккультиста на причины возникновения черных дыр?
Современные представления о свойствах черной дыры.

Что же говорит современная физика о свойствах черных дыр? Оказывается, черная дыра определяется только одним параметром – массой. Причем она практически неуничтожима. Например, если кому-то придет в голову выстрелить в нее ядерными боеприпасами с целью как-то изменить ее или «разорвать на клочки», то ее масса просто увеличится на массу этих самых бомб и все. Черная дыра просто станет массивнее. Но оказалось, не все так просто. Черная дыра не просто прожорливое чудовище, поглощающее все и вся. Она может «испаряться» понемногу за счет смешанного излучения Хокинга. То есть, черная дыра может превращать какое-либо попавшее в нее тело в информацию и «отдавать» ее в виде потока разнообразных излучений и кварков. Такие объекты обнаружены астрономами, называются они пульсарами. Таким образом, можно прийти к заключению, что черные дыры характеризуются не только своей массой, но также и содержащейся в них информацией.

Как возникают черные дыры?

Черные дыры рождаются из очень больших и красивых звезд – красных гигантов, масса которых превышает солнечную больше, чем в десять раз. Эволюция таких звезд происходит очень быстро. Через несколько миллионов лет «выгорает» весь водород, превращаясь в гелий, тот, в свою очередь, в результате горения превращается в углерод, углерод - в другие, более тяжелые, элементы и т.д. Скорость превращений тоже увеличивается. Наконец появляются атомы железа.

На этом звездный ядерный реактор прекращает свою работу. Из ядер железа уже не выделяется энергия. Они сами начинают захватывать электроны из окружающего газа. Центральная область звезды, состоящая из газообразного железа, начинает уменьшаться за счет уплотнения и поглощения ядрами железа электронов. Наконец, в центре звезды образуется плотное железное ядро. Дальше все зависит от того, сколько железа получилось в этой звезде. Если масса его составила 1,5 массы Солнца, то начинается необратимый процесс, который приводит к коллапсу.

Дело в том, что атомы железа настолько плотно прижимаются друг к другу, что они просто расплющиваются. Протоны и электроны соединяются друг с другом, и получаются нейтроны. При объединении протонов и электронов выделяется невообразимое количество энергии, которое разметает внешнюю часть звезды. Тогда можно наблюдать взрыв сверхновой, означающий конец звезды. На месте массивного гиганта после взрыва остается нейтронное ядро. Дальнейшее развитие событий неотвратимо ведет к образованию черной дыры.

Предел Чандрасекара и радиус Шварцшильда.

Это классический способ образования черных дыр. Нейтронная звезда может получиться из белого карлика – звезды из класса очень плотных и горячих звезд. Здесь также играет большую роль число, равное 1,4 массы Солнца – предел Чандрасекара. Как только масса белого карлика достигает такого значения, начинается процесс «схлопывания» звезды, описанный выше. Белый карлик за минуту превращается в нейтронную звезду.

Любой луч света, выходящий с поверхности такой звезды, искривляется в пространстве, он движется почти параллельно поверхности звезды. Несколько раз, обернувшись по спирали вокруг нее, луч может вырваться в открытый космос. Теперь представим себе нейтронную звезду массой равной трем солнечным и радиусом 8,85 км. В этом случае ни один луч уже не сможет вырваться с поверхности звезды, он настолько искривится в поле звезды, что вернется обратно. Вот такие они, черные дыры!

Радиус, до которого надо сжать тело, чтобы свет не мог покинуть его, называется радиусом Шварцшильда или горизонтом событий. Хотите стать черной дырой? Тогда вам придется уменьшиться до 0, 000… всего 21 нуль после запятой сантиметров, и вас никто не увидит! Но масса ваша останется - включите свое воображение и представьте себе, что вы могли бы сделать в таком состоянии. Наверно, спокойно просочиться сквозь землю, к самому центру… Но вернемся в космос.

Белые и серые дыры .

Белая дыра есть объект, который противоположен черной дыре. Материя белой дыры выталкивается и рассеивается в пространстве. Если вещество не сжимается, а расширяется из-под сферы Шварцшильда, то данный объект является белой дырой. Серые дыры объединяют свойства черных и белых дыр.

Термин “белая дыра” появляется на симпозиуме по релятивистской астро­физике в 1969 году. Известный английский ученый Р. Пенроуз выступил на этом симпозиуме с докладом “Черные дыры и белые дыры”. Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков в 1971 году вводят понятие “серая дыра”.

Природа образования массивных черных дыр понятна сейчас. Массивные звезды, расходуя свое ядерное горючее и сжимаясь, обязательно должны достичь своего гравитационного радиуса и превра­титься в черные дыры. Чтобы черная дыра образовалась таким путем, масса звезды должна быть, как минимум, в два раза больше массы Солнца. Сила гравитации менее массивного тела недостаточна для образования черной дыры.

ПУЛЬСАРЫ.

Пульсары – говорящие черные дыры.

В 1967 г. были открыты пульсары – нейтронные звезды, испускающие узконаправленные потоки элементарных частиц. Эти излучения представляют собой периодические импульсы электромагнитного спектра. Впервые они были зафиксированы как радиоизлучения. Их четкая периодичность навела астрономов, обнаруживших эти импульсы, на мысль о том, что сигналы посылаются «зелеными человечками» - инопланетянами, чтобы вступить с землянами в долгожданный контакт. Сразу же все засекретили и начали расшифровывать послание. В результате исследований, подтвержденных другими фактами, был сделан вывод, что эти сигналы принадлежат вращающейся нейтронной звезде, или черной дыре. Из-за периодичности импульсов эти космические объекты были названы пульсарами.

Как же излучение, видимое в рентгеновском спектре, вырывается из объятий черной дыры? Считается, что на поверхности пульсара нейтроны не так устойчивы. Они могут даже распадаться на протоны и электроны, которые, в свою очередь, рождают другие элементарные частицы. В сильном магнитном поле электроны разгоняются вдоль силовых линий, а на полюсах пульсара, где гравитация меньше всего, вырываются в космическое пространство. Такое представление объясняет периодичность посылаемых импульсов. Но с другой стороны, черная дыра может постепенно испариться за счет испускания элементарных частиц. Пока следы испарившихся черных дыр в космосе не обнаружены.

