рефераты, курсовые, дипломы >>> астрономия, авиация, космонавтика

 

Вселленная, Галактика и Солнечная система

 

На протяжении последних триста лет, начиная от Рене Декарта (1596-1650), было высказано несколько десятков космогонических гипотез, в которых рассмотрены самые разнообразные варианты ранешней истории Солнечной системы.

Говоря о далёких объектах Вселенной, астрономы традиционно жалуются, что во многих вариантах имеется очень не достаточно данных, чтоб осветить развитие объектов. Тут же можно сказать, что всё обстоит как раз напротив - данных очень много.

Исторически первой гипотезой о происхождении планет была гипотеза Декарта (1644 г.). Декарт предположил, что все мировые пространства заполнено всепроницающей жидкостью, частицы которой находятся в вихреобразном движении. Любая планета, по Декарту, как соломинка в водовороте, движется в своем вихре. Так же он объяснял и движение планет по орбитам. «Обновленную» теорию вихрей употреблял в планетной космогонии. Тер Хаар (1938 г.) И К. Вейцзекер.

В 1745 г. Французский учёный Бюффон высказал предположение, что планеты образовались из вещества, выброшенного из Солнца при его встрече с кометой. Гипотеза «встречи» Солнца с иным небесным телом - звездой воспользовалась популярностью у многих учёных от Бикертона (1878 г.) До Джинса (1916 г.).

германский философ И. Кант (1724-1804) в собственной книге «естественная Всеобщая история и теория неба» (1755 г.) Развил гипотезу, согласно которой в начале мировое пространство было заполнено материей, находящейся в состоянии первозданного хаоса. Под действием двух сил - притяжения и отталкивания - материя со временем переходила в более организованные формы. Солнце и окружающие его планеты образовались в итоге слипания пылинок первичного вещества.

совсем другая гипотеза была изложена в книге французского учёного Лапласа «Изложение системы мира», которая вышла в свет в 1796 г. По Лапласу, на ранешней стадии собственного развития Солнце представляло собой огромную медлительно крутящуюся раскаленную туманность. Под действием Силы тяжести протосолнце сжималось, а скорость его вращения всё увеличивалась, поэтому оно приобретало сплюснутую форму. И как лишь на экваторе сила тяжести уравновешивалась центробежной силой, от протосолнца отделялось гигантское кольцо, которое в дальнейшем охлаждалось и разрывалось на отдельные сгустки. Из них будто бы и формировалась планета. Таковой отрыв колец от протосолнца, по Лапласу, происходил несколько раз. Аналогичным путём будто бы образовались и спутники планет.

В 1935 г. Г. Рессел предположил, что Солнце было двойной звездой. Одна из компонент будто бы была разорвана встречной звездой и образовала волокно, из которого позднее сформировались планеты. Год, спустя Литлон предположил, что Солнце было тройной звездой. Две из них будто бы столкнулись и удалились в межзвёздное пространство, оставляя «строительный материал». В 1944 г. Ф. Хойл высказал предположение, что Солнце в своё время было двойной звездой, причём одна из них вспыхнула как сверхновая, сбросила газовую оболочку и оставила систему.

В общем, говоря гипотез, было не не достаточно, но на самом деле современная гипотеза говорит о том, что планеты и Солнце образовались из одного и того же газопылевого облака. Предполагается что около пяти миллиардов лет назад в протяжённом газопылевом облаке, пронизанном магнитными линиями, образовались сгущения - протосолнце, которое медлительно сжималось. Другая часть облака с массой приблизительно в десять раз меньше данной, медлительно вращалось вокруг него. В итоге равномерно сплющивалась и разогревалась. Так вокруг протосолнца образовался протяжённый диск, пронизанный магнитными силовыми линиями. В значимой его части происходило интенсивное конвективно-турбулентное перемешивание вещества. Это благоприятствовало быстрому переносу энергии, освобождающейся при гравитационном сжатии облака, на бесконечность. В итоге этого газопылевой диск значительно охлаждался.

