عرض تقديمي لنظام المجرات والهيكل الواسع النطاق للكون. عرض الدرس "بنية الكون وتطوره". مجرة كوكبة العذراء

ماذا نعرف عن الكون ، كيف يشبه الكون؟ الكون هو عالم لا حدود له يصعب على العقل البشري فهمه ، والذي يبدو غير واقعي وغير مادي. في الواقع ، نحن محاطون بالمادة ، بلا حدود في المكان والزمان ، وقادرة على اتخاذ أشكال مختلفة. من أجل محاولة فهم المقياس الحقيقي للفضاء الخارجي ، وكيف يعمل الكون ، وهيكل الكون وعمليات التطور ، سنحتاج إلى عبور عتبة نظرتنا للعالم ، والنظر إلى العالم من حولنا من منظور مختلف. زاوية من الداخل.

نظرة على المساحات الشاسعة للفضاء من الأرض

تكوين الكون: الخطوات الأولى

الفضاء الذي نلاحظه من خلال التلسكوبات ليس سوى جزء من الكون النجمي ، ما يسمى Megagalaxy. معلمات أفق هابل الكونية هائلة - 15-20 مليار سنة ضوئية. هذه البيانات تقريبية ، لأنه في عملية التطور يتوسع الكون باستمرار. يحدث توسع الكون من خلال انتشار العناصر الكيميائية وإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. هيكل الكون يتغير باستمرار. في الفضاء ، تظهر مجموعات من المجرات ، وأجسام وأجسام الكون هي بلايين النجوم التي تشكل عناصر من أنظمة النجوم في الفضاء القريب مع الكواكب والأقمار الصناعية.

اين البداية؟ كيف نشأ الكون؟ من المفترض أن عمر الكون هو 20 مليار سنة. من الممكن أن تكون المادة الأولية الساخنة والكثيفة هي مصدر المادة الكونية ، والتي انفجر حشدها في لحظة معينة. تشكلت أصغر الجزيئات نتيجة الانفجار منتشرة في جميع الاتجاهات ، وتستمر في الابتعاد عن مركز الزلزال في عصرنا. إن نظرية الانفجار العظيم ، التي تهيمن الآن على المجتمع العلمي ، هي أدق وصف لعملية تكوين الكون. كانت المادة التي نشأت نتيجة لكارثة كونية عبارة عن كتلة غير متجانسة تتكون من أصغر الجسيمات غير المستقرة التي ، عند الاصطدام والتشتت ، بدأت في التفاعل مع بعضها البعض.

الانفجار العظيم هو نظرية عن أصل الكون ، تشرح تكوينه. وفقًا لهذه النظرية ، كان هناك في البداية كمية معينة من المادة ، والتي ، نتيجة لبعض العمليات ، انفجرت بقوة هائلة ، مما أدى إلى تشتيت كتلة من الأم في الفضاء المحيط.

بعد مرور بعض الوقت ، وفقًا للمعايير الكونية - لحظة ، وفقًا للتسلسل الزمني الأرضي - ملايين السنين ، جاءت مرحلة تجسيد الفضاء. مما صنع الكون؟ بدأت المادة المشتتة تتركز في الجلطات ، الكبيرة والصغيرة ، التي بدأت تظهر فيها العناصر الأولى للكون لاحقًا ، كتل غازية ضخمة - حضانة نجوم المستقبل. في معظم الحالات ، يتم تفسير عملية تكوين الأجسام المادية في الكون من خلال قوانين الفيزياء والديناميكا الحرارية ، ومع ذلك ، هناك عدد من النقاط التي لا يمكن تفسيرها بعد. على سبيل المثال ، لماذا في جزء واحد من الفضاء تتركز المادة المتوسعة أكثر ، بينما في جزء آخر من الكون تكون المادة مخلخلة جدًا. يمكن الحصول على إجابات لهذه الأسئلة فقط عندما تتضح آلية تشكيل الأجسام الفضائية ، كبيرها وصغيرها.

الآن يتم شرح عملية تكوين الكون من خلال عمل قوانين الكون. أدى عدم استقرار الجاذبية والطاقة في مناطق مختلفة إلى تكوين النجوم الأولية ، والتي بدورها ، تحت تأثير قوى الطرد المركزي والجاذبية ، شكلت المجرات. بمعنى آخر ، بينما استمرت المسألة واستمرت في التوسع ، بدأت عمليات الانضغاط تحت تأثير قوى الجاذبية. بدأت جزيئات السحب الغازية في التركيز حول المركز الوهمي ، لتشكل في النهاية ختمًا جديدًا. مواد البناء في موقع البناء العملاق هذا هي جزيئات الهيدروجين والهيليوم.

العناصر الكيميائية للكون هي مادة البناء الأساسية التي بدأ منها فيما بعد تشكيل كائنات الكون.

علاوة على ذلك ، يبدأ قانون الديناميكا الحرارية في العمل ، ويتم تنشيط عمليات الاضمحلال والتأين. تتفكك جزيئات الهيدروجين والهيليوم إلى ذرات يتشكل منها قلب النجم الأولي تحت تأثير قوى الجاذبية. هذه العمليات هي قوانين الكون وقد اتخذت شكل تفاعل متسلسل ، يحدث في جميع أركان الكون البعيدة ، ويملأ الكون بمليارات ومئات المليارات من النجوم.

تطور الكون: يسلط الضوء

اليوم ، في الأوساط العلمية ، هناك فرضية حول دورية الحالات التي يُنسج منها تاريخ الكون. بعد أن نشأت نتيجة انفجار المادة الأولية ، أصبحت تراكمات الغازات مشتلًا للنجوم ، والتي بدورها شكلت العديد من المجرات. ومع ذلك ، بعد أن وصلت إلى مرحلة معينة ، تبدأ المادة في الكون في السعي للوصول إلى حالتها الأصلية والمركزة ، أي يتبع الانفجار والتوسع اللاحق للمادة في الفضاء ضغط والعودة إلى حالة فائقة الكثافة ، إلى نقطة البداية. في وقت لاحق ، كل شيء يعيد نفسه ، والولادة تليها النهاية ، وهكذا دواليك لعدة بلايين من السنين ، إلى ما لا نهاية.

بداية ونهاية الكون وفقًا للطبيعة الدورية لتطور الكون

ومع ذلك ، بعد حذف موضوع تكوين الكون ، والذي يظل سؤالًا مفتوحًا ، يجب أن ننتقل إلى بنية الكون. بالعودة إلى الثلاثينيات من القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن الفضاء الخارجي مقسم إلى مناطق - مجرات ، وهي تشكيلات ضخمة ، لكل منها سكانها النجميون. ومع ذلك ، فإن المجرات ليست كائنات ثابتة. تتغير سرعة تمدد المجرات من المركز التخيلي للكون باستمرار ، كما يتضح من تقارب بعض المجرات وإزالة بعضها عن بعض.

كل هذه العمليات ، من وجهة نظر مدة الحياة الأرضية ، تستمر ببطء شديد. من وجهة نظر العلم وهذه الفرضيات ، تحدث جميع العمليات التطورية بسرعة. تقليديا ، يمكن تقسيم تطور الكون إلى أربع مراحل - العصور:

• عصر هادرون
• عصر ليبتون
• عصر الفوتون
• عصر نجمي.

مقياس الزمن الكوني وتطور الكون ، والذي بموجبه يمكن تفسير مظهر الأجسام الفضائية

في المرحلة الأولى ، تركزت كل المادة في قطرة نووية كبيرة واحدة ، تتكون من جسيمات وجسيمات مضادة ، مجتمعة في مجموعات - الهادرونات (البروتونات والنيوترونات). نسبة الجسيمات والجسيمات المضادة تقارب 1: 1.1. ثم تأتي بعد ذلك عملية إبادة الجسيمات والجسيمات المضادة. تعتبر البروتونات والنيوترونات المتبقية مادة البناء التي يتكون منها الكون. مدة عصر الهادرون لا تكاد تذكر ، فقط 0.0001 ثانية - فترة التفاعل الانفجاري.

علاوة على ذلك ، بعد 100 ثانية ، تبدأ عملية تركيب العناصر. عند درجة حرارة تبلغ مليار درجة ، تتشكل جزيئات الهيدروجين والهيليوم في عملية الاندماج النووي. طوال هذا الوقت ، تستمر المادة في التوسع في الفضاء.

من هذه اللحظة تبدأ مرحلة طويلة ، من 300 ألف إلى 700 ألف سنة ، من إعادة اتحاد النوى والإلكترونات ، وتشكيل ذرات الهيدروجين والهيليوم. في هذه الحالة ، لوحظ انخفاض في درجة حرارة المادة ، وتقل شدة الإشعاع. يصبح الكون شفافا. تشكل الهيدروجين والهيليوم بكميات هائلة ، تحت تأثير قوى الجاذبية ، مما يحول الكون الأساسي إلى موقع بناء عملاق. بعد ملايين السنين ، بدأ العصر النجمي - وهو عملية تكوين النجوم الأولية وأول المجرات الأولية.

يتناسب هذا التقسيم للتطور إلى مراحل مع نموذج الكون الحار ، وهو ما يفسر العديد من العمليات. تظل الأسباب الحقيقية للانفجار العظيم ، آلية توسع المادة غير مفسرة.

هيكل وبنية الكون

مع تكوين غاز الهيدروجين ، يبدأ العصر النجمي لتطور الكون. الهيدروجين تحت تأثير الجاذبية يتراكم في تراكمات ضخمة ، جلطات. إن كتلة وكثافة هذه العناقيد هائلة ، فهي أكبر بمئات الآلاف من المرات من كتلة المجرة المتكونة نفسها. يفسر التوزيع غير المتكافئ للهيدروجين ، الذي لوحظ في المرحلة الأولى من تكوين الكون ، الاختلافات في أحجام المجرات المتكونة. حيث كان يجب أن يكون هناك أقصى تراكم لغاز الهيدروجين ، تشكلت المجرات العملاقة. وحيث كان تركيز الهيدروجين ضئيلًا ، ظهرت مجرات أصغر ، مثل منزلنا النجمي ، درب التبانة.

النسخة التي وفقًا لها الكون هو نقطة بداية تدور حولها المجرات في مراحل مختلفة من التطور

من هذه اللحظة فصاعدًا ، يتلقى الكون التشكيلات الأولى بحدود واضحة ومعايير فيزيائية. لم تعد هذه سدمًا ، تراكمات من الغازات النجمية والغبار الكوني (منتجات الانفجار) ، عناقيد أولية للمادة النجمية. هذه دول نجمية ، وهي مساحة ضخمة من حيث العقل البشري. يمتلئ الكون بالظواهر الكونية المثيرة للاهتمام.

من وجهة نظر المبررات العلمية والنموذج الحديث للكون ، تشكلت المجرات أولاً كنتيجة لفعل قوى الجاذبية. تحولت المادة إلى دوامة عالمية هائلة. ضمنت عمليات الجاذبية المركزية التجزئة اللاحقة لسحب الغاز إلى مجموعات ، والتي أصبحت مسقط رأس النجوم الأولى. تحولت المجرات الأولية ذات فترة الدوران السريع إلى مجرات حلزونية بمرور الوقت. عندما كان الدوران بطيئًا ، ولوحظت عملية ضغط المادة بشكل أساسي ، تكونت المجرات غير المنتظمة ، وغالبًا ما تكون إهليلجية. على هذه الخلفية ، حدثت عمليات أكثر تعقيدًا في الكون - تشكلت عناقيد فائقة من المجرات ، التي تلامس بعضها البعض عن كثب بحوافها.

العناقيد الفائقة هي مجموعات عديدة من المجرات وعناقيد المجرات في بنية الكون واسعة النطاق. في نطاق 1 مليار St. سنوات هناك حوالي 100 عناقيد عملاقة

منذ تلك اللحظة أصبح من الواضح أن الكون عبارة عن خريطة ضخمة ، حيث القارات عبارة عن مجموعات من المجرات ، والبلدان عبارة عن مجرات ضخمة ومجرات تشكلت منذ بلايين السنين. يتكون كل تشكيل من مجموعة من النجوم والسدم وتراكمات الغاز والغبار بين النجوم. ومع ذلك ، فإن كل هؤلاء السكان يمثلون 1 ٪ فقط من الحجم الإجمالي للتكوينات العالمية. تشغل المادة المظلمة الكتلة والحجم الرئيسيين للمجرات ، والتي لا يمكن معرفة طبيعتها.

تنوع الكون: أصناف المجرات

من خلال جهود عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي إدوين هابل ، أصبح لدينا الآن حدود الكون وتصنيف واضح للمجرات التي تسكنه. اعتمد التصنيف على السمات الهيكلية لهذه التكوينات العملاقة. لماذا المجرات لها أشكال مختلفة؟ الإجابة على هذا السؤال والعديد من الأسئلة الأخرى مُعطاة في تصنيف هابل ، والذي بموجبه يتكون الكون من مجرات من الفئات التالية:

• حلزوني؛
• بيضاوي الشكل؛
• مجرات غير منتظمة.