Черные дыры – пожиратели звездного вещества

Зато с помощью рентгеновского телескопа было обнаружено, как звездный газ отрывался от звезды в виде светящегося облака и перетекал в темную область космического пространства, где становился невидимым, проще говоря, исчезал. Вывод напрашивается сам собой.

Эта звезда, путешествуя по галактике, приблизилась к черной дыре и оказалась в ее поле тяготения. Первыми поползли в ее стороны самые неустойчивые элементы попавшей в ловушку звезды – поверхностное звездное вещество и околозвездный газ. Газообразное вещество, разогреваясь, приближается к черной дыре по спирали, высвечивая таким образом, ее местонахождение. Эта область называется «аккреционный диск» и очень похожа по своему виду на спиральную галактику.

КВАЗАРЫ.

Свет квазаров указывает на черные дыры.

В 1963 году были открыты квазары(квазизвездные источники)-самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.

Самые яркие обнаруженные объекты Вселенной – квазары, также обязаны своим происхождением черным дырам. Особо массивные черные дыры настолько сильно притягивают к себе находящиеся поблизости космические объекты, что, приближаясь к ней толпой, они начинают светиться как 10 галактик вместе взятых. Квазар отличается переменным блеском, что, вероятно, соответствует периодичности вращения огромной нейтронной звезды, вокруг которой он образовался. Хотя точно сказать, что такое квазары, не может пока никто.

Хочется отметить любопытный факт. Когда из теории относительности Эйнштейна был сделан вывод о существовании черных дыр, многие астрономы с увлечением искали в космосе подтверждение этому предположению. И находили достаточно фактов и объектов, подтверждающих эту теорию. В настоящее время, когда накопилось достаточно фактов и наблюдений, указывающих на присутствие черных дыр в космосе, само их существование ставится под сомнение многими астрономами. Таким образом, представители homo sapiens, как и черные дыры, являются самыми загадочными объектами Вселенной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

После проделанной работы можно сделать выводы:

Степень изученности Вселенной крайне мала.

Небесные тела подобны живым существам: у них есть свои этапы развития, признаки, определяющие возраст того или иного небесного тела.

Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем.

Значение этой темы в естествознании очевидна- она определяет все. Вселенная есть начало, продолжение и конец всего(хотя можно сказать, что конца у Вселенной и нет, она протсо перерождается из раза в раз). Освоение космических пространств перевернуло мировоззрение человека, повлияло на дальнейшую научную деятельность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Дагаев М.М, Чаругин В.М. Книга для чтения по астрономии.- М.: Просвещение, 1988.

2.Горелов А.А. КСЕ.- М.: ВЛАДОС, 2003.

3.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной.- М.: Наука, 1990.

Лаплас Пьер. Изложение системы мира [пер. О.Борисенко] М.: Просвещение, 1980.

Майринк Густав. Кольцо Сатурна: сборник [ пер. с австр. И.Стебловой.].-М.: Азбука-классика, 2004.-832с.

Горелов А.А. КСЕ: Учеб. Пособие для студ.высш.учеб.заведений.- М.: Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2003.- 512с.: ил.

Вселенная - совокупность галактик, их скоплений, звезд, планет, планетоидов, комет, астероидов, космической пыли и газов, всего известного человеку вещества (видимого и темного), энергии (включая темную) и излучений. В этом блоге чаще всего о Вселенной я буду говорить как предмете астрономического и космологического изучения. В визуальном смысле во Вселенной больше темных, чем освещенных участков. По одной версии видимая Вселенная - это шар, сфера диаметром 90-93 млрд световых лет. По другой это диск примерно такого диаметра. В любом случае речь идет об огромных расстояниях. Вселенная многоцентровая и неоднородная. Во Вселенной примерно 170 млрд галактик, которые местами собираются в большие скопления. В других местах есть есть пустоты. Но нет какого-то одного центра скоплений материи и энергии, нет единого центра, из которой она расширяется после Большого взрыва.

Вселенная состоит из материи и энергии. Вселенная расширяется с нарастающей скоростью. Расширения привело к тому, что стало больше пустот, чем скоплений вещества и энергии. Плотность материи во Вселенной 10 −29 г/см 3 (для сравнения - плотность чистой воды при нормальных условиях 1 г/см 3). Вселенной около 13,73 млрд лет, средняя ее температура -270°С, и уменьшается, так как звезды остывают. По современным представлениям у Вселенной было начало и будет конец. Все образования и космические тела во Вселенной движутся с огромными скоростями. Вселенная постоянно изменяется: в ней рождаются и разрушаются галактики, звезды, планеты. На современном этапе жизни у Вселенной есть границы, которые человек преодолеть не может - например, скорость света и абсолютный температурный ноль.

Как изучали Вселенную

С древних времен человека волновало, как устроен мир, где его границы, какие силы в нем действуют и побеждают. Первооткрыватели космоса сначала исследовали нашу Солнечную систему. Потом они обнаружили галактики, затем их скопления. В соответствии с современными теориями пространство и время имеет свои границы, но мы изучаем их постепенно, расширяя представление о мире. Возможно, эти границы по мере изучения расширятся, а некоторые ограничения будут сняты.

Первыми систематически изучать границы нашего мира начали древние греки. Не ощущая движения Земли вокруг Солнца и движения ее внутри галактики со всей Солнечной системой, они считали Землю неподвижным центром мироздания, вокруг которого движутся звезды, Солнце и Луна. Греки понимали, что предметы, поднятые над землей, падают вниз. Чтобы не упала Земля, она должна на что-то опираться. Фалес Милетский считал такой опорой мировой океан, Анаксимен - сжатый воздух. Анаксимандр Милетский, Парменид и Птоломей считали, что Земля обходится без опоры, так как лежит в центре мироздания, и куда-то падать у нее причин нет. Расходились их взгляды и на форму Земли. Анаксимандр считал Землю цилиндрической, Левкипп плоской. О том, что Земля - шар, впервые догадался Пифагор. Также считали Платон и Аристотель. Их представления о мире стали основой для ученых на многие века. Хотя уже среди греческих ученых были такие, которые пытались ставить в центр мира Солнце. Но они были в меньшинстве. Греческие философы также пытались объяснить, из каких элементов состоит мир. Аристотель говорил, что небо - это купол, на котором закреплены звезды. Пространство купола разделено на подлунный и надлунный мир. Подлунный свет содержит 4 первоэлемента - земля, вода, ветер и огонь. Надлунный свет - место, где есть пятый элемент (эфир) и где живут боги. Но древнегреческие боги, в отличие от бога христианского, не были склонны вмешиваться в дела ученых. Спорили греческие ученые и о том, что ближе к Земле - Солнце, Луна или звезды, откуда берутся метеориты. Анаксагор пришел к выводу, что метеориты слагаются из того же материала, что и Земля. Другие планеты Солнечной системы греки считали божествами. Несмотря на ошибочность геоцентрической модели мира, Анаксагор и другие философы заложили основы современной астрономии.