Под действием светового давления легкие химические элементы водород и гелий «выметались» из близких окружностей Солнца. И, напротив, попадая на пылинки, световые лучи тормозили их движение вокруг Солнца. При этом пылевые частицы теряли свой орбитальный момент количества движения и приближались к Солнцу. Этот механизм торможения «работает» даже в случае, если размеры частицы достигают нескольких метров. В конечном итоге это и привело к существенному различию в химическом составе планет, их разделению на две группы.

После заслуги «критической» плотности пылевой диск, в соответствие с критерием гравитационной неустойчивости, распадался на отдельные сгущения. Далее в итоге взаимных столкновений происходило слипание отдельных пылинок и образование твёрдых тел, для которых американский биолог Т. Чемберлен ещё в 1901 г. Ввёл заглавие «планетезимали».

По оценкам В. С. Сафронова, перевоплощение системы сгущений пыли в рой твёрдых тел длилось всего 10000 лет на расстоянии Земли от Солнца и около 1000000 лет на расстоянии Юпитера. При этом масса планетезималий в области планет земной группы была значительна меньше, чем в области планетегигантов.

Всё это время протосолнце проявляло совсем высшую активность. При массивных вспышках оно выбрасывало потоки заражённых частиц, которые, двигаясь вдоль магнитных силовых линий, переносили момент количества движения от Солнца к протопланетному облаку. Не считая того, благодаря столкновениям высокоэнергичных, лёгких частиц (протонов и нейтронов) с веществом протопланетного облака, происходили определённые ядерные реакции. Конкретно таковым путём и образовался большой избыток лёгких химических частей - лития, бериллия и бора, которых в земной коре и метеоритах существенно больше, чем в атмосфере Солнца.

В итоге взаимных столкновений планетезималий происходил рост одних и дробление остальных. Со временем орбиты огромнейших из них приближались к круговым орбитам, а сами они преобразовывались в зародыши планет, объединяя всё окружающее вещество. Расчёты показывают, что рост Земли до современных размеров длился всего 100 млрд. Лет.

Выпадение отдельных сгущений на Землю и ее сжатие привели к постепенному разогреву ее недр. На момент сформирования Земли температура в ее центре не превосходила 800 К, на поверхности 300 К, а на глубине 300-500 км - около 1500 К. Со временем всё огромную роль тут игрались процессы радиоактивного распада, при котором выделялось существенное количество энергии. В итоге этого отдельные области земных недр разогрелись до температуры плавления. Наступила продолжительная фаза гравитационной дифференциации вещества: Тяжёлые химические элементы и соединения опускались вниз, лёгкие - поднимались вверх. Этот начальный этап формирования земной коры длился около 1 млрд. Лет.

На ранешней стадии собственного развития протоземля была окружена облаком маленьких спутников, радиусы которых достигали 100 км. Со временем из них на расстоянии около 10 земных радиусов (60000 км) сформировалась Луна. Сразу началось ее медленное удаление то Земли, которое длится и сейчас. Оно сопровождается уменьшением скорости вращения Земли вокруг ее оси.

И всё же уже сейчас можно вполне уверенно говорить о том, что планеты и Солнце образовались из одного газопылевого облака и что сами планеты сформировались из роя холодных и жестких тел.

Нет на Земле человека, который, вглядываясь в звёздное небо, не ощущал бы всей его красы и величия, который не испытывал бы желания познать его тайны.

Успехи астрономии и космонавтики «приблизили» нас к звёздам. Сейчас каждый взор человека в небо наполняется конкретным содержанием: где-то там через причудливую мозаику из ярких звёзд прокладывает свой путь еще один пилотируемый космический корабль, в другом созвездии расположен интереснейший пульсар, в третьем - не менее именитая галактика либо квазар.