الأول يشمل التشكيلات الأكثر شيوعًا التي تملأ الكون. السمات المميزة للمجرات الحلزونية هي وجود حلزوني محدد بوضوح يدور حول نواة لامعة أو يميل إلى جسر مجري. يُشار إلى المجرات اللولبية ذات النواة بالرموز S ، بينما الكائنات ذات الشريط المركزي لها التعيين بالفعل SB. تشمل هذه الفئة أيضًا مجرتنا درب التبانة ، وفي وسطها يفصل قلبها شريط مضيء.

مجرة حلزونية نموذجية. في الوسط ، يمكن رؤية القلب الذي له جسر تنبثق منه أذرع لولبية بشكل واضح.

تنتشر تشكيلات مماثلة في جميع أنحاء الكون. أقرب مجرة ​​حلزونية إلينا ، أندروميدا ، هي مجرة ​​عملاقة تقترب بسرعة من مجرة ​​درب التبانة. أكبر ممثل لهذه الفئة معروف لنا هو المجرة العملاقة NGC 6872. يبلغ قطر القرص المجري لهذا الوحش حوالي 522 ألف سنة ضوئية. يقع هذا الجسم على مسافة 212 مليون سنة ضوئية من مجرتنا.

الفئة المشتركة التالية من تكوينات المجرات هي المجرات الإهليلجية. تعيينهم وفقًا لتصنيف هابل هو الحرف E (بيضاوي الشكل). في الشكل ، هذه التكوينات هي إهليلجي. على الرغم من وجود الكثير من الأجسام المتشابهة في الكون ، فإن المجرات الإهليلجية ليست معبرة جدًا. وهي تتكون أساسًا من أشكال بيضاوية ملساء مليئة بالعناقيد النجمية. على عكس الحلزونات المجرية ، لا تحتوي القطع الناقصة على تراكمات من الغاز بين النجمي والغبار الكوني ، وهي التأثيرات البصرية الرئيسية لتصور مثل هذه الأجسام.

الممثل النموذجي لهذه الفئة ، والمعروف اليوم ، هو سديم الحلقة الإهليلجية في كوكبة Lyra. يقع هذا الجسم على مسافة 2100 سنة ضوئية من الأرض.

منظر للمجرة البيضاوية Centaurus A من خلال تلسكوب CFHT

الفئة الأخيرة من الأجسام المجرية التي تملأ الكون هي المجرات غير المنتظمة أو غير المنتظمة. تصنيف تصنيف هابل هو الحرف اللاتيني الأول. السمة الرئيسية هي الشكل غير المنتظم. بمعنى آخر ، لا تحتوي هذه الكائنات على أشكال متناظرة ونمط مميز. تشبه هذه المجرة في شكلها صورة الفوضى العالمية ، حيث تتناوب مجموعات النجوم مع سحب من الغاز والغبار الكوني. على نطاق الكون ، تعتبر المجرات غير المنتظمة ظاهرة متكررة.

في المقابل ، تنقسم المجرات غير المنتظمة إلى نوعين فرعيين:

• المجرات غير المنتظمة من النوع الفرعي الأول لها بنية معقدة غير منتظمة ، سطح كثيف عالي ، يتميز بالسطوع. غالبًا ما يكون هذا الشكل الفوضوي للمجرات غير المنتظمة ناتجًا عن انهيار اللوالب. والمثال النموذجي لمثل هذه المجرة هو سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة.
• المجرات غير المنتظمة من النوع الثاني لها سطح منخفض وشكل فوضوية وليست شديدة السطوع. بسبب انخفاض السطوع ، يصعب اكتشاف مثل هذه التكوينات في اتساع الكون.

سحابة ماجلان الكبيرة هي أقرب مجرة ​​غير منتظمة إلينا. كلا التكوينين ، بدورهما ، عبارة عن أقمار صناعية لمجرة درب التبانة وقد يتم امتصاصها قريبًا (في غضون 1-2 مليار سنة) بواسطة جسم أكبر.

المجرة غير المنتظمة سحابة ماجلان الكبيرة هي قمر صناعي تابع لمجرة درب التبانة.

على الرغم من حقيقة أن إدوين هابل صنف المجرات بدقة تامة في فئات ، فإن هذا التصنيف ليس مثاليًا. يمكننا تحقيق المزيد من النتائج إذا قمنا بتضمين نظرية النسبية لأينشتاين في عملية معرفة الكون. يتم تمثيل الكون بثروة من الأشكال والتراكيب المختلفة ، لكل منها خصائصه وميزاته المميزة. في الآونة الأخيرة ، تمكن علماء الفلك من اكتشاف تشكيلات مجرية جديدة توصف بأنها أجسام وسيطة بين المجرات الحلزونية والإهليلجية.

درب التبانة هو الجزء الأكثر شهرة في الكون بالنسبة لنا.

يشكل الذراعان اللولبيان ، الموجودان بشكل متماثل حول المركز ، الجسم الرئيسي للمجرة. تتكون الحلزونات بدورها من أكمام تتدفق بسلاسة إلى بعضها البعض. عند تقاطع ذراعي القوس والدجاجة ، تقع شمسنا ، من مركز مجرة ​​درب التبانة على مسافة 2.62 10¹⁷ كم. الحلزونات وأذرع المجرات الحلزونية عبارة عن مجموعات من النجوم تزداد كثافتها مع اقترابها من مركز المجرة. ما تبقى من كتلة وحجم الحلزونات المجرية هو مادة مظلمة ، وجزء صغير فقط هو المسؤول عن الغاز بين النجمي والغبار الكوني.

موقع الشمس في أحضان مجرة ​​درب التبانة ، مكان مجرتنا في الكون

يبلغ سمك اللوالب حوالي 2000 سنة ضوئية. كعكة الطبقة الكاملة هذه في حركة ثابتة ، تدور بسرعة هائلة تتراوح من 200 إلى 300 كم / ثانية. كلما اقتربنا من مركز المجرة ، زادت سرعة الدوران. سوف يستغرق الأمر من الشمس ونظامنا الشمسي 250 مليون سنة لإحداث ثورة كاملة حول مركز مجرة ​​درب التبانة.

تتكون مجرتنا من تريليون نجم ، كبيرها وصغيرها ، ثقيل للغاية ومتوسط ​​الحجم. أكبر مجموعة من النجوم في مجرة ​​درب التبانة هي ذراع القوس. في هذه المنطقة يتم ملاحظة أقصى سطوع لمجرتنا. على العكس من ذلك ، فإن الجزء المقابل من دائرة المجرة أقل سطوعًا ويمكن تمييزه بشكل سيئ من خلال الملاحظة المرئية.

يتم تمثيل الجزء المركزي من مجرة ​​درب التبانة بنواة ، من المفترض أن تكون أبعادها 1000-2000 فرسخ فلكي. في هذه المنطقة الأكثر سطوعًا من المجرة ، يتركز العدد الأقصى من النجوم ، والتي لها فئات مختلفة ، ومساراتها الخاصة في التطور والتطور. في الأساس ، هذه نجوم قديمة فائقة الثقل في المرحلة الأخيرة من التسلسل الرئيسي. تأكيد وجود مركز الشيخوخة لمجرة درب التبانة هو وجود عدد كبير من النجوم النيوترونية والثقوب السوداء في هذه المنطقة. في الواقع ، فإن مركز القرص الحلزوني لأي مجرة ​​حلزونية هو ثقب أسود هائل ، والذي ، مثل المكنسة الكهربائية العملاقة ، يمتص الأجرام السماوية والمواد الحقيقية.

الثقب الأسود الهائل في الجزء المركزي من مجرة ​​درب التبانة هو المكان الذي تموت فيه جميع الأجسام المجرية.

بالنسبة للعناقيد النجمية ، تمكن العلماء اليوم من تصنيف نوعين من العناقيد: كروية ومفتوحة. بالإضافة إلى العناقيد النجمية ، تتكون الحلزونات والأذرع في مجرة ​​درب التبانة ، مثل أي مجرة ​​حلزونية أخرى ، من مادة مبعثرة وطاقة مظلمة. نظرًا لكونها نتيجة للانفجار العظيم ، فإن المادة في حالة شديدة التخلخل ، والتي تمثلها جزيئات غاز وغبار بين النجوم. يتم تمثيل الجزء المرئي من المادة بواسطة السدم ، والتي بدورها تنقسم إلى نوعين: السدم الكوكبية والسدم المنتشر. يفسر الجزء المرئي من طيف السدم بانكسار ضوء النجوم ، الذي يشع الضوء داخل اللولب في جميع الاتجاهات.

في هذا الحساء الكوني يوجد نظامنا الشمسي. لا ، لسنا الوحيدين في هذا العالم الشاسع. مثل الشمس ، تمتلك العديد من النجوم أنظمة كوكبية خاصة بها. السؤال كله هو كيفية اكتشاف الكواكب البعيدة ، إذا كانت المسافات حتى داخل مجرتنا تتجاوز مدة وجود أي حضارة ذكية. يقاس الوقت في الكون بمعايير أخرى. الكواكب مع أقمارها الصناعية هي أصغر الأجسام في الكون. عدد هذه الأشياء لا يحصى. قد يكون لكل من تلك النجوم الموجودة في النطاق المرئي أنظمة نجمية خاصة بها. يمكننا أن نرى فقط أقرب الكواكب الموجودة إلينا. ما يحدث في الجوار ، وما هي العوالم الموجودة في الأذرع الأخرى لمجرة درب التبانة ، وما هي الكواكب الموجودة في المجرات الأخرى ، تظل لغزا.

Kepler-16 b هو كوكب خارج المجموعة الشمسية حول النجم المزدوج Kepler-16 في كوكبة Cygnus

استنتاج

مع وجود فكرة سطحية فقط عن كيفية ظهور الكون وكيف يتطور ، لم يتخذ الشخص سوى خطوة صغيرة نحو فهم وفهم حجم الكون. تشير الأبعاد والمقاييس الضخمة التي يتعين على العلماء التعامل معها اليوم إلى أن الحضارة الإنسانية ليست سوى لحظة في هذه الحزمة من المادة والمكان والزمان.

نموذج للكون وفق مفهوم وجود المادة في الفضاء مع مراعاة الوقت

تمتد دراسة الكون من كوبرنيكوس إلى يومنا هذا. في البداية ، بدأ العلماء من نموذج مركزية الشمس. في الواقع ، اتضح أن الكون ليس له مركز حقيقي وأن كل دوران وحركة وحركة تحدث وفقًا لقوانين الكون. على الرغم من وجود تفسير علمي للعمليات الجارية ، يتم تقسيم الكائنات العالمية إلى فئات وأنواع وأنواع ، ولا يوجد جسم في الفضاء يشبه الآخر. أحجام الأجرام السماوية تقريبية وكذلك كتلتها. موقع المجرات والنجوم والكواكب مشروط. النقطة المهمة هي أنه لا يوجد نظام إحداثيات في الكون. برصد الفضاء ، نقوم بعمل إسقاط على الأفق المرئي بأكمله ، معتبرين أرضنا كنقطة مرجعية صفرية. في الواقع ، نحن مجرد جسيم مجهري ، فقدنا في مساحات الكون اللامتناهية.

الكون هو مادة توجد فيها جميع الكائنات في علاقة وثيقة بالمكان والزمان

على غرار الارتباط بالأبعاد ، يجب اعتبار الوقت في الكون على أنه المكون الرئيسي. يتيح لك أصل الأجسام الفضائية وعمرها تكوين صورة لميلاد العالم ، لتسليط الضوء على مراحل تطور الكون. يرتبط النظام الذي نتعامل معه ارتباطًا وثيقًا بالأطر الزمنية. جميع العمليات التي تحدث في الفضاء لها دورات - البداية والتكوين والتحول والنهاية ، مصحوبة بموت كائن مادي وانتقال المادة إلى حالة أخرى.

مقدمة

الجزء الرئيسي

1. علم الكونيات

2. هيكل الكون:

2.1. Metagalaxy

2.2 المجرات

2.3 النجوم

2.4 الكواكب والنظام الشمسي

3. وسائل مراقبة كائنات الكون

4. مشكلة البحث عن حضارات خارج كوكب الأرض

استنتاج

مقدمة

الكون هو أكثر الأشياء عالمية في العالم الضخم ، لا حدود له في الزمان والمكان. وفقًا للأفكار الحديثة ، إنه مجال ضخم لا حدود له. هناك فرضيات علمية حول كون "مفتوح" ، أي كون "يتوسع باستمرار" ، بالإضافة إلى كون "مغلق" ، أي كون "نابض". كلا الفرضيتين موجودتان في عدة صيغ. ومع ذلك ، يلزم إجراء بحث شامل للغاية حتى يتحول واحد أو آخر منهم إلى نظرية علمية راسخة إلى حد ما.

يتميز الكون على مستويات مختلفة ، من الجسيمات الأولية المشروطة إلى عناقيد المجرات العملاقة العملاقة ، بالبنية. إن بنية الكون هي موضوع دراسة علم الكونيات ، وهو أحد الفروع المهمة للعلوم الطبيعية ، ويقع عند تقاطع العديد من العلوم الطبيعية: علم الفلك ، والفيزياء ، والكيمياء ، وما إلى ذلك. التطور ، الذي تشكلت خلاله المجرات من المجرات البدائية ، والنجوم من النجوم الأولية ، والسحابة الكوكبية الأولية - الكواكب.

علم الكونيات

علم الكونيات هو نظرية فيزيائية فلكية عن بنية وديناميكيات Metagalaxy ، والتي تتضمن فهمًا معينًا لخصائص الكون بأكمله.