Аристотель Пифагор

В средневековье в европейскую астрономию серьезно вмешивалась христианская церковь. Вместо научных доводов она принимала мнения богословов, оценивая их по выгоде для стройности верований, а не по логичности и доказательности. После II века до н.э в философии доминирующими стали мистицизм или религиозный догматизм, поэтому на место астрономии пришла астрология. Антропоцетризм христианских верований, заключавшийся в том, что Земля создана богом для людей, значительно лучше воспринимал геоцентрическую систему . Средневековые астрономы Индии, Иудеи, латинских стран и исламского Востока также чаще опирались на работы Аристотеля и Птолемея. Упадок в средневековой европейской науке не позволял ученым не то что опровергнуть работы греков математически, но даже просто понять их. Геоцентрическая система существовала много веков, пока польский астроном Николай Коперник снова уверенно не заявил о гелиоцентрической системе мира. Он четко говорил, что Земля совершает оборот вокруг своей оси за сутки и вокруг Сонца за год. Новая система легко объяснила непонятное до того попятное движение планет (когда планета в какой-то момент начинается двигаться по небосводу в обратную сторону). С этого момента началась новая научная революция.

Коперник

Николай Коперник считал, что Земля и другие планеты Солнечной систем движутся вокруг Солнца равномерно. Свою теорию он изложил в книге 1543 года "О вращении небесных сфер". Он относительно четко рассчитал расстояние от Солнца до планет Солнечной системы.

Знаменитая картина Я. Матейко. 1873 год

Николай Коперник на польской банкноте в 1000 злотых

В 1572 году на небе зажглась сверхновая звезда (Тихо Браге). Она была видна даже днем. Глядя на нее, Томас Диггес (Оксфорд, Англия) засомневался, что небо - сфера. Новая звезда была явно за ее пределами. Но предстояло еще осмыслить отсутствие "небесной тверди" и отказаться от промежуточной гео-гелиоцентрической системы мира. Наиболее весомым в эти процессы был вклад Иоганна Кеплера и Галилео Галилея. Иоганн Кеплер доказал, что Солнце находится в геометрическом центре звездно-планетарной системы. Он также понял , как связаны периоды обращений планет и размеры их орбит: квадраты периодов обращений планет относятся как кубы больших полуосей их орбит. На основании этих открытий были составлены новые более точные таблицы движения планет.

В одно время с Иоганном Кеплером работал и итальянский физик, математик, астроном и философ Галилео Галилей. Он впервые использовал телескоп для наблюдения за небесными телами. В 1609 году, рассматривая в телескоп Млечный путь, он увидел, что его создают отдельные звезды. Он описал горы на Луне и 4 спутника Юпитера. Свои открытия он описал в работе «Звёздный вестник» (1610 год). Его открытия сделали популярным конструирование телескопов и одновременно нанесли тяжелый удар астрологии, разрушая некоторые ее традиции. Галилей открыл фазы Венеры, пятна на Солнце (описаны в книге «Письма о солнечных пятнах») и вращение Солнца вокруг оси. Своими открытиями и характером спорщика он нажил себе много врагов в церковных кругах и был обвинен инквизицией в ереси. В 1616 году римский папа Павел V официально назвал гелиоцентризм опасной ересью. Книга Коперника "О вращении небесных сфер" была внесена в перечень запрещенных. Авторитет Галилея защитил его от гонений, но открыто защищать труды Коперника он больше не мог. Галилей ошибся в толковании комет, считая их оптическими явлениями. Но даже эта ошибка способствовала дальнейшему развитию науки, пониманию относительности движения и инерции.

Точку в спорах о справедливости гелиоцентрической системы, длившихся более полутора веков, поставил Исаак Ньютон. В 1687 году он вывел из закона всемирного тяготения законы Кеплера.

В конце 18-го века Уильям и Каролина Гершель создали новое поколение телескопов. Они взяли за основу телескоп Исаака Ньютона, но заменили стеклянные зеркала металлическими. С помощью нового телескопа 13 марта 1781 года Уильям Гершель открыл Уран, за что получил почетное звание королевского астронома. В 1785 году он опубликовал первую карту галактики. В 1789 году астроном открыл спутники Сатурна Мимас и Энцелад, затем спутники Урана Титанию и Оберон. Его таланту мы также обязаны открытием инфракрасного излучения (далее и в тэгах - ИК). Он также увидел туманности, но не смог их объяснить.

Астрономы продолжали работу по измерению расстояния до звезд. Методом параллакса точно измерили расстояние от Земли до Солнца, но оказалось, что этот метод был ограничен расстоянием 300 млн км. Нужен был другой метод. Его предложила Генриетта Ливитт, научный сотрудник Гарвардского университета. Она сделала открытие: яркость звезды зависит от расстояния до нее. Это помогло измерить расстояние до многих звезд и туманностей. В честь Г. Ливитт были названы астероид и кратер на Луне.

Позже узнали, что Вселенная началась с Большого взрыва, что галактика - не полоса из звезд, а диск, который постоянно и быстро вращается. Солнечная система - тоже условный диск внутри галактики. Когда-то это был настоящий диск пыли и газа. В дискообразном облаке газов и пыли сформировались Солнце и планеты Солнечной системы. А в плоскости условного диска теперь лежат орбиты всех планет Солнечной системы. Движение по орбитам уравновесило силу гравитации и силу взрыва от рождения в центре диска Солнца. Траектория планетарного движения подчиняется тем же законам физики, что и движение предметов в нашем макромире. В микромире, на уровне элементарных частиц, действуют другие законы. Об этом я подробнее расскажу позже. Здесь уместно немного рассказать об Эдвине Хаббле.