Сейчас на звёздном небе выделено около 100 созвездий. Они имеют точно указанные на карте неба границы. 235 Звёзд, не считая буквенных обозначений, имеют собственные наименования, которые в подавляющем большинстве случаев перешли от арабских астрономов.

следя за годичным перемещением Солнца посреди звёзд, древние люди научились заранее определять пришествия того либо другого времени года. Они делили полосу неба вдоль эклиптики на 12 созвездий (Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыба), в каждом из которых Солнце находится приблизительно месяц. Как уже отмечалось, эти созвездия были названы зодиакальными (строго говоря, двигаясь от созвездия, Скорпион в созвездие Стрельца Солнце проходит и через 13-е созвездие - Змееносец!).

Ещё за 2000 лет до нашей эпохи древние наблюдатели заметили посреди зодиакальных созвездий пять особых светил, которые, постоянно меняя своё положение на небе, переходят из одного зодиакального созвездия в другое. Потом греческие астрономы называли эти светила планетами, т. Е. «блуждающими». Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, сохранившие в собственных заглавиях до наших дней имена древнеримских богов. Луна и Солнце тоже числились блуждающими светилами.

возможно, прошло много веков, до этого чем старым астрономам удалось установить определённые закономерности в движении планет и, до этого всего, установить промежутки времени, по истечению которых положение планеты на небе по отношению к Солнцу повторяется. Этот просвет времени позднее был назван синодическим (от греческого синодос - сближение) периодом обращение планеты. После этого можно было делать следующий шаг - строить общую модель мира, в которой для каждой из планет было бы отведено определённое место, и пользуясь которой можно было бы заблаговременно предсказать положение планеты на несколько месяцев либо лет вперёд.

равномерно, веками астрономия всё усложнялась, и самый первый человек, который заявил и написал, что Земля крутится вокруг Солнца, был великий польский математик, физик и астроном Николай Коперник (1473-1543). Он создал своё бессмертное творение - книгу «О вращениях небесных тел», этим он первым основал гелиоцентрическую систему. После исследования Вселенной с помощью телескопов были начаты Галилео Галилеем (1564-1642) в 1602-1610 гг. Телескопы Галилея были небольшими, один из наилучших имел диаметр объектива 5,3 см и фокусное расстояние 124,5 см. Но уже и с таковыми небольшими инструментами был сделан большой шаг вперёд в раскрытии загадок мироздания. На поверхности Луны Галилей нашел неровности - горы, равнины и кратеры, он открыл спутники Юпитера и фазы Венеры.

Долгий и кропотливый путь прошла наука, до этого чем была установлена структура окружающей нас Вселенной. Лишь в начале 20 века было совсем подтверждено, что все видимые на небе звёзды образуют обособленную звёздную систему - Галактику.

равномерно выяснилось, что звёзды Млечного Пути - светлой серебристой полосы, опоясывающей всё небо, составляют основную часть нашей сильно сплющенной системы - Галактики. Так как полоса Млечного Пути опоясывают небо по большому кругу, то мы находимся вблизи его плоскости, которую называют галактической. Дальше всего Галактика простирается вдоль данной области. В перпендикулярном ей направлении плотность звёзд скоро падает, следовательно, Галактика в этом направлении простирается не так далеко.

время от времени безуспешно молвят, что Млечный Путь - это и есть наша Галактика. Млечный Путь - это видимое нами на небе Светлое кольцо, а наша Галактика - это огромный звёздный полуостров. Большая часть ее звёзд находится в полосе Млечного Пути, но ими она не исчерпывается. В Галактику входят звёзды всех созвездий. Подсчитано, что число звёзд 21-й величины и всех, более ярких на всём небе составляет около 2*10^9, но это только маленькая часть звёздного «населения» нашей звёздной системы - Галактики.

Размеры Галактики были намечены по расположению звёзд, которые видны на огромных расстояниях. Это цефеиды и горячие сверхгиганты. Диаметр Галактики можно принять приблизительно равным 30000 пк, либо 100000 световых лет, но точной границы у неё нет, так как звёздная плотность в Галактике равномерно сходит на нет.