مصطلح "علم الكونيات" نفسه مشتق من كلمتين يونانيتين: الكون - الكون والشعارات - القانون ، العقيدة. علم الكونيات هو في جوهره فرع من فروع العلوم الطبيعية يستخدم إنجازات وأساليب علم الفلك والفيزياء والرياضيات والفلسفة. الأساس العلمي الطبيعي لعلم الكونيات هو الملاحظات الفلكية للمجرة والأنظمة النجمية الأخرى ، والنظرية العامة للنسبية ، وفيزياء المعالجات الدقيقة وكثافة الطاقة العالية ، والديناميكا الحرارية النسبية ، وعدد من النظريات الفيزيائية الحديثة الأخرى.

يبدو أن العديد من أحكام علم الكونيات الحديث رائعة. مفاهيم الكون ، اللانهاية ، الانفجار العظيم ليست قابلة للإدراك الجسدي البصري ؛ لا يمكن التقاط مثل هذه الأشياء والعمليات مباشرة. بسبب هذا الظرف ، يكون لدى المرء انطباع بأننا نتحدث عن شيء خارق للطبيعة. لكن مثل هذا الانطباع مضلل ، لأن عمل علم الكونيات له طبيعة بناءة للغاية ، على الرغم من أن العديد من أحكامه اتضح أنها افتراضية.

علم الكونيات الحديث هو فرع من فروع علم الفلك يجمع بين بيانات الفيزياء والرياضيات ، وكذلك المبادئ الفلسفية العالمية ، وبالتالي فهو توليفة من المعرفة العلمية والفلسفية. مثل هذا التوليف في علم الكونيات ضروري ، لأن الانعكاسات على أصل الكون وبنيته يصعب اختبارها تجريبيًا وغالبًا ما توجد في شكل فرضيات نظرية أو نماذج رياضية. تتطور الدراسات الكونية عادةً من النظرية إلى التطبيق ، ومن نموذج إلى آخر ، وهنا تصبح المواقف العلمية الفلسفية والعامة الأولية ذات أهمية كبيرة. لهذا السبب ، تختلف النماذج الكونية اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض - فهي غالبًا ما تستند إلى مبادئ فلسفية أولية معاكسة. في المقابل ، تؤثر أي استنتاجات كونية أيضًا على الأفكار الفلسفية العامة حول بنية الكون ، أي تغيير الأفكار الأساسية للإنسان عن العالم وعن نفسه.

إن أهم افتراض في علم الكونيات الحديث هو أن قوانين الطبيعة ، التي أُنشئت على أساس دراسة جزء محدود جدًا من الكون ، يمكن استقراءها في مناطق أوسع بكثير ، وفي النهاية ، للكون بأكمله. تختلف النظريات الكونية اعتمادًا على المبادئ والقوانين الفيزيائية التي تستند إليها. يجب أن تسمح النماذج المبنية على أساسها بالتحقق من المنطقة المرصودة من الكون ، ويجب تأكيد استنتاجات النظرية من خلال الملاحظات أو ، على أي حال ، لا تتعارض معها.

هيكل الكون

ميتاجالاكسى

المجرة الكبرى هي جزء من الكون يمكن الوصول إليه للدراسة بالوسائل الفلكية. يتكون من مئات المليارات من المجرات ، كل منها تدور حول محورها وتشتت في نفس الوقت عن بعضها البعض بسرعات تتراوح من 200 إلى 150000 كم. ثانية (2).

من أهم خصائص Metagalaxy هو توسعها المستمر ، كما يتضح من "تمدد" عناقيد المجرات. الدليل على أن مجموعات المجرات تبتعد عن بعضها البعض هو "الانزياح الأحمر" في أطياف المجرات واكتشاف إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (إشعاع خلفي خارج المجرة يقابل درجة حرارة حوالي 2.7 كلفن) (1).

تأتي نتيجة مهمة من توسع Metagalaxy: في الماضي ، كانت المسافات بين المجرات أصغر. وإذا أخذنا في الاعتبار أن المجرات نفسها في الماضي كانت ممتدة وغيوم غازية متفرقة ، فمن الواضح أنه منذ مليارات السنين أغلقت حدود هذه الغيوم وشكلت سحابة غازية واحدة متجانسة كانت تتوسع باستمرار.

خاصية أخرى مهمة في Metagalaxy هي التوزيع المنتظم للمادة الموجودة فيها (يتركز الجزء الأكبر منها في النجوم). في حالتها الحالية ، فإن Metagalaxy متجانسة على مقياس حوالي 200 Mpc. من غير المحتمل أنها كانت هكذا في الماضي. في بداية توسع Metagalaxy ، يمكن أن يوجد عدم تجانس المادة. يعد البحث عن آثار عدم تجانس الحالات السابقة في Metagalaxy أحد أهم مشاكل علم الفلك خارج المجرة (2).

يجب أيضًا فهم تجانس Metagalaxy (والكون) بمعنى أن العناصر الهيكلية للنجوم والمجرات البعيدة ، والقوانين الفيزيائية التي تخضع لها ، والثوابت الفيزيائية ، على ما يبدو ، هي نفسها في كل مكان بدرجة عالية من الدقة ، أي كما هو الحال في منطقتنا من Metagalaxy ، بما في ذلك الأرض. تبدو مجرة ​​نموذجية على بعد مائة مليون سنة ضوئية مماثلة لمجرتنا. وبالتالي فإن أطياف الذرات قوانين الكيمياء والفيزياء الذرية هناك مطابقة لتلك المعتمدة على الأرض. هذا الظرف يجعل من الممكن بثقة توسيع قوانين الفيزياء المكتشفة في المختبر الأرضي إلى مناطق أوسع من الكون.

تثبت فكرة تجانس Metagalaxy مرة أخرى أن الأرض لا تحتل أي مكانة مميزة في الكون. بالطبع ، تبدو الأرض والشمس والمجرة مهمة واستثنائية بالنسبة لنا نحن البشر ، لكنها ليست كذلك بالنسبة للكون ككل.

وفقًا للأفكار الحديثة ، يتميز Metagalaxy بهيكل خلوي (شبكة ، مسامي). تستند هذه التمثيلات على بيانات الملاحظات الفلكية ، والتي أظهرت أن المجرات ليست موزعة بالتساوي ، ولكنها تتركز بالقرب من حدود الخلايا ، والتي لا توجد فيها مجرات تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على مساحات ضخمة من الفضاء لم يتم العثور فيها على المجرات حتى الآن.

إذا لم نأخذ أقسامًا منفصلة من Metagalaxy ، ولكن هيكلها واسع النطاق ككل ، فمن الواضح أنه في هذا الهيكل لا توجد أماكن أو اتجاهات خاصة تبرز بطريقة ما ، ويتم توزيع المادة بشكل متساوٍ نسبيًا.

يقترب عمر Metagalaxy من عمر الكون ، حيث يقع تكوين بنيته في الفترة التي تلي فصل المادة عن الإشعاع. وفقًا للبيانات الحديثة ، يقدر عمر Metagalaxy بـ 15 مليار سنة. يعتقد العلماء ، على ما يبدو ، أن عمر المجرات التي تشكلت في إحدى المراحل الأولية لتوسع Metagalaxy قريب أيضًا من هذا.

المجرات

المجرة عبارة عن مجموعة من النجوم بحجم عدسة. تتركز معظم النجوم في مستوى تناظر هذا الحجم (المستوى المجري) ، ويتركز الجزء الأصغر في حجم كروي (قلب المجرة).

بالإضافة إلى النجوم ، تشمل المجرات المادة بين النجوم (الغازات والغبار والكويكبات والمذنبات) والمجالات الكهرومغناطيسية والجاذبية والإشعاع الكوني. يقع النظام الشمسي بالقرب من المستوى المجري لمجرتنا. بالنسبة لمراقب أرضي ، تندمج النجوم المركزة في المستوى المجري في الصورة المرئية لمجرة درب التبانة.

بدأت الدراسة المنهجية للمجرات في بداية القرن الماضي ، عندما تم تركيب أدوات على التلسكوبات للتحليل الطيفي للانبعاثات الضوئية للنجوم.

طور عالم الفلك الأمريكي إي. هابل طريقة لتصنيف المجرات المعروفة له في ذلك الوقت ، مع الأخذ بعين الاعتبار شكلها المرصود. في تصنيفه ، يتم تمييز عدة أنواع (فئات) من المجرات ، ولكل منها أنواع فرعية أو فئات فرعية. كما حدد النسبة المئوية التقريبية لتوزيع المجرات المرصودة: مجرات بيضاوية الشكل (حوالي 25٪) ، حلزونية (حوالي 50٪) ، عدسية (حوالي 20٪) ، مجرات غريبة (غير منتظمة الشكل) (حوالي 5٪) (2).

المجرات الإهليلجية لها شكل مكاني لإهليلجي بدرجات متفاوتة من الانضغاط. إنها أبسط هيكل: يتناقص توزيع النجوم بشكل موحد من المركز.

المجرات غير المنتظمة ليس لها شكل واضح ؛ فهي تفتقر إلى قلب مركزي.

يتم تقديم المجرات الحلزونية على شكل حلزوني ، بما في ذلك الأذرع الحلزونية. هذه هي أكثر أنواع المجرات التي تنتمي إليها مجرتنا - مجرة ​​درب التبانة.

تظهر مجرة ​​درب التبانة بوضوح في ليلة غير مقمرة. يبدو أنها مجموعة من الكتل الغامضة المضيئة التي تمتد من جانب من الأفق إلى الجانب الآخر ، وتتألف من حوالي 150 مليار نجم. في الشكل ، يشبه كرة بالارض. يوجد في وسطها اللب ، الذي تمتد منه عدة فروع نجمية حلزونية. مجرتنا كبيرة للغاية: من حافة إلى أخرى ، يسافر شعاع الضوء حوالي 100000 سنة أرضية. تتركز معظم نجومه في قرص عملاق يبلغ سمكه حوالي 1500 سنة ضوئية. على مسافة حوالي مليوني سنة ضوئية منا ، توجد أقرب مجرة ​​لنا - سديم أندروميدا ، الذي يشبه في بنيته مجرة ​​درب التبانة ، لكنه يتجاوز حجمها بشكل كبير.  تشكل مجرتنا ، سديم أندروميدا ، مع أنظمة النجوم المجاورة الأخرى ، المجموعة المحلية من المجرات. تقع الشمس على بعد حوالي 30 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة.

من المعروف اليوم أن المجرات تتحد في بنى مستقرة (عناقيد وعناقيد مجرات فائقة). يعرف الفلكيون سحابة من المجرات بكثافة 220،032 مجرة ​​لكل درجة مربعة. مجرتنا هي جزء من مجموعة من المجرات تسمى النظام المحلي.

يشتمل النظام المحلي على مجرتنا ، ومجرة أندروميدا ، والمجرة الحلزونية من كوكبة المثلث ، و 31 نظامًا نجميًا آخر. يبلغ قطر هذا النظام 7 ملايين سنة ضوئية. تتضمن هذه المجموعة من المجرات سديم أندروميدا ، وهو أكبر بكثير من مجرتنا: يبلغ قطرها أكثر من 300 ألف سنة ضوئية. سنوات. تقع على مسافة 2.3 مليون سيفرت. سنوات من مجرتنا وتتكون من عدة مليارات من النجوم. إلى جانب مجرة ​​ضخمة مثل سديم أندروميدا ، يعرف علماء الفلك المجرات القزمة (3).

في كوكبة الأسد والنحات ، تم اكتشاف مجرات كروية تقريبًا بحجم 3000 سنة ضوئية. عبر سنوات. توجد بيانات عن الأبعاد الخطية للهياكل الكبيرة التالية في الكون: الأنظمة النجمية - 108 كم ، المجرات التي تحتوي على حوالي 1013 نجمة - 3 104 سيفرت. سنة ، مجموعة من المجرات (من أصل 50 مجرة ​​لامعة) - 107 ق. سنوات ، مجموعات المجرات العملاقة - 109 سيفرت. سنوات. تبلغ المسافة بين عناقيد المجرات حوالي 10720 سيفرت. سنوات (1).

عادةً ما يتم إعطاء تسمية المجرات بالنسبة إلى الكتالوج المقابل: تعيين الكتالوج بالإضافة إلى رقم المجرة (NGC2658 ، حيث NGC هو كتالوج Dreyer العام الجديد ، 2658 هو رقم المجرات في هذا الكتالوج). في الكتالوجات النجمية الأولى ، تم تسجيل المجرات خطأً كسدم ذات لمعان معين. في النصف الثاني من القرن العشرين. لقد وجد أن تصنيف مجرات هابل ليس دقيقًا: هناك عدد كبير من أنواع المجرات التي تختلف في الشكل. يتم تضمين النظام المحلي (عنقود المجرات) في عنقود مجرات عملاق يبلغ قطره 100 مليون سنة ، ويقع نظامنا المحلي على مسافة تزيد عن 30 مليون سنة ضوئية من مركز هذا العنقود الفائق. سنة (1). يستخدم علم الفلك الحديث مجموعة واسعة من الأساليب لدراسة الأشياء الموجودة على مسافات كبيرة من المراقب. تحتل طريقة القياسات الإشعاعية ، التي تم تطويرها في بداية القرن الماضي ، مكانًا كبيرًا في البحث الفلكي.