Астроном Эдвин Хаббл сделал несколько важнейших открытий. Он обнаружил, что во Вселенной ни одна галактика, а множество. Это открытие он сделал, используя 100-дюймовый телескоп Хукера в обсерватории «Маунт-Вилсон» (Лос-Анджелес, Калифорния, США). Он понял, что идентифицированные им в туманностях Андромеды и Треугольника цефеиды (пульсирующие переменные звезды) находятся слишком далеко, чтобы быть частью Млечного пути. Эти цефеиды были позже названы цефеидами Хаббла. Описание Э. Хабблом туманности Андромеды позже помогло установить размеры Вселенной.

Вторым важным открытием стало то, что большинство галактик отдаляется друг от друга. Оказалось, что несколько галактик движутся в нашу сторону, и в рассчитанные сроки произойдет столкновение этих галактик с Млечным путем. Но все остальные галактики быстро отдаляются от нас. Причем чем дальше от нас галактики, тем быстрее они от нас отдаляются. Но как он это доказал? Э. Хаббл изучал движение галактик, фиксируя их световые волны. Если галактика приближается, ее световые волны сжимаются и становятся синими. Если удаляются, волны расширяются и становятся красными. Явление изменения длины, а вместе с ней и цвета волн, называется эффектом Доплера . "Красное смещение" спектра показало: большинство галактик удаляется друг от друга. К слову, это также подтверждает, что Большой взрыв действительно был.

В 1998 году была опубликована работа , в которой было доказано, что скорость расширения Вселенной увеличивается за счет темной энергии. Через 100 млрд лет, если мы будем живы, то будем видеть только редкие звезды Млечного пути, а Вселенная вокруг станет тусклой и пустой.

Вселенная состоит из одних и тех же 92-х химических элементов, присутствующих в периодической таблице Д.И. Менделеева - от водорода +1 до урана +92 . От порядкового номера (заряда) зависят свойства химических элементов. На сегодня эту зависимость определяют так : свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов. Разнообразие форм видимой материи определяется также распространенностью элементов. Чем она выше, тем больше шансов для химических взаимодействий. Самый распространенный элемент Вселенной - водород (75%). Далее следуют гелий (23%), кислород (1%), углерод (0,5%), неон (0,13%), железо (0,11%), азот (0,1%), кремний (0,07%), сера (0,05%) и т.д. Распространенность углерода, а также его способность создавать цепочки и кратные связи во многом объясняют причины возникновения биологической жизни на углеродной основе. Часть элементов входят в состав газов, часть являются галогенами или металлами. Например, Ca +20 и Na +11 в чистом виде - серебристые металлы. Но в таком виде мы их обычно не видим. Но если речь идет о Земле, то понятно, как именно мы узнали о составе почвы, атмосферы, воды в океанах и т.д. Еще до полета к планетам Солнечной системы ученые знали: атмосфера Венеры наполнена серой, а почва Марса - железом. Когда до них добрались, это подтвердили и уточнили. Но мы вероятно очень не скоро доберемся даже до ближайших звездных систем. До ближайшей к нам Проксима Центавры целых 4,22 световых года. Так откуда же мы знаем, из каких элементов она состоит? Благодаря спектральному анализу . Изучить индивидуальные спектры элементов позволило их сжигание. Барий горит зеленым огнем, медь - синим, стронций - красным. Таким образом мы ответили на еще один важнейший вопрос о первоэлементах Вселенной. Правда, на это вопросы не окончились.

Изучение вселенной 2

Образование Вселенной 3

Эволюция Вселенной 4

Галактики и структура Вселенной 4

Классификация галактик 5

Структура Вселенной. 7

Заключение 9

Введение

Многие религии, такие как, Еврейская, Христианская и Исламская, считали, что Вселенная создалась Богом и довольно недавно. Например, епископ Ушер вычислил дату в четыре тысячи четыреста лет для создания Вселенной, прибавляя возраст людей в Ветхом Завете. Фактически, дата библейского создания не так далека от даты конца последнего Ледникового периода, когда появился первый современный человек.

С другой стороны, некоторые люди, например, греческий философ Аристотель, Декарт, Ньютон, Галилей предпочли верить в то, что Вселенная, существовала, и должна была существовать всегда, то есть вечно и бесконечно. А в 1781 философ Иммануил Кант написал необычную и очень неясную работу «Критика Чистого Разума». В ней он привел одинаково правильные доводы, что Вселенная имела начало, и что его не было. Никто в семнадцатых, восемнадцатых, девятнадцатых или ранних двадцатых столетиях, не считал, что Вселенная могла развиваться со временем. Ньютон и Эйнштейн оба пропустили шанс предсказания, что Вселенная могла бы или сокращаться, или расширяться.

Изучение вселенной

Великий немецкий ученый, философ Иммануил Кант (1724-1804) создал первую универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной, обогатив картину ее ровной структуры, и представлял Вселенную бесконечной в особом смысле. Он обосновал возможности и значительную вероятность возникновения такой Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и отталкивания. Кант попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях, начиная с планетной системы и кончая миром туманности.

Впервые принципиально новые космологические следствия общей теории относительности раскрыл выдающийся математик и физик – теоретик Александр Фридман (1888-1925 гг.). Выступив в 1922-24 гг. он раскритиковал выводы Эйнштейна о том, что Вселенная конечна и имеет форму четырехмерного цилиндра. Эйнштейн сделал свой вывод, исходя из предположения о стационарности Вселенной, но Фридман показал необоснованность его исходного постулата.

Фридман привел две модели Вселенной. Вскоре эти модели нашли удивительно точное подтверждение в непосредственных наблюдениях движений далёких галактик в эффекте «красного смещения» в их спектрах.

Этим Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое. Своими выводами Фридман теоретически способствовал открытию необходимости глобальной эволюции Вселенной.

Образование Вселенной

Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот огненный шар был настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом.

Существует несколько теории эволюции. Теория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Вселенной не будет продолжаться вечно, т.к. его остановит гравитация.

По этой теории наша Вселенная расширяется на протяжении 18 млрд. лет со времени взрыва. В будущем расширение полностью замедлится, и произойдет остановка. А затем Вселенная начнёт сжиматься до тех пор, пока вещество опять не сожмется и произойдет новый взрыв.

Теория стационарного взрыва: согласно ей Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она все время пребывает в одном и том же состоянии. Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова, но если Вселенная, начало которой положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она постепенно охладится и совсем угаснет.