В центре Галактики находится ядро диаметром 1000 - 2000 пк - большущее уплотнённое скопление звёзд. Оно расположено от нас на расстоянии практически 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но практически целиком укрыто завесой туч, содержащих космическую пыль.

В состав ядра Галактики входит много бардовых гигантов и короткопериодических цефеид. Звёзды верхней части главной последовательности, а в особенности сверхгиганты и классические цефеиды, составляют более молодое популяция. Оно размещается дальше от центра и образует сравнимо узкий слой, либо диск. Посреди звёзд этого диска расположена пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Все звёзды Галактики обращаются вокруг ее центра. Угловая скорость обращения звёзд во внутренней области Галактики приблизительно одинакова, а внешние ее части вращаются медленнее. Этим обращение звёзд в Галактике различается от обращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости скоро уменьшаются с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем, что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солнце в Солнечной системе.

Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики приблизительно за 200 млн. Лет со скоростью около 250 км/с. Направление, в котором движется Солнечная система, именуется апексом движения. В направлении апекса звёзды в среднем приближаются к нам со скоростью 20 км/с, а в противоположном направлении, с таковой же скоростью в среднем удаляются от нас. Итак, Солнечная система движется в направлении созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20км/с по отношению к соседним звёздам.

Звёзды, близкие друг к другу на небе, в пространстве могут быть расположены далеко друг от друга и двигаться с различными скоростями. Поэтому по истечении тысячелетий вид созвездий обязан сильно изменяться вследствие собственных движений звёзд.

Астрономы нашли множество гигантских звёздных систем за пределами нашей Галактики, им дали нарицательное заглавие галактик в различие от нашей Галактики. По своему внешнему виду галактики делятся на спиральные, неправильные и эллиптические. Большая часть наблюдаемых галактик спиральные. Наша Галактика и галактика в созвездии Андромеды относятся к числу спиральных галактик совсем огромного размера. Все спиральные галактики вращаются с периодами в несколько сот миллионов лет. Массы их составляют 10^10 - 10^11 масс Солнца.

ветки спиральных галактик, как и у нашей Галактики, состоят из горячих звёзд, цефеид, сверхгигантов, рассеянных звёздных скоплений и газовых туманностей. Галактики излучают радиоволны. Радиоизлучение исходит от нейтрального водорода на длине волны 21 см, а также от ионизованного горячего водорода в светлых туманностях. Нейтрального водорода в них содержится до 10% от массы галактики. Есть в галактиках и пыль. Ее присутствие в особенности отлично заметно в тех из них, которые повёрнуты к нам ребром, поэтому похожи на веретено либо чечевицу. Вдоль галактической плоскости у них проходит тёмная полоса - скопление пылевых туманностей.

Во время экспедиции Магеллана в 16 веке наблюдаемые в южном полушарии неба два огромных звёздных облака окрестили огромным и Малым Магеллановыми тучами. Эти галактики по их непонятному виду относят к типу неправильных. Они являются спутниками нашей Галактики. Расстояние до них около 150000 световых лет. Их звёздный состав таковой же, как и у веток спиральных галактик, а ядра нет. Неправильные галактики существенно меньше спиральных и встречаются редко.

Эллиптические галактики наблюдаются частенько. По виду они похожи на шаровые звёздные скопления, но еще больше их по размерам. Они вращаются очень медлительно и потому слабо сплюснуты в различие от скоро крутящихся спиральных галактик. Эллиптические галактики не содержат ни звёзд-сверхгигантов, ни диффузных туманностей.

Разнообразны и светимости галактик.

У гигантских галактик абсолютная звёздная величина около - 21. есть галактики-карлики, в тыщи раз более слабые с абсолютной звёздной величиной около - 13.