النجوم

عالم النجوم متنوع بشكل غير عادي. وعلى الرغم من أن جميع النجوم عبارة عن كرات ساخنة ، تشبه الشمس ، إلا أن خصائصها الفيزيائية تختلف اختلافًا كبيرًا. (1)  هناك ، على سبيل المثال ، نجوم - عمالقة وعملاقون. إنها أكبر من حجم الشمس.

بالإضافة إلى النجوم العملاقة ، هناك أيضًا نجوم قزمة أصغر بكثير من الشمس في الحجم. بعض الأقزام أصغر من الأرض وحتى القمر. في الأقزام البيضاء ، لا تحدث التفاعلات النووية الحرارية عمليًا ؛ فهي ممكنة فقط في الغلاف الجوي لهذه النجوم ، حيث يدخل الهيدروجين من الوسط بين النجمي. في الأساس ، تتألق هذه النجوم بسبب الاحتياطيات الهائلة من الطاقة الحرارية. وقت تبريدها مئات الملايين من السنين. تدريجيا ، يبرد القزم الأبيض ، ويتغير لونه من الأبيض إلى الأصفر ، ثم إلى الأحمر. أخيرًا ، يتحول إلى قزم أسود - نجم صغير بارد ميت بحجم الأرض ، والذي لا يمكن رؤيته من نظام كوكبي آخر (3).

هناك أيضًا نجوم نيوترونية - وهي نوى ذرية ضخمة.

النجوم لها درجات حرارة سطح مختلفة - من عدة آلاف إلى عشرات الآلاف من الدرجات. وفقًا لذلك ، يتميز لون النجوم أيضًا. النجوم "الباردة" نسبيًا التي تبلغ درجة حرارتها من 3 إلى 4 آلاف درجة هي حمراء. شمسنا ذات السطح "المسخن" حتى 6 آلاف درجة ، لها لون مصفر. أكثر النجوم سخونة - تلك التي تزيد درجة حرارتها عن 12000 درجة - بيضاء ومزرق.

لا توجد النجوم بمعزل عن غيرها ، لكنها تشكل أنظمة. أبسط أنظمة النجوم - تتكون من نجمتين أو أكثر. يتم أيضًا دمج النجوم في مجموعات أكبر - مجموعات النجوم.

يختلف عمر النجوم على مدى واسع إلى حد ما من القيم: من 15 مليار سنة ، المقابلة لعمر الكون ، إلى مئات الآلاف من أصغرهم سناً. هناك نجوم يتم تشكيلها حاليًا وهي في مرحلة النجم الأولي ، أي أنها لم تصبح نجوماً حقيقية بعد.

تحدث ولادة النجوم في السدم الغازية والغبار تحت تأثير قوى الجاذبية والمغناطيسية وقوى أخرى ، ونتيجة لذلك تتشكل التماثلات غير المستقرة وتتفكك المادة المنتشرة إلى عدد من التكثيفات. إذا استمرت هذه التكتلات لفترة كافية ، فإنها تتحول إلى نجوم بمرور الوقت. من المهم أن نلاحظ أن عملية الولادة ليست نجمًا منعزلاً منفصلاً ، بل روابط نجمية.

النجم كرة بلازما. تتركز الكتلة الرئيسية (98-99٪) من المادة المرئية في الجزء المعروف لنا من الكون في النجوم. النجوم هي مصادر الطاقة القوية. على وجه الخصوص ، تدين الحياة على الأرض بوجودها للطاقة الإشعاعية للشمس.

النجم هو نظام بلازما ديناميكي متغير اتجاهيًا. خلال حياة النجم ، يتغير تركيبه الكيميائي وتوزيع العناصر الكيميائية بشكل كبير. في مراحل لاحقة من التطور ، تنتقل المادة النجمية إلى حالة من الغاز المتحلل (حيث يؤثر التأثير الميكانيكي الكمومي للجسيمات على بعضها البعض بشكل كبير على خصائصها الفيزيائية - الضغط ، السعة الحرارية ، إلخ) ، وأحيانًا المادة النيوترونية (النجوم النابضة). النجوم النيوترونية ، المتفجرات - مصادر الأشعة السينية ، إلخ).

تولد النجوم من مادة كونية نتيجة تكثيفها تحت تأثير قوى الجاذبية والمغناطيسية وقوى أخرى. تحت تأثير قوى الجاذبية العامة ، تتشكل كرة كثيفة من سحابة غازية - نجم أولي ، يمر تطوره بثلاث مراحل.

ترتبط المرحلة الأولى من التطور بفصل وضغط المادة الكونية. والثاني هو الانكماش السريع للنجم الأولي. في مرحلة ما ، يزداد ضغط الغاز داخل النجم الأولي ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية انضغاطه ، لكن درجة الحرارة في المناطق الداخلية لا تزال غير كافية لبدء تفاعل نووي حراري. في المرحلة الثالثة ، يستمر النجم الأولي في الانكماش ، وترتفع درجة حرارته ، مما يؤدي إلى بداية تفاعل نووي حراري. يتم موازنة ضغط الغاز المتدفق من النجم بواسطة قوة الجذب ، وتتوقف كرة الغاز عن الانكماش. يتكون جسم التوازن - نجم. مثل هذا النجم هو نظام ذاتي التنظيم. إذا لم ترتفع درجة الحرارة بالداخل ، فإن النجم يتضخم. بدوره ، يؤدي تبريد النجم إلى انضغاطه وتسخينه اللاحقين ، وتتسارع التفاعلات النووية فيه. وبالتالي ، يتم استعادة توازن درجة الحرارة. تستغرق عملية تحويل النجم الأولي إلى نجم ملايين السنين ، وهي عملية قصيرة نسبيًا على المستوى الكوني.

تحدث ولادة النجوم في المجرات بشكل مستمر. هذه العملية تعوض أيضًا عن الموت المستمر للنجوم. لذلك ، تتكون المجرات من نجوم قديمة وشابة. تتركز أقدم النجوم في عناقيد كروية ، وعمرها مشابه لعمر المجرة. تشكلت هذه النجوم عندما انقسمت السحابة البدائية إلى كتل أصغر وأصغر. النجوم الفتية (حوالي 100 ألف سنة) موجودة بسبب طاقة الانكماش الثقالي ، التي تسخن المنطقة المركزية للنجم إلى درجة حرارة 10-15 مليون كلفن و "تبدأ" التفاعل الحراري النووي لتحويل الهيدروجين إلى هيليوم. إن التفاعل النووي الحراري هو مصدر توهج النجوم.

من اللحظة التي يبدأ فيها التفاعل النووي الحراري ، بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم ، يدخل نجم مثل شمسنا في ما يسمى بالتسلسل الرئيسي ، والذي وفقًا لخصائص النجم ستتغير بمرور الوقت: لمعانه ودرجة حرارته ونصف قطره وتركيبه الكيميائي وكتلته. . بعد احتراق الهيدروجين في المنطقة المركزية ، يتكون قلب الهيليوم بالقرب من النجم. تستمر التفاعلات النووية الحرارية للهيدروجين في التقدم ، ولكن فقط في طبقة رقيقة بالقرب من سطح هذه النواة. تنتقل التفاعلات النووية إلى محيط النجم. يبدأ اللب المحترق في الانكماش ، ويتمدد الغلاف الخارجي. تتضخم القشرة إلى حجم هائل ، وتنخفض درجة الحرارة الخارجية ، ويمر النجم إلى مرحلة العملاق الأحمر. منذ تلك اللحظة ، يدخل النجم المرحلة الأخيرة من حياته. شمسنا تنتظر هذا في حوالي 8 مليارات سنة. في الوقت نفسه ، ستزداد أبعاده إلى مدار عطارد ، وربما حتى مدار الأرض ، حتى لا يبقى شيء من الكواكب الأرضية (أو ستبقى الأحجار المنصهرة).

العملاق الأحمر يتميز بدرجة حرارة داخلية منخفضة ولكن مرتفعة للغاية. في الوقت نفسه ، يتم تضمين نوى أثقل بشكل متزايد في العمليات النووية الحرارية ، مما يؤدي إلى تخليق العناصر الكيميائية والفقدان المستمر للمادة بواسطة العملاق الأحمر ، والذي يتم طرده في الفضاء بين النجوم. لذلك ، في عام واحد فقط ، يمكن للشمس ، وهي في مرحلة العملاق الأحمر ، أن تفقد جزءًا من المليون من وزنها. في غضون عشرة إلى مائة ألف سنة فقط ، يبقى قلب الهيليوم المركزي من العملاق الأحمر ، ويصبح النجم قزمًا أبيض. وهكذا ، ينضج القزم الأبيض داخل العملاق الأحمر ، ثم يلقي بقايا القشرة ، الطبقات السطحية التي تشكل سديمًا كوكبيًا يحيط بالنجم.

الأقزام البيضاء صغيرة الحجم - قطرها أصغر حتى من قطر الأرض ، على الرغم من أن كتلتها مماثلة لكتلة الشمس. كثافة مثل هذا النجم أكبر بمليارات المرات من كثافة الماء. يزن سنتيمتر مكعب من مادته أكثر من طن. ومع ذلك ، فإن هذه المادة عبارة عن غاز ، وإن كانت ذات كثافة هائلة. المادة التي يتكون منها القزم الأبيض عبارة عن غاز مؤين كثيف للغاية ، يتكون من نوى ذرية وإلكترونات فردية.

في الأقزام البيضاء ، لا تحدث التفاعلات النووية الحرارية عمليًا ؛ فهي ممكنة فقط في الغلاف الجوي لهذه النجوم ، حيث يدخل الهيدروجين من الوسط بين النجمي. في الأساس ، تتألق هذه النجوم بسبب الاحتياطيات الهائلة من الطاقة الحرارية. وقت تبريدها مئات الملايين من السنين. تدريجيا ، يبرد القزم الأبيض ، ويتغير لونه من الأبيض إلى الأصفر ، ثم إلى الأحمر. أخيرًا ، يتحول إلى قزم أسود - نجم ميت ، بارد ، صغير ، بحجم الكرة الأرضية لا يمكن رؤيته من نظام كوكبي آخر.

النجوم الأكثر ضخامة تتطور بشكل مختلف نوعًا ما. إنهم يعيشون فقط بضع عشرات الملايين من السنين. يحترق الهيدروجين فيها بسرعة كبيرة ، ويتحولون إلى عمالقة حمراء خلال 2.5 مليون سنة فقط. في الوقت نفسه ، ترتفع درجة الحرارة في قلب الهيليوم إلى عدة مئات من ملايين درجة الحرارة. تتيح درجة الحرارة هذه استمرار تفاعلات دورة الكربون (اندماج نوى الهليوم ، مما يؤدي إلى تكوين الكربون). نواة الكربون ، بدورها ، يمكن أن تربط نواة أخرى للهيليوم وتشكل نواة الأكسجين والنيون وما إلى ذلك. وصولا إلى السيليكون. يتم ضغط لب النجم المحترق ، وترتفع درجة الحرارة فيه إلى 3-10 مليار درجة. في ظل هذه الظروف ، تستمر التفاعلات المركبة حتى تكون نوى الحديد - العنصر الكيميائي الأكثر استقرارًا في التسلسل بأكمله. العناصر الكيميائية الأثقل - من الحديد إلى البزموت تتشكل أيضًا في أعماق العمالقة الحمراء ، في عملية التقاط النيوترون البطيء. في هذه الحالة ، لا يتم إطلاق الطاقة ، كما هو الحال في التفاعلات الحرارية النووية ، ولكن على العكس من ذلك ، يتم امتصاصها. ونتيجة لذلك ، فإن انضغاط النجم يتسارع (4).

من المفترض أن يكون تشكيل النوى الأثقل ، وإغلاق الجدول الدوري ، يحدث في أصداف النجوم المتفجرة ، أثناء تحولها إلى نجوم جديدة أو سوبر نوفا ، والتي تصبح بعض العمالقة الحمراء. في النجم الخبث ، يكون التوازن مضطربًا ، ولم يعد غاز الإلكترون قادرًا على تحمل ضغط الغاز النووي. يحدث الانهيار - ضغط كارثي للنجم ، "ينفجر من الداخل". ولكن إذا استمر تنافر الجسيمات أو أي أسباب أخرى في إيقاف هذا الانهيار ، يحدث انفجار قوي - انفجار سوبر نوفا. في الوقت نفسه ، لا يتم إلقاء قشرة النجم فحسب ، بل أيضًا ما يصل إلى 90٪ من كتلته في الفضاء المحيط ، مما يؤدي إلى تكوين السدم الغازية. في هذه الحالة ، يزيد لمعان النجم بلايين المرات. وهكذا ، تم تسجيل انفجار مستعر أعظم في 1054. في السجلات الصينية ، تم تسجيل أنه كان مرئيًا خلال النهار ، مثل كوكب الزهرة ، لمدة 23 يومًا. في عصرنا هذا ، وجد علماء الفلك أن هذا المستعر الأعظم قد ترك وراءه سديم السرطان ، وهو مصدر قوي للانبعاثات الراديوية (5).