Но пока ни одна из этих теорий не доказана, т.к. на данный момент не существует ни каких точных доказательств хотя бы одной из них.

Однако стоит отметить и еще одну теорию (принцип).

Антропный (человеческий) принцип первым сформулировал в 1960 году Иглис Г.И. , но он является как бы неофициальным его автором. А официальным автором был ученый по фамилии Картер.

Антропный принцип утверждает, что Вселенная такая, какая она есть потому, что есть наблюдатель или же он должен появиться на определенном этапе развития. В доказательство создатели этой теории приводят очень интересные факты. Это критичность фундаментальных констант и совпадение больших чисел. Получается, что они полностью взаимосвязаны и их малейшее изменение приведет к полному хаосу. То, что такое явное совпадение и даже можно сказать закономерность существует, дает этой, безусловно интересной теории шансы на жизнь.

Эволюция Вселенной

Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно. Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И всё же исследования, проведенные в нашем веке, приоткрыли занавес, закрывающий от нас далекое прошлое.

Вселенной принято разделять на четыре эры: адронную, лептонную, фотонную и звездную.

Галактики и структура Вселенной

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа. И оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие на очень больших расстояниях от нас. Открытия и исследования в области космологии прояснили в последние десятилетия многое из того, что касается предыстории галактик и звезд, физического состояния разряженного вещества, из которого они формировались в очень далекие времена. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея - идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремится создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: «блинов» - протоскоплений.

Распад слоев протоскоплений на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Протогалактики, у которые обладали быстрым вращением превращались, в Спиральные галактики, у которых же вращение было медленное или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие пчелиных сот.

Классификация галактик

Эдвин Пауэлла Хаббл (1889-1953), выдающийся американский астроном – наблюдатель, избрал самый простой метод классификации галактик по внешнему виду. И нужно сказать, что хотя в последствии другими исследователями были внесены разумные предположения по классификации, первоначальная система, выведенная Хабблом, по-прежнему остаётся основой классификации галактик.

В 20-30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик.

Спиральные галактики

Спиральные галактики «spiral» - характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (обозначаются - S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются - SB).

Спиральные галактики являются, может быть, даже самыми живописными объектами во Вселенной. Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающиеся сходным симметричным образом и теряющиеся в противоположных областях периферии. Однако известны примеры большего, чем двух числа спиральных ветвей в галактике. В других случаях спирали две, но они неравны - одна значительно более развита, чем вторая. В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Представитель - галактика М82 в созвездии Б. Медведицы, не имеет четких очертаний, и состоит в основном из горячих голубых звезд и разогретых ими газовых облаков. М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых лет. Возможно, около миллиона лет тому назад в центральной ее части произошел мощный взрыв, в результате которого она приобрела сегодняшнюю форму.

Эллиптические галактики

Эллиптические галактики «elliptical»(обозначаются - Е) - имеющие форму эллипсоидов. Эллиптические галактики внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве. Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой – большим или меньшим сжатием.

Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы, и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние, по массе сравнимого с Солнцем, а по размеру с Землей.

Иррегулярные галактики

Иррегулярные (неправильные) «irregular» (обозначаются - I) - обладающие неправильными формами. Перечисленные до сих пор типы галактик характеризовались симметричностью форм определенным характером рисунка. Но встречаются большое число галактик неправильной формы. Без какой-либо закономерности структурного строения.

Неправильная форма у галактики может быть, вследствие того, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи или из-за молодого возраста. Есть и другая возможность: галактика может стать неправильной вследствие искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой. По-видимому, эти оба случая встречаются среди неправильных галактик, и может быть с этим связанно разделение неправильных галактик на 2 подтипа.

Неправильные галактики подтипа I I , характеризуется сравнительно высокой поверхностью, яркостью и сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вакулер в некоторых галактиках этого подтипа, например, Магеллановых облаках, обнаружил признаки спиральной разрушенной структуры.

Неправильные галактики подтипа обозначаемого I II , отличаются очень низкой поверхностью и яркостью. Эта черта выделяет их из среды галактик всех других типов. В то же время она препятствует обнаружению этих галактик, вследствие чего удалось выявить только несколько галактик подтипа I II расположенных сравнительно близко.

Представители иррегулярных галактик - Большое Магелланово Облако. Находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом, является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера, рядом с ней расположена галактика поменьше - Малое Магелланово Облако. Обе они - спутники нашей галактики.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются - So). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют.

Структура Вселенной.

С возникновением атомов водорода начинается звездная эра, а точнее говоря, эра протонов и электронов.

Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики - являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.

Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Звездная система, в составе которой, как рядовая звезда находится наше Солнце, называется Галактикой.

Число звезд в галактике порядка 10 12 (триллиона). Млечный путь, светлая серебристая полоса звезд опоясывает всё небо, составляя основную часть нашей Галактики. Млечный путь наиболее ярок в созвездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд. Наименее ярок он в противоположной части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что солнечная система не находится в центре Галактики, который от нас виден в направлении созвездия Стрельца. Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там слабых звезд и тем менее далеко в этих направлениях тянется звездная система.

Размеры Галактики были намечены по расположению звезд, которые видны на больших расстояниях. Диаметр Галактики примерно равен 3000 пк (Парсек (пк) – расстояние, с которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1’’; 1 Парсек = 3,26 светового года = 206265 а.е. = 3*10 13 км.) или 100000 световых лет, но четкой границы у нее нет.

В центре галактики расположено ядро диаметром 1000-2000 пк – гигантское уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто плотной завесой облаков, что препятствует визуальным и обычным фотографическим наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики.

Масса нашей галактики оценивается сейчас разными способами, равна 2*10 11 масс Солнца (масса Солнца равна 2*10 30 кг.) причем 1/1000 ее заключена в межзвездном газе и пыли. В 1944 г. В.В. Кукарин нашел указания на спиральную структуру галактики, причем оказалось, что мы живем между двумя спиральными ветвями.

В некоторых местах на небе в телескоп, а кое-где даже невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.

Существует два вида звездных скоплений: рассеянные и шаровые.

Кроме звезд в состав Галактики входит еще рассеянная материя, чрезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли. Оно образует туманности. Туманности бывают диффузными и планетарными. Светлые они оттого, что их освещают близлежащие звезды.