некие галактики выделяются посреди остальных в особенности массивным синхротронным радиоизлучением, которое возникает при содействии совсем стремительных электронов с магнитным полем. Их окрестили радиогалактиками. Почаще всего они имеют два очага радиоизлучения, расположенные по обе стороны галактики. Они появились в итоге активности ядер галактик, выбрасывающих в противоположные стороны быстрые потоки вещества.

На месте неких радиоисточников на небе нашли объекты, неотличимые на фото от совсем неярких звёзд. Но как проявили особенности их излучения, эти объекты не могут быть звёздами. В их диапазоне имеются калоритные полосы со значимым красным смещением. В неких вариантах это полосы газа, традиционно наблюдаемые в ультрафиолетовой области диапазона, смещённые в его видимую часть. Красное смещение их так велико, что ему соответствуют расстояния в миллиарды световых лет. Эти объекты, названные квазизвёздами (звездоподобными) источниками радиоизлучения либо квазарами, являются самыми далёкими небесными телами, расстояния до которых удалось найти. Ярчайший из квазаров смотрится как звезда 13-й звёздной величины, но по светимости некие квазары в сотни раз ярче, чем огромные галактики. Остаётся неясным происхождение колоссольных потоков энергии, излучаемой ими в оптическом и радиодиапазоне. Наблюдения свидетельствуют, что квазары сходны по собственной природе с активными ядрами совсем далёких звёздных систем.

Галактики, бывают двойными, кратными, образуют группы и скопления. Большая часть галактик сосредоточено в скоплениях. Скопления галактик, бывают рассеянными и шарообразными и содержат десятки, время от времени тыщи членов. Наиблежайшее к нам скопление галактик и содержат десятки, время от времени тыщи членов. Наиблежайшее к нам скопления галактик находится в созвездии Девы на расстоянии около 20 млн. Пк.

В последние годы было найдено, что в пространственном распределении галактик и их скоплений наблюдаются определённая закономерность - ячеисто-сотовая структура. Стены этих ячеек, состоящие из множества галактик, имеют толщину 3 – 4 млн. Пк, а размеры самих ячеек около 100 Мпк. Огромные скопления галактик образуют узлы этих ячеек.

Вся наблюдаемая система галактик и их скоплений именуется - Метагалактикой.

Метагалактика - часть бескрайней Вселенной.

В Метагалактике действует закон красного смещения Хаббла, и признано, что это смещение вправду отражает особенности движения галактик, непрерывное увеличение расстояний меж ними. Это значит, что галактики удаляются от нас (и друг от друга) во все стороны, и тем быстрее, чем они от нас дальше. Этот процесс захватывает всю наблюдаемую часть Вселенной, а может быть, и всю Вселенную, и потому его окрестили расширением Вселенной.

Наука, которая изучает Вселенную как единое целое, именуется космологией. Большая часть имеющихся космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элементарных частиц, общую теорию относительности и остальные фундаментальные физические теории и, естественно, на астрономические наблюдения. В космологии обширно употребляется способ моделирования, учёные строят теоретические модели Вселенной, ищут наблюдательные факты, на базе которых можно проверить правильность теоретических выводов. Применение ЭВМ дозволяет проводить нужные при этом расчёты. В частности, такие расчеты проявили, сто под действием гравитационных сил сначало фактически однородная среда в конце концов, за миллиарды лет могла приобрести структуру, наблюдаемую во Вселенной в современную эру. Настоящая Вселенная, как оказалось, отлично описывается моделями расширяющейся Вселенной, из которых следует, что ранее галактики были в среднем ближе к друг другу, чем сейчас, а 10 - 15 млрд. Лет назад средняя плотность материи во Вселенной была таковой большой, температура столь высокой, что вещество могло существовать лишь в виде элементарных частиц. В процессе расширения происходило образование химических частей и постепенное формирование галактик, звёзд и остальных объектов. Теория расширяющейся Вселенной дозволяет объяснить наблюдаемое соотношение содержания водорода и гелия в звёздах. Излучение, испущенное горячим газом миллиарды лет назад, ещё до образования галактик, приходит к нам с огромных расстояний до сих пор и названо, поэтому реликтовым. Его существование было теоретически предсказано задолго до обнаружения. Энергия реликтового излучения максимальна в области совсем маленьких (миллиметровых) радиоволн. Это излучение приходит умеренно со всех направлений неба. Принимая его с помощью радиотелескопов, мы получаем информацию о физических свойствах вещества на ранешних этапах расширения Вселенной, когда его средняя плотность была в сотни миллионов раз выше, чем в наше время. Открытие реликтивного излучения подтвердила выводы теории о том, что вещество тогда было горячим и распределялось умеренно.