يصاحب انفجار المستعر الأعظم إطلاق كمية هائلة من الطاقة. في هذه الحالة ، تولد الأشعة الكونية ، مما يزيد بشكل كبير من خلفية الإشعاع الطبيعي والجرعات العادية من الإشعاع الكوني. لذا ، فقد قدر علماء الفيزياء الفلكية أن المستعرات الأعظمية تندلع مرة كل 10 ملايين سنة تقريبًا في المنطقة المجاورة مباشرة للشمس ، مما يزيد الخلفية الطبيعية بمقدار 7000 مرة. هذا محفوف بأخطر طفرات الكائنات الحية على الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء انفجار مستعر أعظم ، يتم التخلص من الغلاف الخارجي بالكامل للنجم مع "الخبث" المتراكم فيه - العناصر الكيميائية ، نتائج التخليق النووي. لذلك ، يكتسب الوسط النجمي بسرعة نسبيًا جميع العناصر الكيميائية المعروفة حاليًا أثقل من الهيليوم. نجوم الأجيال القادمة ، بما في ذلك الشمس ، منذ البداية تحتوي في تكوينها وفي تكوين الغاز وسحابة الغبار المحيطة بها على مزيج من العناصر الثقيلة (5).

الكواكب والنظام الشمسي

النظام الشمسي هو نظام نجمي. يوجد ما يقرب من 200 مليار نجم في مجرتنا ، من بينها ، وفقًا للخبراء ، بعض النجوم لها كواكب. يشمل النظام الشمسي الجسم المركزي والشمس وتسعة كواكب مع أقمارها الصناعية (أكثر من 60 قمرا صناعيا معروفة). قطر النظام الشمسي أكثر من 11.7 مليار كيلومتر. (2).

في بداية القرن الحادي والعشرين تم اكتشاف كائن في النظام الشمسي ، والذي أطلق عليه علماء الفلك Sedna (اسم إلهة المحيط الإسكيمو). يبلغ قطر سيدنا 2000 كم. ثورة واحدة حول الشمس هي 10500 سنة أرضية (7).

يسمي بعض علماء الفلك هذا الجسم كوكبًا في النظام الشمسي. يطلق علماء فلك آخرون على الكواكب فقط أجسامًا فضائية لها لب مركزي بدرجة حرارة عالية نسبيًا. على سبيل المثال ، تصل درجة الحرارة في مركز كوكب المشتري ، وفقًا للحسابات ، إلى 20000 كلفن ، نظرًا لأن Sedna يقع حاليًا على مسافة حوالي 13 مليار كيلومتر من مركز النظام الشمسي ، فإن المعلومات حول هذا الكائن نادرة إلى حد ما. في أبعد نقطة في المدار ، تصل المسافة من Sedna إلى الشمس إلى قيمة ضخمة - 130 مليار كيلومتر.

يشتمل نظامنا النجمي على حزامين من الكواكب الصغيرة (الكويكبات). يقع الأول بين المريخ والمشتري (يحتوي على أكثر من مليون كويكب) ، والثاني يقع خارج مدار كوكب نبتون. يبلغ قطر بعض الكويكبات أكثر من 1000 كيلومتر. الحدود الخارجية للنظام الشمسي محاطة بما يسمى سحابة أورت ، التي سميت على اسم عالم الفلك الهولندي الذي افترض وجود هذه السحابة في القرن الماضي. كما يعتقد علماء الفلك ، فإن حافة هذه السحابة الأقرب إلى النظام الشمسي تتكون من الجليد الطافي من الماء والميثان (نوى المذنب) ، والتي ، مثل أصغر الكواكب ، تدور حول الشمس تحت تأثير قوة جاذبيتها على مسافة تزيد عن 12 مليار كم. عدد هذه الكواكب المصغرة هو بالمليارات (2).

النظام الشمسي عبارة عن مجموعة من الأجرام السماوية ، تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم والتركيب المادي. تشمل هذه المجموعة: الشمس ، تسعة كواكب كبيرة ، عشرات الأقمار الصناعية للكواكب ، آلاف الكواكب الصغيرة (الكويكبات) ، مئات المذنبات ، أجسام نيزكية لا حصر لها. كل هذه الأجسام متحدة في نظام واحد بسبب قوة جاذبية الجسم المركزي - الشمس. النظام الشمسي هو نظام مرتب له أنماط هيكلية خاصة به. تتجلى الطبيعة الموحدة للنظام الشمسي في حقيقة أن جميع الكواكب تدور حول الشمس في نفس الاتجاه وفي نفس المستوى تقريبًا. تدور الشمس والكواكب وأقمار الكواكب حول محاورها في نفس الاتجاه الذي تتحرك فيه على طول مساراتها. كما أن بنية النظام الشمسي طبيعية أيضًا: فكل كوكب تالٍ يبعد عن الشمس ضعف المسافة التي يبتعد بها الكوكب السابق (2).

تشكل النظام الشمسي منذ حوالي 5 مليارات سنة ، والشمس هي نجم من الجيل الثاني. تستند المفاهيم الحديثة لأصل كواكب النظام الشمسي إلى حقيقة أنه من الضروري مراعاة ليس فقط القوى الميكانيكية ، ولكن أيضًا القوى الأخرى ، ولا سيما القوى الكهرومغناطيسية. يُعتقد أن القوى الكهرومغناطيسية هي التي لعبت دورًا حاسمًا في أصل النظام الشمسي (2).

وفقًا للمفاهيم الحديثة ، تتكون سحابة الغاز الأصلية التي تشكلت منها الشمس والكواكب من غاز مؤين ، يخضع لتأثير القوى الكهرومغناطيسية. بعد أن تشكلت الشمس من سحابة غاز ضخمة عن طريق التركيز ، بقيت أجزاء صغيرة من هذه السحابة على مسافة كبيرة جدًا منها. بدأت قوة الجاذبية في جذب الغاز المتبقي إلى النجم المتشكل - الشمس ، لكن مجالها المغناطيسي أوقف سقوط الغاز على مسافة بعيدة - حيث توجد الكواكب تمامًا. أثر ثابت الجاذبية والقوى المغناطيسية على تركيز وسماكة الغاز المتساقط ، ونتيجة لذلك تشكلت الكواكب. عندما نشأت أكبر الكواكب ، تكررت نفس العملية على نطاق أصغر ، مما أدى إلى إنشاء أنظمة من الأقمار الصناعية.

هناك العديد من الألغاز في دراسة النظام الشمسي.

1. الانسجام في حركة الكواكب. تدور جميع الكواكب في النظام الشمسي حول الشمس في مدارات إهليلجية. تحدث حركة جميع كواكب النظام الشمسي في نفس المستوى الذي يقع مركزه في الجزء المركزي من المستوى الاستوائي للشمس. يُطلق على المستوى الذي تشكله مدارات الكواكب اسم مستوى مسير الشمس.

2. تدور جميع الكواكب والشمس حول محورها. يتم توجيه محاور دوران الشمس والكواكب ، باستثناء كوكب أورانوس ، بشكل عمودي على مستوى مسير الشمس. يتم توجيه محور أورانوس إلى مستوى مسير الشمس متوازيًا تقريبًا ، أي أنه يدور على جانبه. ميزة أخرى لها هي أنها تدور حول محورها في اتجاه مختلف ، مثل الزهرة ، على عكس الشمس والكواكب الأخرى. تدور جميع الكواكب الأخرى والشمس عكس اتجاه الساعة. أورانوس لديه 15 قمرا.

3. يوجد بين مداري كوكب المريخ والمشتري حزام من الكواكب الصغيرة. هذا هو ما يسمى حزام الكويكبات. يبلغ قطر الكواكب الصغيرة من 1 إلى 1000 كيلومتر. كتلتها الإجمالية أقل من 1/700 من كتلة الأرض.

4. جميع الكواكب مقسمة إلى مجموعتين (الأرضية وخارج كوكب الأرض). الأول هو الكواكب ذات الكثافة العالية ؛ العناصر الكيميائية الثقيلة تحتل المكانة الرئيسية في تركيبها الكيميائي. إنها صغيرة الحجم وتدور ببطء حول محورها. تشمل هذه المجموعة عطارد والزهرة والأرض والمريخ. هناك اقتراحات حاليًا بأن الزهرة هي ماضي الأرض ، وأن المريخ هو مستقبلها.

المجموعة الثانية تضم: كوكب المشتري ، زحل ، أورانوس ، نبتون وبلوتو. تتكون من عناصر كيميائية خفيفة ، تدور بسرعة حول محورها ، وتدور ببطء حول الشمس وتتلقى طاقة إشعاعية أقل من الشمس. أدناه (في الجدول) البيانات معطاة عن متوسط ​​درجة حرارة سطح الكواكب على مقياس سيليزيوس وطول النهار والليل وطول السنة وقطر كواكب النظام الشمسي وكتلة الكوكب بالنسبة إلى كتلة الأرض (تؤخذ على أنها 1).

تتضاعف المسافة بين مدارات الكواكب تقريبًا عند الانتقال من كل منها إلى التالي - "قاعدة Titius - Bode" ، التي لوحظت في ترتيب الكواكب.

عند النظر إلى المسافات الحقيقية بين الكواكب والشمس ، يتبين أن بلوتو في بعض الفترات يكون أقرب إلى الشمس من نبتون ، وبالتالي يغير رقمه التسلسلي وفقًا لقاعدة تيتيوس بود.

سر كوكب الزهرة. في المصادر الفلكية القديمة للصين ، بابل ، الهند ، عمرها 3.5 ألف سنة ، لم يرد ذكر لكوكب الزهرة. العالم الأمريكي إ. فيليكوفسكي في كتاب "تصادم العوالم" الذي ظهر في الخمسينيات. القرن العشرين. ، افترض أن كوكب الزهرة أخذ مكانه مؤخرًا فقط ، أثناء تكوين الحضارات القديمة. مرة واحدة تقريبًا كل 52 عامًا ، يقترب كوكب الزهرة من الأرض ، على مسافة 39 مليون كيلومتر. خلال فترة المواجهة الكبيرة ، كل 175 عامًا ، عندما تصطف جميع الكواكب واحدة تلو الأخرى في نفس الاتجاه ، يقترب المريخ من الأرض على مسافة 55 مليون كيلومتر.

وسائل مراقبة كائنات الكون

تُستخدم الأدوات الفلكية الحديثة لقياس المواقع الدقيقة للنجوم على الكرة السماوية (تتيح الملاحظات المنهجية من هذا النوع دراسة حركات الأجرام السماوية) ؛ لتحديد سرعة حركة الأجرام السماوية على طول خط البصر (السرعات الشعاعية): لحساب الخصائص الهندسية والفيزيائية للأجرام السماوية ؛ لدراسة العمليات الفيزيائية التي تحدث في مختلف الأجرام السماوية ؛ لتحديد تركيبها الكيميائي وللعديد من الدراسات الأخرى للأجرام السماوية التي يشارك فيها علم الفلك. يتم الحصول على جميع المعلومات حول الأجرام السماوية والأجسام الفضائية الأخرى من خلال دراسة الإشعاعات المختلفة القادمة من الفضاء ، والتي تعتمد خصائصها بشكل مباشر على خصائص الأجرام السماوية وعلى العمليات الفيزيائية التي تحدث في الفضاء العالمي. في هذا الصدد ، فإن الوسائل الرئيسية للرصد الفلكي هي مستقبلات الإشعاع الكوني ، وفي المقام الأول التلسكوبات التي تجمع ضوء الأجرام السماوية.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التلسكوبات البصرية قيد الاستخدام حاليًا: تلسكوبات العدسات ، أو المنكسرات ، أو التلسكوبات المرآة ، أو العاكسات ، وأنظمة العدسات المختلطة. تعتمد قوة التلسكوب بشكل مباشر على الأبعاد الهندسية لعدسته أو المرآة التي تجمع الضوء. لذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم استخدام التلسكوبات العاكسة بشكل متزايد ، حيث أنه وفقًا للشروط الفنية ، من الممكن تصنيع مرايا بأقطار أكبر بكثير من العدسات البصرية.

التلسكوبات الحديثة هي وحدات معقدة ومتطورة للغاية ، يستخدم إنشائها أحدث إنجازات الإلكترونيات والأتمتة. جعلت التكنولوجيا الحديثة من الممكن إنشاء عدد من الأجهزة والأجهزة التي وسعت بشكل كبير من إمكانيات الرصدات الفلكية: تتيح التلسكوبات التلفزيونية الحصول على صور واضحة للكواكب على الشاشة ، وتسمح المحولات الإلكترونية الضوئية بإجراء عمليات المراقبة في تعمل الأشعة تحت الحمراء غير المرئية وتلسكوبات التصحيح التلقائي على تعويض تأثير التداخل الجوي. في السنوات الأخيرة ، أصبحت أجهزة الاستقبال الجديدة للإشعاع الكوني - التلسكوبات الراديوية - أكثر انتشارًا ، مما يسمح لك بالنظر إلى أحشاء الكون أبعد بكثير من أقوى الأنظمة البصرية.

نشأ علم الفلك الراديوي في أوائل ثلاثينيات القرن الماضي ، وقد أثرى بشكل كبير فهمنا للكون. قرننا. في عام 1943 ، قام العلماء السوفييت L.I. و Mandelstam و N.D. أثبت Papaleksi نظريًا إمكانية وجود رادار للقمر (10).