Во Вселенной нет ничего единственного и неповторимого в том смысле, что в ней нет такого тела, такого явления, основные и общие свойства которого не были бы повторены в другом теле, другими явлениями.

Заключение

Открытие многообразных процессов эволюции в различных системах и телах, составляющих Вселенную, позволило изучить закономерности космической эволюции на основе наблюдательных данных и теоретических расчетов.

В качестве одной из важнейших задач рассматривается определение возраста космических объектов и их систем. Поскольку в большинстве случаев трудно решить, что нужно считать и понимать под «моментом рождения» тела или системы, то, для установления возраста применяют два параметра:

время, в течение которого система уже находится в наблюдаемом состоянии

полное время жизни данной системы от момента её появления

Очевидно, что вторая характеристика может быть получена только на основе теоретических расчетов. Обычно первую из высказанных величин называют возрастом, а вторую – временем жизни.

Факт взаимного удаления галактик, составляющих метагалактики свидетельствует о том, что некоторое время тому назад она находилась в качественно ином состоянии и была более плотной.

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала последнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце.

Изучение Вселенной, даже только известной нам её части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений.

Контрольная работа по курсу «Концепции современного естествознания» ___________________________________________________________________________________

П Л А Н: Размеры и расстояния Виды галактик Эллиптические галактики Спиральные галактики Неправильные галактики Иглообразные галактики Радиогалактики

Министерство Образования Российской Федерации Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства Северный филиал.

Министерство образования Российской Федерации Московский государственный открытый университет Кафедра Менеджмента и экономической политики Контрольная работа

РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ Если в ясную безлунную ночь посмотреть на небо, то, ско­рее всего, самыми яркими объектами, которые вы увидите, бу­дут планеты Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Кроме того, вы уви­дите огромное количество звезд, похожих на наше Солнце, но находящихся гораздо дальше от на...

Министерство образования и науки Украины Общеобразовательная школа I–III ступеней № 83 г. Донецка Реферат по дисциплине: «Астрономия» на тему: «Другие звездные системы - галактики»

Министерство высшего и среднего специального образования республики Узбекистан Ташкентский государственный Технический Университет имени Абу Райхана Беруни

Звёздное небо над головой долго время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что «неподвижные» звёзды на самом деле движутся, причём с огромными скоростями. В ХХ веке человечество свыклось с ещё более странным фактом: расстояния между галактиками постоя...

(Реферат для 8 класса) Туманности - это небесные объекты, которые в отличие от звезд выглядят как пятна. Наиболее яркие из них видны невооруженным глазом (туманность Андромеда и туманность Ориона). В 1774 году, француз Мессье, занимавшийся, впрочем, исследованием комет, которые по внешнему виду нап...

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ ПО РЫБОЛОВСТВУ МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Доклад ученицы 11 "Б" ср. школы № 1257 Масоловой Елены. Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь. МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК етагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых зв...

Введение. Идея эволюции всей Вселенной представляется вполне естественной и даже необходимой сегодня. Однако так было не всегда. Как и всякая великая научная идея, она прошла сложный путь борьбы и становления, пока не восторжествовала в науке. Сегодня эволюция Вселенной является научным фактом, вс...

План: Космологические модели Вселенной. Строение Вселенной: Структура Вселенной. Тёмная сторона Вселенной. Эволюция Вселенной: Стандартная модель эволюции Вселенной.

РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ Звёздное небо над головой долгое время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что “неподвижные” звёзды на самом деле движутся, причём с огромными ско­ростями. В XX в. человечество свык­лось с ещё более странным факто...

Наука, которая изучает вселенную как единое целое, называется космологией. Большинство существующих космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элементарных частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и, конечно, на астрономические наблюдения.

Т А Й Н Ы К В А З А Р О В ВВЕДЕНИЕ Мерцай, мерцай, квазизвезда! Ты далека иль ты близка? В истории астрономии, древнейшей из наук, не было времени, столь богатого самыми выдающимися открытиями, ...

Возникновение жизни во Вселенной. Несколько поколений ученый рассматривали астрономическую картину мира, в основе которой лежат не только данные астрономических наблюдений, теории и гипотизы, но и важнейшие понятия и законы современной физики.

Реферат на тему: Введение. Для людей далекого прошлого Вселенная была, если и не всегда безопасным, но и все же устойчивым миром, созданным, казалось бы, единственно для удобства рода человеческого. Едва ли человек тогда сомневался, что его обитель - Земля - занимает главенствующее, центральное...

1. Введение. Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями. Рассмотрим подробнее, что же такое материя, а так же ее структурные уровни.

П В П Ш № 2 “ Реферат по астрономии ” Тема: “ Изучение Галактик ” Работу выполнила: Насретдинова Елена Принял преподаватель: Евтодиев И.Г.

Профессиональный институт управления

Факультет Финансы и кредит

Специальность Финансы и кредит

Дисциплина Концепция

современного естествознания

Реферат

на тему:

Вселенная

Студента Ивановой Е.А.

Группа УФТЗ-51/8-Ф-Вс-2

Москва - 2010

Происхождение Вселенной 3

Модель расширяющейся Вселенной 5

Эволюция и строение галактик 10

Астрономия и космонавтика 12

Литература 14

Происхождение Вселенной

Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир. Когда в культуре господствовали мифологические представления, происхождение мира объяснялось, как, скажем, в «Ведах» распадом первочеловека Пуруши. То, что это была общая мифологическая схема, подтверждается и русскими апокрифами, например, «Голубиной книгой». Победа христианства утвердила представления о сотворении Богом мира из ничего.

С появлением науки в ее современном понимании на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении Вселенной. Следует разделять три близких термина: бытие, универсум и Вселенная. Первый является философским и обозначает все существующее, бытующее. Второй употребляется и в философии, и в науке, не имея специфической философской нагрузки (в плане противопоставления бытия и сознания), и обозначает все как таковое.

Значение термина Вселенная более узкое и приобрело специфически научное звучание. Вселенная - место вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению. Постепенное сужение научного значения термина Вселенная вполне понятно, так как естествознание, в отличие от философии, имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами.

Вселенную в целом изучает наука, называемая космологией, т.е. наукой о космосе. Слово это тоже не случайно. Хотя сейчас космосом называют все находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции. Космос тогда принимался как «порядок», «гармония», в противоположность «хаосу», «беспорядку». Таким образом, космология, в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.