Что представляло собой Вселенная до начала расширения, на самых ранешних его этапах, и сменится ли в будущем расширение сжатием? Это совсем сложные вопросы, над решением которых учёные работают сейчас.

Вселенная безгранична во времени и пространстве. Она не имела начала и никогда не будет иметь конца, она постоянно была, и будет существовать. Всё это касается Вселенной в целом, точнее, материи, из которой она состоит. Отдельные же ее части, к примеру Земля, Солнечная система, звёзды и даже звёздные системы - галактики, появляются, совершают долгий путь развития и когда-нибудь прекратят своё существование, с тем чтоб образующая их материя приняла новенькую форму. Медлительно изменяется и вся окружающая нас Вселенная. Об этом говорит, к примеру, происходящее в наше время увеличение расстояний меж галактиками.

На смену отжившим мирам появляются новейшие миры. На них с течением времени при благоприятных условиях может появиться жизнь, путём постепенного усложнения воспроизводящая своё высшее выражение - разумные мыслящие существа.

В настоящее время мы не можем ещё даже приблизительно оценить, у какого количества звёзд есть планеты, на скольких из них могла зародиться жизнь, где жизнь успела воспроизвести разумные существа и технику, допускающую возможность обмена информацией с другими цивилизациями. Мы знаем, что центральное тело нашей планетной системы - Солнце, которое является обыкновенной звездой. И Солнце и Земля, и остальные члены Солнечной системы состоят из тех же химических частей и подчиняются тем же законам физики, что и остальные тела, наблюдаемые на самых разных расстояниях. Поэтому условия, которые когда-то привели к зарождению жизни на Земле, обязаны реализовываться и в остальных областях Вселенной, даже если эти условия соединены с редким стечением событий. Очаги жизни, а тем более разумной жизни, могут быть разделены друг от друга совсем огромным расстоянием, что сильно затрудняет их поиск. Развитие науки и техники дозволит в будущем ответить на вопрос о распространённости жизни во Вселенной.

вероятная неповторимость земной цивилизации увеличивает ответственность человечества за сохранение природы нашей планеты и жизни на ней во имя мира и прогресса.

Использованная литература:

«Астрономия наших дней» И. А. Климишин.

«Николай Коперник» Е. А. Гребенников.

«Астрономия 11 - класс» Б. А. Воронцов.



 
Еще рефераты и курсовые из раздела
Структурные уровни организации материи. Микро, макро, мега миры
1. Введение. Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в ее нескончаемо разнообразных формах и проявлениях, со всеми ее качествами, связями и отношениями....

Астрофизика
Введение.1 Оптические телескопы и их внедрение.1.1 История первых оптических наблюдений.1.2 Схема и устройство оптических телескопов.1.3 внедрение...

Планета Уран
План ü Общие сведения ü История открытия. ü Особенности вращения Урана. ü Химический состав, физические условия и строение...

Меркурий - мир жара и холода
Эта планета находиться ближе всего к солнцу. Свою маленькую орбиту Меркурий обегает за 88 дней. Означает год на нем короче наших трех месяцев. Меркурий - колоритное светило, но узреть...

Что такое звёзды
Испокон веков Человек старался дать заглавие предметам и явлениям, которые его окружали. Это относится и к небесным телам. Поначалу наименования получили самые калоритные, отлично видимые...