وصلت موجات الراديو التي أرسلها الإنسان إلى القمر وانعكست منه عادت إلى الأرض. - فترة التطور السريع غير المعتاد لعلم الفلك الراديوي. في كل عام ، تجلب موجات الراديو من الفضاء معلومات جديدة مذهلة عن طبيعة الأجرام السماوية. اليوم ، يستخدم علم الفلك الراديوي أكثر أجهزة الاستقبال حساسية وأكبر الهوائيات. اخترقت التلسكوبات الراديوية أعماق الفضاء التي لا تزال بعيدة المنال حتى الآن عن التلسكوبات البصرية التقليدية. انفتح الفضاء الراديوي أمام الإنسان - صورة الكون في موجات الراديو (10).

هناك أيضًا عدد من الأدوات الفلكية التي لها غرض محدد وتستخدم في دراسات معينة. وتشمل هذه الأدوات ، على سبيل المثال ، تلسكوب البرج الشمسي الذي بناه علماء سوفيت وتم تثبيته في مرصد القرم للفيزياء الفلكية.

يتم استخدام العديد من الأجهزة الحساسة على نطاق واسع في عمليات المراقبة الفلكية ، مما يجعل من الممكن التقاط الأشعة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية للأجرام السماوية ، لإصلاح الأشياء غير المرئية للعين على لوحة فوتوغرافية.

كانت الخطوة التالية في عمليات المراقبة عبر الغلاف الجوي هي إنشاء مراصد فلكية مدارية (OAO) على سواتل أرضية اصطناعية. مثل هذه المراصد ، على وجه الخصوص ، هي محطات المدارية ساليوت السوفياتية. أصبحت المراصد الفلكية المدارية بمختلف أنواعها وأغراضها راسخة في الممارسة العملية (9).

في سياق الملاحظات الفلكية ، يتم الحصول على سلسلة من الأرقام والصور الفلكية والمخططات الطيفية وغيرها من المواد ، والتي يجب أن تخضع للمعالجة المخبرية للحصول على النتائج النهائية. يتم إجراء هذه المعالجة باستخدام أدوات القياس المخبرية. عند معالجة نتائج الملاحظات الفلكية ، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية.

تستخدم آلات قياس الإحداثيات لقياس مواضع صور النجوم على الصور الفلكية وصور الأقمار الصناعية بالنسبة للنجوم على الأقمار الصناعية. تستخدم المقاييس الدقيقة لقياس السواد في صور الأجرام السماوية والمخططات الطيفية. الساعة الفلكية (9) هي أداة مهمة لازمة للرصد.

مشكلة إيجاد حضارات خارج كوكب الأرض

أتاح تطور العلوم الطبيعية في النصف الثاني من القرن العشرين ، والاكتشافات البارزة في مجال علم الفلك ، وعلم التحكم الآلي ، وعلم الأحياء ، والفيزياء الإشعاعية ، نقل مشكلة الحضارات خارج كوكب الأرض من نظرية مجرد تخمينية وتجريدية إلى مستوى عملي. لأول مرة في تاريخ البشرية ، أصبح من الممكن إجراء بحث تجريبي عميق ومفصل حول هذه المشكلة الأساسية المهمة. يتم تحديد الحاجة إلى هذا النوع من البحث من خلال حقيقة أن اكتشاف حضارات خارج كوكب الأرض وإقامة اتصال معها يمكن أن يكون له تأثير كبير على الإمكانات العلمية والتكنولوجية للمجتمع ، ويكون له تأثير إيجابي على مستقبل البشرية.

من وجهة نظر العلم الحديث ، فإن افتراض إمكانية وجود حضارات خارج كوكب الأرض له أسس موضوعية: فكرة الوحدة المادية للعالم ؛ حول تطور المادة وتطورها كملكية عامة لها ؛ بيانات العلوم الطبيعية عن الطبيعة المنتظمة والطبيعية لأصل وتطور الحياة ، وكذلك أصل وتطور الإنسان على الأرض ؛ تشير البيانات الفلكية إلى أن الشمس نجمة عادية عادية في مجرتنا ولا توجد أسباب لتمييزها عن العديد من النجوم الأخرى المشابهة ؛ في الوقت نفسه ، ينطلق علم الفلك من حقيقة أن هناك مجموعة متنوعة من الظروف الفيزيائية في الكون ، والتي يمكن أن تؤدي من حيث المبدأ إلى ظهور أكثر الأشكال تنوعًا من المادة عالية التنظيم.

يتم إجراء تقييم الانتشار المحتمل للحضارات الكونية (الكونية) في مجرتنا وفقًا لصيغة دريك:

لا يحتوي المستند الحالي على مصادر. N = R x f x n x k x d x q x L

حيث N هو عدد الحضارات خارج كوكب الأرض في المجرة ؛ R هو معدل تشكل النجوم في المجرة ، والذي يتم حسابه في المتوسط ​​طوال فترة وجودها (عدد النجوم في السنة) ؛ f هي نسبة النجوم ذات الأنظمة الكوكبية ؛ n هو متوسط ​​عدد الكواكب المدرجة في أنظمة الكواكب والمناسبة بيئيًا للحياة ؛ ك هي نسبة الكواكب التي نشأت عليها الحياة بالفعل ؛ d هي نسبة الكواكب التي تطورت عليها أشكالها الذكية ، بعد ظهور الحياة ، q هي نسبة الكواكب التي وصلت فيها الحياة الذكية إلى مرحلة توفر إمكانية التواصل مع عوالم وحضارات أخرى: L هو متوسط ​​المدة عن وجود حضارات خارج كوكب الأرض (كونية ، تقنية) (3).

باستثناء القيمة الأولى (R) ، التي تشير إلى الفيزياء الفلكية ويمكن حسابها بشكل أكثر أو أقل دقة (حوالي 10 نجوم في السنة) ، فإن جميع الكميات الأخرى غير مؤكدة للغاية ، لذلك يتم تحديدها من قبل العلماء المختصين على أساس من حكم الخبراء ، والتي ، بالطبع ، هي ذاتية.

ربما يكون موضوع الاتصال بالحضارات خارج كوكب الأرض من أكثر الموضوعات شيوعًا في أدب الخيال العلمي والتصوير السينمائي. يسبب ، كقاعدة عامة ، الاهتمام الأكثر حماسة بين عشاق هذا النوع ، كل المهتمين بمشاكل الكون. لكن الخيال الفني هنا يجب أن يخضع لمنطق صارم للتحليل العقلاني. يوضح هذا التحليل أن الأنواع التالية من جهات الاتصال ممكنة: جهات الاتصال المباشرة ، أي الزيارات المتبادلة (أو الأحادية) ؛ الاتصالات من خلال قنوات الاتصال ؛ جهات الاتصال المختلطة - إرسال تحقيقات تلقائية إلى حضارة خارج كوكب الأرض تنقل المعلومات المستلمة عبر قنوات الاتصال.

في الوقت الحاضر ، تعد الاتصالات عبر قنوات الاتصال حقًا اتصالات محتملة مع حضارات خارج كوكب الأرض. إذا كان وقت انتشار الإشارة في كلا الاتجاهين أطول من عمر الحضارة (t> L) ، فيمكننا التحدث عن اتصال أحادي الاتجاه. إذا كان ر<< L, то возможен двусторонний обмен информацией. Современный уровень естественнонаучных знаний позволяет серьезно говорить лишь о канале связи с помощью электромагнитных волн, а сегодняшняя радиотехника может реально обеспечить установление такой связи

يجب أن يسبق دراسة الحضارات الفضائية إنشاء شكل أو آخر من أشكال التواصل معهم. توجد حاليًا عدة اتجاهات للبحث عن آثار نشاط الحضارات خارج كوكب الأرض (6).

أولاً ، البحث عن آثار الأنشطة الهندسية الفلكية لحضارات خارج كوكب الأرض. يعتمد هذا الاتجاه على افتراض أنه ، عاجلاً أم آجلاً ، يجب أن تنتقل الحضارات المتقدمة تقنيًا إلى تحول الفضاء الخارجي المحيط (إنشاء أقمار صناعية ، والمحيط الحيوي الاصطناعي ، وما إلى ذلك) ، على وجه الخصوص ، لاعتراض جزء كبير من النجم. طاقة. كما تظهر الحسابات ، يجب أن يتركز إشعاع الجزء الرئيسي من هياكل الهندسة الفلكية في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف. لذلك ، يجب أن تبدأ مهمة اكتشاف مثل هذه الحضارات خارج كوكب الأرض بالبحث عن المصادر المحلية للأشعة تحت الحمراء أو النجوم التي تحتوي على فائض غير طبيعي من الأشعة تحت الحمراء. مثل هذا البحث جار حاليا. نتيجة لذلك ، تم اكتشاف عشرات من مصادر الأشعة تحت الحمراء ، ولكن حتى الآن لا يوجد سبب لربط أي منها بحضارة خارج كوكب الأرض.

ثانيًا ، البحث عن آثار زيارة حضارات خارج كوكب الأرض على الأرض. يعتمد هذا الاتجاه على افتراض أن نشاط الحضارات خارج كوكب الأرض يمكن أن يتجلى في الماضي التاريخي في شكل زيارة الأرض ، ولا يمكن لمثل هذه الزيارة إلا أن تترك آثارًا في المعالم الأثرية للثقافة المادية أو الروحية لمختلف الشعوب. في هذا المسار ، هناك العديد من الفرص لأنواع مختلفة من الأحاسيس - "الاكتشافات" المذهلة ، والأساطير شبه العلمية حول الأصول الكونية للثقافات الفردية (أو عناصرها) ؛ وهكذا ، فإن الأساطير حول صعود القديسين إلى الجنة تسمى قصة رواد الفضاء. كما أن بناء الهياكل الحجرية الكبيرة ، التي لا تزال غير قابلة للتفسير ، لا يثبت أيضًا أصلها الكوني. على سبيل المثال ، تم تبديد التكهنات من هذا النوع حول الأصنام الحجرية العملاقة في جزيرة إيستر بواسطة T.Hairdahl: أظهر له أحفاد السكان القدامى لهذه الجزيرة كيف تم ذلك ليس فقط بدون تدخل رواد الفضاء ، ولكن أيضًا بدون أي تقنية. في نفس الصف توجد الفرضية القائلة بأن نيزك تونجوسكا لم يكن نيزكًا أو مذنبًا ، ولكنه مركبة فضائية غريبة. يجب التحقيق في هذه الفرضيات والافتراضات بأكثر الطرق شمولاً (6)

ثالثًا ، البحث عن إشارات من حضارات خارج كوكب الأرض. تتم صياغة هذه المشكلة حاليًا ، أولاً وقبل كل شيء ، كمشكلة البحث عن الإشارات الاصطناعية في النطاقات الراديوية والبصرية (على سبيل المثال ، عن طريق شعاع ليزر عالي التوجيه). على الأرجح هو الاتصال اللاسلكي. لذلك ، فإن المهمة الأكثر أهمية هي اختيار النطاق الأمثل للموجات لمثل هذا الاتصال. يُظهر التحليل أن الإشارات الاصطناعية تكون على الأرجح عند الموجات = 21 سم (خط راديو الهيدروجين) ، = 18 سم (خط راديو OH) ، = 1.35 سم (خط راديو بخار الماء) أو عند الموجات مجتمعة من التردد الأساسي مع بعض الثابت الرياضي ، إلخ.).

يتطلب النهج الجاد للبحث عن إشارات من حضارات خارج كوكب الأرض إنشاء خدمة دائمة تغطي الكرة السماوية بأكملها. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون هذه الخدمة عالمية تمامًا - مصممة لاستقبال الإشارات من أنواع مختلفة (النبضة والنطاق الضيق والنطاق العريض). تم إجراء أول عمل للبحث عن إشارات حضارات خارج كوكب الأرض في الولايات المتحدة عام 1950. تمت دراسة البث الراديوي لأقرب النجوم (قيطس وإريدانوس) بطول موجة 21 سم. وبعد ذلك (70-80s) ، تمت دراسة مثل هذه الدراسات تم تنفيذها أيضًا في الاتحاد السوفياتي. في سياق البحث ، تم الحصول على نتائج مشجعة. على سبيل المثال ، في عام 1977 في الولايات المتحدة (مرصد جامعة أوهايو) ، أثناء مسح السماء بطول موجة 21 سم ، تم تسجيل إشارة ضيقة النطاق ، تشير خصائصها إلى أنها خارج كوكب الأرض ، وربما أصل اصطناعي (8) ) .ومع ذلك ، لا يمكن تسجيل هذه الإشارة مرة أخرى ، وظلت مسألة طبيعتها مفتوحة. منذ عام 1972 ، تم إجراء عمليات البحث في المدى البصري في المحطات المدارية. تمت مناقشة مشاريع بناء تلسكوبات متعددة المرآة على الأرض وعلى القمر ، والتلسكوبات الراديوية الفضائية العملاقة ، وما إلى ذلك.