Это изучение зиждется на нескольких предпосылках. Во-первых, формулируемые физикой универсальные законы функционирования мира считаются действующими во всей Вселенной. Во-вторых, производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространяемыми на всю Вселенную. И, в-третьих, истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, т.е. человека (так называемый антропный принцип).

Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной. Почему моделями? Дело в том, что одним из основных принципов современного естествознания является представление о возможности проведения в любое время управляемого и воспроизводимого эксперимента над изучаемым объектом. Только если можно провести бесконечное, в принципе, количество экспериментов, и все они приводят к одному результату, на основе этих экспериментов делают заключение о наличии закона, которому подчиняется функционирование данного объекта. Лишь в этом случае результат считается вполне достоверным с научной точки зрения.

К Вселенной это методологическое правило остается неприменимым. Наука формулирует универсальные законы, а Вселенная уникальна. Это противоречие, которое требует считать все заключения о происхождении и развитии Вселенной не законами, а лишь моделями, т.е. возможными вариантами объяснения. Строго говоря, все законы и научные теории являются моделями, поскольку они могут быть заменены в процессе развития науки другими концепциями, но модели Вселенной как бы в большей степени модели, чем многие иные научные утверждения.

Модель расширяющейся Вселенной

Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В основе этой модели лежат два предположения: 1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направления (изотропность); 2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих постулатах, - релятивистская.

Важным пунктом данной модели является ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности: 1) принципом относительности, гласящим, что во всех инерционных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга; 2) экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.

Из принятия теории относительности вытекало в качестве следствия (первым это заметил петроградский физик и математик Александр Александрович Фридман в 1922 году), что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. На этот вывод не было обращено внимания вплоть до открытия американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения».

Красное смещение - это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. Обнаруженный ранее эффект Доплера гласил, что при удалении от нас какого-либо источника колебаний, воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», т. е. линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн.

Так вот, для всех далеких источников света красное смещение было зафиксировано, причем, чем дальше находился источник, тем в большей степени. Красное смещение оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждало гипотезу об удалении их, т.е. о расширении Метагалактики - видимой части Вселенной.

Красное смещение надежно подтверждает теоретический вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении по меньшей мере нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой.

Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о Большом Взрыве, происшедшем где-то примерно 12 -18 млрд. лет назад. «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы» (Вейнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной.-М., 1981).

Начальное состояние Вселенной (так называемая сингулярная точка): бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц (включая фотоны и нейтрино). Горячесть начального состояния подтверждена открытием в 1965 году реликтового излучения фотонов и нейтрино, образовавшихся на ранней стадии расширения Вселенной.

Возникает интересный вопрос: из чего же образовалась Вселенная? Чем было то, из чего она возникла. В Библии утверждается, что Бог создал все из ничего. Зная, что в классической науке сформулированы законы сохранения материи и энергии, религиозные философы спорили о том, что значит библейское «ничего», и некоторые в угоду науке полагали, что под ничем имеется в виду первоначальный материальный хаос, упорядоченный Богом.

Как это ни удивительно, современная наука допускает (именно допускает, но не утверждает), что все могло создаться из ничего. «Ничего» в научной терминологии называется вакуумом. Вакуум, который физика XIX века считала пустотой, по современным научным представлениям является своеобразной формой материи, способной при определенных условиях «рождать» вещественные частицы.

Современная квантовая механика допускает (это не противоречит теории), что вакуум может приходить в «возбужденное состояние», вследствие чего в нем может образоваться поле, а из него (что подтверждается современными физическими экспериментами) - вещество.

Рождение Вселенной «из ничего» означает с современной научной точки зрения ее самопроизвольное возникновение из вакуума, когда в отсутствии частиц происходит случайная флуктуация. Если число фотонов равно нулю, то напряженность поля не имеет определенного значения (по «принципу неопределенности» Гейзенберга): поле постоянно испытывает флуктуации, хотя среднее (наблюдаемое) значение напряженности равно нулю.

Флуктуация представляет собой появление виртуальных частиц, которые непрерывно рождаются и сразу же уничтожаются, но так же участвуют во взаимодействиях, как и реальные частицы. Благодаря флуктуациям, вакуум приобретает особые свойства, проявляющиеся в наблюдаемых эффектах.

Итак, Вселенная могла образоваться из «ничего», т.е. из «возбужденного вакуума». Такая гипотеза, конечно, не является решающим подтверждением существования Бога. Ведь все это могло произойти в соответствии с законами физики естественным путем без вмешательства извне каких-либо идеальных сущностей. И в этом случае научные гипотезы не подтверждают и не опровергают религиозные догмы, которые лежат по ту сторону эмпирически подтверждаемого и опровергаемого естествознания.

На этом удивительное в современной физике не кончается. Отвечая на просьбу журналиста изложить суть теории относительности в одной фразе, Эйнштейн сказал: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы; теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время». Перенеся этот вывод на модель расширяющейся Вселенной, можно заключить, что до образования Вселенной не было ни пространства, ни времени.

Отметим, что теория относительности соответствует двум разновидностям модели расширяющейся Вселенной. В первой из них кривизна пространства-времени отрицательна или в пределе равна нулю; в этом варианте все расстояния со временем неограниченно возрастают. Во второй разновидности модели кривизна положительна, пространство конечно, и в этом случае расширение со временем заменяется сжатием. В обоих вариантах теория относительности согласуется с нынешним эмпирически подтвержденным расширением Вселенной.

Досужий ум неизбежно задается вопросами: что же было тогда, когда не было ничего, и что находится за пределами расширения. Первый вопрос, очевидно, противоречив сам по себе, второй выходит за рамки конкретной науки. Астроном может сказать, что как ученый он не вправе отвечать на такие вопросы. Но поскольку они все же возникают, формулируются и возможные обоснования ответов, которые являются не столько научными, сколько натурфилософскими.

Так, проводится различие между терминами «бесконечный» и «безграничный». Примером бесконечности, которая не безгранична, служит поверхность Земли: мы можем идти по ней бесконечно долго, но, тем не менее, она ограничена атмосферой сверху и земной корой снизу. Вселенная также может быть бесконечной, но ограниченной. С другой стороны, известна точка зрения, в соответствии с которой в материальном мире не может быть ничего бесконечного, потому что он развивается в виде конечных систем с петлями обратной связи, которыми эти системы создаются в процессе преобразования среды.