البحث عن إشارات من حضارات خارج كوكب الأرض هو أحد جوانب الاتصال بهم. لكن هناك وجهًا آخر - رسالة إلى مثل هذه الحضارات حول حضارتنا الأرضية. لذلك ، جنبًا إلى جنب مع البحث عن إشارات من حضارات الفضاء ، جرت محاولات لإرسال رسالة إلى حضارات خارج كوكب الأرض. في عام 1974 ، تم إرسال رسالة لاسلكية من مرصد علم الفلك الراديوي في أريسيبو (بورتوريكو) إلى الكتلة الكروية M-31 ، التي تقع على مسافة 24 ألف سنة ضوئية من الأرض ، تحتوي على نص مشفر عن الحياة والحضارة على الأرض (8). تم أيضًا وضع رسائل المعلومات بشكل متكرر على المركبات الفضائية ، حيث وفرت لهم مساراتها مخرجًا خارج النظام الشمسي. بالطبع ، هناك فرصة ضئيلة جدًا في أن تصل هذه الرسائل إلى هدفها ، ولكن عليك أن تبدأ من مكان ما. من المهم ألا تفكر الإنسانية بجدية في التواصل مع كائنات ذكية من عوالم أخرى فحسب ، بل إنها قادرة بالفعل على إقامة مثل هذه الاتصالات ، وإن كان ذلك في أبسط أشكالها.

تجري المصادر الطبيعية الكونية للإشعاع "إرسالًا لاسلكيًا" مكثفًا ومستمرًا على موجات مدى المتر. حتى لا يحدث تداخلًا مزعجًا ، يجب إجراء الاتصالات اللاسلكية بين العوالم المأهولة بأطوال موجية لا تتجاوز 50 سم (11).

موجات الراديو الأقصر (عدة سنتيمترات) ليست مناسبة ، لأن البث اللاسلكي الحراري للكواكب يحدث بدقة في مثل هذه الموجات ، وسوف "تتكدس" الاتصالات اللاسلكية الاصطناعية. في الولايات المتحدة ، تتم مناقشة مشروع لإنشاء مجمع لاستقبال إشارات الراديو خارج الأرض ، ويتألف من ألف تلسكوب لاسلكي متزامن مثبت على مسافة 15 كم من بعضها البعض. في جوهره ، يشبه هذا المجمع تلسكوبًا راديويًا مكافئًا عملاقًا مع مساحة مرآة تبلغ 20 كم. من المتوقع أن يتم تنفيذ المشروع في غضون 10-20 سنة القادمة. تكلفة البناء المخطط لها فلكية حقًا - على الأقل 10 مليارات دولار. سيسمح مجمع التلسكوبات الراديوية المتوقع باستقبال إشارات راديو اصطناعية في دائرة نصف قطرها 1000 سنة ضوئية (12).

في العقد الماضي ، بين العلماء والفلاسفة ، كان الرأي القائل بأن الجنس البشري وحده ، إن لم يكن في الكون بأكمله ، على الأقل في مجرتنا ، سائدًا بشكل متزايد. مثل هذا الرأي يستلزم أهم الاستنتاجات الأيديولوجية حول معنى وقيمة الحضارة الأرضية وإنجازاتها.

استنتاج

الكون هو العالم المادي بأكمله ، غير محدود في الزمان والمكان ومتنوع بشكل لا نهائي في الأشكال التي تتخذها المادة في عملية تطورها.

الكون بمعناه الواسع هو بيئتنا. حقيقة أن العمليات الفيزيائية التي لا رجعة فيها تهيمن على الكون ، والتي تتغير بمرور الوقت ، هي في تطور مستمر لها أهمية كبيرة للنشاط العملي للإنسان. بدأ الإنسان في استكشاف الفضاء الخارجي ، وذهب إلى الفضاء المفتوح. إن إنجازاتنا تكتسب نطاقًا أكبر من أي وقت مضى ، ونطاقات عالمية وحتى كونية. ومن أجل مراعاة عواقبها الفورية وطويلة المدى ، التغييرات التي يمكن أن تحدثها في حالة موطننا ، بما في ذلك الفضاء ، يجب علينا دراسة ليس فقط الظواهر والعمليات الأرضية ، ولكن أيضًا الأنماط على نطاق كوني.

أدى التقدم المثير للإعجاب في علم الكون ، الذي بدأته الثورة الكوبرنيكية العظيمة ، مرارًا وتكرارًا إلى تغييرات عميقة جدًا ، وأحيانًا جذرية في الأنشطة البحثية لعلماء الفلك ، ونتيجة لذلك ، في نظام المعرفة حول بنية وتطور الأجسام الفضائية. في عصرنا هذا ، يتطور علم الفلك بوتيرة سريعة بشكل خاص ، وينمو كل عقد. تدفق الاكتشافات والإنجازات البارزة يملأها بمحتوى جديد لا يقاوم.

في بداية القرن الحادي والعشرين ، يواجه العلماء أسئلة جديدة حول بنية الكون ، والإجابات التي يأملون في الحصول عليها بمساعدة معجل - مصادم هادرون الكبير

الصورة العلمية الحديثة للعالم ديناميكية ومتناقضة. يحتوي على أسئلة أكثر من الإجابات. إنه يذهل ، يخيف ، يربك ، صدمات. البحث عن العقل العارف لا يعرف حدودًا ، وفي السنوات القادمة قد تغمرنا الاكتشافات الجديدة والأفكار الجديدة.

فهرس

1. Naidysh V.M. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة: كتاب / محرر. الثاني ، المنقح. وإضافية - M: Alfa-M ؛ INFRA-M، 2004. - 622 ص.

2. Lavrinenko V.N. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة: كتاب مدرسي \ V.N. لافرينينكو ، ف. راتنيكوفا - م: 2006. - 317 ص.

3. أخبار الفلك ، الكون ، علم الفلك ، الفلسفة: محرر. جامعة موسكو الحكومية 1988. - 192 ص.

4. Danilova V.S.، Kozhevnikov N.I. المفاهيم الأساسية للعلوم الطبيعية الحديثة: كتاب مدرسي \ م: مطبعة أسبكت ، 2000 - 256 ص.

5. Karpenkov S.Kh. العلوم الطبيعية الحديثة: كتاب مدرسي \ م.المشروع الأكاديمي 2003. - 560 ص.

6. أخبار الفلك والملاحة الفضائية والكون. - URL: universe-news.ru

7. Likhin A. F. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة: كتاب مدرسي \ TK Welby، Prospekt Publishing House، 2006. - 264 p.

8. تورسونوف أ. الفلسفة وعلم الكونيات الحديث M. \ INFRA-M، 2001، - 458 ص.

الفلك. الدرس 1.

علم الفلك هو علم الأجرام السماوية (من الكلمات اليونانية القديمة أستون - نجم و نوموس - قانون)

يدرس الحركات والقوانين المرئية والفعلية ،
تحديد هذه الحركات والشكل والحجم والكتلة والارتياح
الأسطح والطبيعة والحالة المادية للأجرام السماوية ،
التفاعل وتطورها.

استكشاف الكون

عدد النجوم في المجرة بالتريليونات. الأكثر عددا
النجوم أقزام كتلتها أصغر بعشر مرات من الشمس. إلا
النجوم المنفردة وأقمارها الصناعية (الكواكب) ، تضم المجرة
النجوم المزدوجة والمتعددة ، وكذلك مجموعات النجوم المتصلة بالجاذبية
وتتحرك في الفضاء ككل ، تسمى النجوم
عناقيد المجموعات. يمكن العثور على بعضها في السماء من خلال التلسكوب و
أحيانًا بالعين المجردة. مثل هذه المجموعات لا تملك الصحيح
نماذج؛ أكثر من ألف منهم معروفون الآن. مجموعات النجوم
مقسمة إلى كروية متناثرة. على عكس تشتت النجوم
تتكون بشكل رئيسي من النجوم التي تنتمي إلى الرئيسي
المتتاليات ، تحتوي العناقيد الكروية على اللونين الأحمر والأصفر
العمالقة والعملاقون. مسوحات السماء بواسطة الأشعة السينية
تلسكوبات مثبتة على أقمار صناعية خاصة
الأرض ، أدت إلى اكتشاف الأشعة السينية للعديد من الأشعة الكروية
عناقيد المجموعات.

هيكل المجرة

الغالبية العظمى من النجوم والمواد المنتشرة في المجرة
حجم عدسي. تبعد الشمس حوالي 10000 جهاز كمبيوتر عن
مركز المجرة ، مخفي عنا بغيوم من الغبار البينجمي. في المركز
المجرة لها نواة ، والتي تم مؤخرا بعناية
التحقيق في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء والراديو والأشعة السينية.
تحجب سحب الغبار غير الشفافة النواة عنا ، مما يعوق الرؤية
والملاحظات الفوتوغرافية العادية لهذا الشيء الأكثر إثارة للاهتمام
المجرات. إذا تمكنا من إلقاء نظرة على قرص المجرة "من أعلى" ، إذن
سيجد فروعًا لولبية ضخمة ،
تحتوي في الغالب على أهم النجوم وأكثرها سطوعًا
سحب غاز ضخمة. يشكل القرص ذو الأذرع الحلزونية القاعدة
النظام الفرعي المسطح للمجرة. والأجسام تتركز نحو النواة
تكون المجرات التي تخترق القرص جزئيًا فقط كروية.
النظام الفرعي. هذا هو الشكل المبسط لهيكل المجرة.

أنواع المجرات

1 حلزوني. هذه 30٪ من المجرات. هم من نوعين. عادي و
عبرت.
2 بيضاوي الشكل. يعتقد أن معظم المجرات تتشكل
كرة بالارض. من بينها هناك كروية وشبه مسطحة. أكثر
أكبر مجرة ​​إهليلجية معروفة هي M87 في كوكبة العذراء.
3 غير صحيح. العديد من المجرات لها شكل ممزق بدون لمعان
واضح كفاف. وتشمل هذه سحابة ماجلان لدينا
مجموعة محلية.

شمس

الشمس هي مركز نظامنا الكوكبي ، وعنصرها الأساسي الذي بدونها
لن تكون هناك أرض ، ولا حياة عليها. الناس النجوم يفعلون معها
العصور القديمة. منذ ذلك الحين ، توسعت معرفتنا بالنجوم بشكل كبير ،
غني بمعلومات عديدة حول الحركة والبنية الداخلية و
طبيعة هذا الجسم الفضائي. علاوة على ذلك ، فإن دراسة الشمس تساهم بشكل كبير
المساهمة في فهم بنية الكون ككل ، وخاصة عناصره ،
التي تتشابه في جوهر ومبادئ "العمل".

شمس

الشمس كائن موجود
بالمعايير البشرية ، منذ وقت طويل جدًا.
بدأ تشكيلها حوالي 5
قبل مليار سنة. ثم في المكان
كان النظام الشمسي شاسعًا
سحابة جزيئية.
بدأت تحت تأثير قوى الجاذبية
تظهر الاضطرابات ، على غرار الأرض
الأعاصير. في وسط واحد منهم ، المادة (في
كان معظمه من الهيدروجين) بدأ يتكثف ،
وقبل 4.5 مليار سنة شاب
النجم الذي بعد وقت طويل
فترة من الزمن سميت الشمس.
بدأ من حوله بالتدريج
الكواكب - بدأ ركننا من الكون
اكتساب ما هو مألوف إلى الحديث
النوع البشري. -

قزم أصفر

الشمس ليست شيئًا فريدًا. إنه ينتمي إلى فئة الأقزام الصفراء ،
تسلسل رئيسي صغير نسبيًا للنجوم. شرط
"الخدمة" المخصصة لهذه الهيئات ما يقرب من 10 مليار دولار
سنوات. وفقًا لمعايير المساحة ، هذا قليل جدًا. الآن نجمنا ، يمكنك ذلك
قل ، في مقتبل العمر: لم تبلغ بعد ، ولم تعد صغيرة - أمامك
نصف عمر أكثر.

هيكل الشمس

سنة ضوئية

السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة. الفلكية الدولية
أعطى الاتحاد تفسيره للسنة الضوئية - هذه هي المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ ، بدونها
مشاركة الجاذبية للسنة اليوليانية. السنة اليوليانية 365 يوم. هذا هو فك التشفير
المستخدمة في الأدب العلمي. إذا أخذنا الأدب المهني ، فهناك مسافة
محسوبة في الفرسخ أو الكيلو و megaparsecs.
حتى عام 1984 ، كانت السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة استوائية واحدة.
التعريف الجديد يختلف عن القديم بنسبة 0.002٪ فقط. اختلاف خاص بين التعاريف
رقم.
هناك أرقام محددة تحدد مسافة ساعات الضوء والدقائق والأيام وما إلى ذلك.
سنة ضوئية هي 9460.800.000.000 كم ،
الشهر - 788333 مليون كم ،
أسبوع - 197.083 مليون كيلومتر ،
اليوم - 26277 مليون كم ،
ساعة - 1.094 مليون كيلومتر ،
دقيقة - حوالي 18 مليون كيلومتر ،
الثانية - حوالي 300 ألف كم.

مجرة كوكبة العذراء

يمكن رؤية برج العذراء بشكل أفضل في
أوائل الربيع ، أي في مارس -
أبريل ، عندما يمر في الجنوب
جزء من الأفق. شكرا ل
كوكبة
لديها
فرض
أبعاد ، والشمس فيه
أكثر من شهر - بدءًا من 16
سبتمبر حتى 30 أكتوبر. على ال
أطالس النجم القديم برج العذراء
ممثلة كفتاة مع spikelet
القمح في اليد اليمنى. ومع ذلك ، لا
كل
قادر
إفعلها بالخارح
في
تشتت فوضوي للنجوم
مثل هذه الصورة. ومع ذلك ، تجد
كوكبة العذراء في السماء ليست كذلك
صعبة. يحتوي على نجمة
الحجم الأول بفضل الساطع
نوره يمكن للعذراء بسهولة
البحث بين الأبراج الأخرى.