Но оставим эти соображения области натурфилософии, потому что в естествознании в конечном счете критерием истины являются не абстрактные соображения, а эмпирическая проверка гипотез.

Что же было после Большого Взрыва? Образовался сгусток плазмы - состояния, в котором находятся элементарные частицы - нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 сек после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер (2/3 водорода и 1/3 гелия). Как образовались все остальные химические элементы?

Эволюция и строение галактик

Поэт спрашивал: «Послушайте! Ведь, если звезды зажигают - значит - это кому-нибудь нужно?». Мы знаем, что звезды нужны, чтобы светить, и наше Солнце дает необходимую для нашего существования энергию. А зачем нужны галактики? Оказывается и галактики нужны, и Солнце не только обеспечивает нас энергией. Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик являются фабриками по производству основного строительного материала Вселенной - водорода.

Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, является самым простым «кирпичиком», из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причем оказывается, что звезды совершенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах.

Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звезды производят углерод - главный «кирпичик» живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для существования жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз задуматься над ним.

Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной - это значит мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время, не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик - следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной - едином целом, но также и космогония (греч. «гонейа» означает рождение) - область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую космогонию).

Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик - миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры -100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бежит 2 млн. лет) - «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э.Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.

А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) - самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.

Астрономия и космонавтика

Звезды изучает астрономия (от греческого «астрон» - звезда и «номос» - закон) - наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживает в XX веке свою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений - основного своего метода исследований: телескопов-рефлекторов, приемников излучения (антенн) и т.п. В СССР в 1974 году вступил в действие в Ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6 м., собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.

В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи. Астрономия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.

Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика - часть астрономии, изучающая физические и химические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах отличается от доступных современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая температура и т.д.). Благодаря этому астрофизические исследования приводят к открытию новых физических закономерностей.

Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику Вселенной - состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии.

Один из основных методов астрофизики - спектральный анализ. Если пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь стеклянную трехгранную призму, то он распадается на составляющие цвета, и на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от красного к фиолетовому - непрерывный спектр. Красный конец спектра образован лучами, наименее отклоняющимися при прохождении через призму, фиолетовый - наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определенные спектральные линии, что и позволяет использовать данный метод для изучения веществ.

К сожалению, коротковолновые излучения - ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи - не проходят сквозь атмосферу Земли, и здесь на помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени рассматривалась как прежде всего техническая - космонавтика (от греческого «наутике» - искусство кораблевождения), обеспечивающая освоение космоса для нужд человечества с использованием летательных аппаратов.

Космонавтика изучает проблемы: теории космических полетов - расчеты траекторий и т.д.; научно-технические - конструирование космических ракет, двигателей, бортовых систем управления, пусковых сооружений, автоматических станций и пилотируемых кораблей, научных приборов, наземных систем управления полетами, служб траекторных измерений, телеметрии, организация и снабжение орбитальных станций и др.; медико-биологические - создание бортовых систем жизнеобеспечения, компенсация неблагоприятных явлений в человеческом организме, связанных с перегрузкой, невесомостью, радиацией и др.

История космонавтики начинается с теоретических расчетов выхода человека в неземное пространство, которые дал К.Э. Циолковский в труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.). Работы в области ракетной техники начаты в СССР в 1921 году. Первые запуски ракет на жидком топливе осуществлены в США в 1926 году.

Основными вехами в истории космонавтики стали запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года, первый полет человека в космос 12 апреля 1961 года, лунная экспедиция в 1969 году, создание орбитальных пилотируемых станций на околоземной орбите, запуск космического корабля многоразового использования.

Работы велись параллельно в СССР и США, но в последние годы наметилось объединение усилий в области исследования космического пространства. В 1995 году осуществлен совместный проект «Мир» - «Шаттл», в котором американские корабли «Шаттл» использовались для доставки космонавтов на российскую орбитальную станцию «Мир».

Возможность изучать на орбитальных станциях космическое излучение, которое задерживается атмосферой Земли, способствует существенному прогрессу в области астрофизики.

Список литературы

1. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.

2. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.

3. Краткий миг торжества. М., 1989.

«Освоение космоса» доклад для детей Вы можете использовать при подготовке к уроку.

«Изучение космоса» доклад

Еще в древности, люди, наблюдая за небом, использовали различные измерительные приборы, которые позволяли определять положение тел на небе.

Но изобретение телескопа помогло людям изучать космос. С помощью телескопов люди смогли открыть множество небесных тел. Это различные планеты, звезды, черные дыры, карлики, туманности, квазары, кометы и тому подобное.

Сегодня во многих странах мира есть огромные обсерватории, где ученые проводят исследования космоса.
В пятидесятых годах прошлого века в космос были запущены искусственные спутники Земли, 1961 году впервые в космосе побывал человек. Им стал советский космонавт Юрий Гагарин. В 1969 году американские космонавты высадились на Луне.

Телескопы, выведенные на орбиту Земли, позволяют заглянуть в далекие уголки Вселенной.

Среди самых известных телескопов, который совершил множество открытий и приоткрыл завесу дальнего космоса стал телескоп «Хаббл». Телескоп установлен на орбиту в 1990 году. Первые планеты за пределами нашей родной Солнечной системы астрономы начали находить спустя два года с момента его запуска.

Сейчас с помощью автоматических космических аппаратов ученые проводят исследования космоса, такие аппараты осуществляют полеты к планетам Солнечной системы.

Космические аппараты, которые предназначены для осуществления работ в дальнем космосе, отправляются туда безвозвратно. Зачастую их полет длится годами, и в этот период они передают различную информацию на Землю, которую получили при полете.

Число аппаратов, отправленных в дальний космос, совсем мало. В качестве примера можно назвать космический аппарат Voyager-1 и Voyager-2, которые запустили в 1977 году. У обоих аппаратов имеется энергия и топливо для работы практически до 2020-2025 года. Вояджер-1 за это время удалится от Солнца примерно на 19 миллиардов км, а Вояджер-2 – почти на 15 миллиардов км. Спустя -6-10 лет связь с аппаратами практически наверняка прекратится, они станут мертвыми грудами металла.