سديم أندروميدا

أكبر مجرة ​​أقرب إلى مجرة ​​درب التبانة.
يحتوي على ما يقرب من 1 تريليون نجمة ، أي 2.5-5 مرات أكثر
درب التبانة. تقع في كوكبة أندروميدا وبعيدة
من الأرض على مسافة 2.52 مليون سيفرت. سنوات. مستوى المجرة مائل
على خط البصر بزاوية 15 درجة ، حجمه الظاهر 3.2 × 1.0 درجة ، مرئي
الحجم - + 3.4 م.

درب التبانة

درب التبانة هي مجرة ​​حلزونية
يكتب. في الوقت نفسه ، لديها كنزة على شكل ضخم
نظام النجم مترابط
قوى الجاذبية. ويعتقد أن درب التبانة
كان الطريق موجودًا لأكثر من ثلاثة عشر مليارًا
سنوات. هذه هي الفترة التي تم خلالها
شكلت المجرة حوالي 400 مليار كوكبة
والنجوم ، يزيد حجمها عن ألف ضخم
السدم الغازية والعناقيد والسحب. الاستمارة
تظهر مجرة ​​درب التبانة بوضوح على خريطة الكون. في
بالنظر إليها ، يصبح من الواضح أن
كتلة النجوم هي قرص ، قطرها
وهو ما يساوي 100 ألف سنة ضوئية (واحد من هذا القبيل
سنة ضوئية تساوي عشرة تريليونات
كيلومترات). سُمك العنقود النجمي 15 ألفًا ،
والعمق حوالي 8 آلاف سنة ضوئية. كم تزن
درب التبانة؟ هذا (تعريف كتلته جدا
مهمة صعبة) لا يمكن حسابها
المستطاع. الصعوبة تكمن في التعريف
كتل من المادة المظلمة لا تدخل فيها
التفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. هنا
لماذا لا يستطيع علماء الفلك الإجابة بشكل قاطع
هذا السؤال. لكن هناك تقديرات تقريبية
وفقًا لوزن المجرة في الداخل
500 إلى 3000 مليار كتلة شمسية

قلب مجرة ​​درب التبانة

يقع هذا الجزء من درب التبانة في كوكبة القوس. يحتوي اللب على مصدر غير حراري
الإشعاع ، مع درجة حرارة حوالي عشرة ملايين درجة. في وسط هذا القسم
تحتوي مجرة ​​درب التبانة على ختم يسمى "الانتفاخ". إنها سلسلة كاملة من النجوم القديمة
الذي يتحرك في مدار ممدود. دورة الحياة بالنسبة لمعظم هذه الأجرام السماوية موجودة بالفعل
يصل إلى النهاية. يوجد لون أسود فائق الكتلة في وسط قلب مجرة ​​درب التبانة
الفجوة. هذه القطعة من الفضاء الخارجي ، وزنها يساوي كتلة ثلاثة ملايين شمس ،
له جاذبية قوية. ثقب أسود آخر يدور حوله ، أصغر فقط
بحجم. مثل هذا النظام يخلق مجال جاذبية قويًا مثل
في الجوار ، تتحرك الأبراج والنجوم على طول مسارات غير عادية للغاية. بالقرب من المركز
لدرب التبانة ميزات أخرى. لذلك ، يتميز بوجود مجموعة كبيرة من النجوم.
علاوة على ذلك ، فإن المسافة بينهما أقل بمئات المرات من تلك التي لوحظت على الأطراف.
التعليم.
قلب مجرة ​​درب التبانة

إلى الأمام

انتباه! تعد معاينة الشريحة للأغراض الإعلامية فقط وقد لا تمثل النطاق الكامل للعرض التقديمي. إذا كنت مهتمًا بهذا العمل ، فيرجى تنزيل النسخة الكاملة.

نوع الدرس:درس في الدراسة والتوطيد الأولي للمعرفة الجديدة.

استهداف:تشكيل أفكار حول بنية الكون ومكان كوكب الأرض في الكون.

مهام: تعليمي: تعريف الطلاب على علم الكونيات ، وتقديم وحدات القياس غير النظامية المستخدمة في علم الكونيات ، وتقديم عمر وحجم الكون ، وتقديم مفهوم المجرة ، وتقديم أنواع المجرات ، وتكوين فكرة عن مجموعات المجرات ، وأنواع عناقيد النجوم ، تشكيل السدم في الكون ، إدخال التحليل الطيفي في علم الكونيات ، لتكوين معرفة حول ظاهرة الانزياح الأحمر للخطوط الطيفية في أطياف المجرات ، حول تأثير دوبلر ، حول قانون هابل ، لتقديم الانفجار العظيم النظرية ، لتقديم مفهوم الكثافة الحرجة للمادة.

تعليمي: لتعزيز تعليم الصفات الأخلاقية ، والموقف المتسامح تجاه جميع سكان كوكبنا والمسؤولية عن سلامة الحياة على كوكب الأرض.

تعليمي: لتعزيز زيادة الاهتمام بدراسة تخصص "الفيزياء" ، لتعزيز تنمية التفكير المنطقي (التحليل ، تعميم المعرفة المكتسبة).

خلال الفصول

I. لحظة تنظيمية.

الشرائح 1-2

قبل الطلاب ، يتم تحديد أهداف الدرس ، وتسليط الضوء على مسار الدرس والنتائج النهائية لتنفيذه.

ثانيًا. تحفيز النشاط التربوي.

تساعد معرفة بنية الكون وتطوره على إدراك مكانة كل منا في هذا العالم والمسؤولية التي تقع على عاتقنا من أجل سلامة الحياة وكوكبنا الفريد لأجيال المستقبل من البشر.

ثالثا. تحديث المعرفة.

مسح أمامي

1. ما اسم أقرب نجم لكوكب الأرض؟ (شمس)
2. كم عدد الكواكب في النظام الشمسي؟ (ثمانية)
3. ما هي اسماء الكواكب في المجموعة الشمسية؟ (عطارد ، الزهرة ، الأرض ، المريخ ، المشتري ، زحل ، أورانوس ، نبتون)
4. ما هو موقع كوكب الأرض في النظام الشمسي من حيث المسافة من الشمس؟ (كوكب الأرض هو ثالث كوكب من الشمس)

رابعا. تقديم مواد جديدة.

الشرائح 3-5. علم الكونيات. وحدات القياس غير النظامية. عمر الكون وحجمه.

"الكون مفهوم ليس له تعريف صارم في علم الفلك والفلسفة. وهي مقسمة إلى كيانين مختلفين اختلافًا جوهريًا: تأملي (فلسفي) ومادي ، يمكن الوصول إليه من خلال الملاحظة في الوقت الحاضر أو ​​في المستقبل المنظور. وفقًا للتقاليد ، يُطلق على الأول الكون ، والثاني - الكون الفلكي ، أو Metagalaxy. اليوم سوف نتعرف على بنية الكون الفلكي. وسوف نحدد مكان كوكبنا الأرض في الكون. "الكون هو موضوع دراسة علم الكونيات."

مسافات وكتل الأشياء في الكون كبيرة جدًا. يستخدم علم الكونيات وحدات قياس غير منهجية. 1 سنة ضوئية(1 St.G) - المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة في الفراغ - 9.5 * 10 15 م ؛ 1 وحدة فلكية(1 AU) - متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس (متوسط ​​نصف قطر مدار الأرض) - 1.5 * 10 11 م ؛ 1 فرسخ(1 قطعة) - المسافة التي يظهر منها متوسط ​​نصف قطر مدار الأرض (يساوي 1 AU) ، عموديًا على خط البصر ، بزاوية ثانية قوسية واحدة (1 ") - 3 * 10 16 م ؛ 1 كتلة شمسية(1 م o) - 2 * 10 30 كجم.

لقد حدد العلماء عمر الكون وحجمه. عمر الكون t = 1.3 * 10 10 سنوات. نصف قطر الكون R = 1.3 * 10 10 sv.l.

الشرائح 6-19. المجرات. أنواع المجرات. عناقيد المجرات.

في بداية القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن كل المادة المرئية تقريبًا في الكون تتركز في جزر غاز نجمي عملاقة بحجم مميز يصل إلى عدة kpc. أصبحت هذه "الجزر" تعرف بالمجرات.

المجراتهي أنظمة نجمية كبيرة ترتبط فيها النجوم ببعضها البعض بواسطة قوى الجاذبية. هناك مجرات تحتوي على تريليونات من النجوم. تسمى هذه المجموعة من المجرات بخماسية ستيفان. ومع ذلك ، فإن أربع مجرات فقط من هذه المجموعة ، تقع على بعد 300 مليون سنة ضوئية منا ، تشارك في الرقص الكوني ، وتقترب الآن ، ثم تبتعد عن بعضها البعض. من السهل جدًا العثور على واحد. المجرات الأربع المتفاعلة صفراء اللون ولها حلقات ملتوية وذيول شكلتها قوى جاذبية المد والجزر المدمرة. المجرة المزرقة في الجزء العلوي الأيسر من الصورة أقرب بكثير من المجرة الأخرى ، على بعد 40 مليون سنة ضوئية فقط. "

هناك أنواع مختلفة من المجرات: إهليلجية ، حلزونية وغير منتظمة.

تشكل المجرات الإهليلجية حوالي 25٪ من العدد الإجمالي للمجرات عالية اللمعان.

المجرات الإهليلجية لها شكل دوائر أو قطع ناقص ، ينخفض ​​السطوع تدريجياً من المركز إلى المحيط ، ولا تدور ، ولديها القليل من الغاز والغبار ، M 10 13 M o. أمامك المجرة البيضاوية M87 في كوكبة العذراء.

تشبه المجرات الحلزونية في المظهر لوحين مكدستين معًا أو عدسة ثنائية الوجه. لديهم هالة وقرص نجمي ضخم. يسمى الجزء المركزي من القرص ، الذي يظهر على شكل انتفاخ ، بالانتفاخ. الشريط المظلم الممتد على طول القرص عبارة عن طبقة معتمة من الغبار البينجمي للوسط النجمي. شكل القرص المسطح بسبب الدوران. هناك فرضية مفادها أنه أثناء تكوين المجرة ، تمنع قوى الطرد المركزي سحابة المجرة البدائية من الانهيار في اتجاه عمودي على محور الدوران. يتركز الغاز في مستوى معين - هكذا تشكلت أقراص المجرات.

تتكون المجرات الحلزونية من نواة والعديد من الأذرع أو الفروع الحلزونية ، وهي فروع تمتد مباشرة من النواة. المجرات الحلزونية تدور ، ولديها الكثير من الغاز والغبار ، M 10 12 M؟

أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا حسابها الخاص على شبكة Instagram ، حيث يتم نشر الصور مع مناظر للأرض وأركان أخرى من الكون. تسمح لك الصور المذهلة من تلسكوب هابل ، المرصد الكبير الأكثر شهرة في وكالة ناسا ، برؤية الأشياء التي لم ترها العين البشرية من قبل. المجرات والسدم البعيدة غير المرئية سابقًا ، النجوم المحتضرة والتي ولدت من جديد تدهش الخيال بتنوعها ، مما يدفع حلم السفر بعيدًا. مناظر طبيعية رائعة من غبار النجوم وغيوم الغاز تكشف عن ظواهر غامضة للجمال المذهل أمامنا ". أمامك واحدة من أجمل المجرات الحلزونية في كوكبة الغيبوبة Berenices.

في العشرينات. في القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن السدم الحلزونية هي أنظمة نجمية ضخمة تشبه مجرتنا وتبعد عنها ملايين السنين الضوئية. في عام 1924 ، قام هابل وريتشي بتحليل الأذرع الحلزونية للسدم في مجرة ​​المرأة المسلسلة والمثلث إلى نجوم. تم العثور على هذه "السدم خارج المجرة" لتكون بعيدة عنا بعدة مرات من قطر نظام مجرة ​​درب التبانة. بدأت تسمى هذه الأنظمة بالمجرات بالقياس إلى أنظمتنا. تسمى المجرة المتوسطة الحجم M33 أيضًا بمجرة Triangulum نسبةً إلى الكوكبة التي تقع فيها. يبلغ نصف قطرها حوالي 4 مرات من مجرتنا درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة. M33 ليست بعيدة عن درب التبانة ويمكن رؤيتها تمامًا باستخدام منظار جيد ".

"مجرة المرأة المسلسلة هي أقرب المجرات العملاقة إلى مجرتنا درب التبانة. على الأرجح ، تبدو مجرتنا هي نفسها هذه المجرة تقريبًا. تعطي مئات المليارات من النجوم التي تشكل مجرة ​​المرأة المسلسلة معًا توهجًا منتشرًا مرئيًا. النجوم الفردية في الصورة هي في الواقع نجوم في مجرتنا ، أقرب بكثير من الجسم البعيد ".

"عند مراقبة السماء المرصعة بالنجوم بعيدًا عن المدن الكبيرة ، في ليلة غير مقمرة ، يظهر شريط عريض مضيء بوضوح - درب التبانة. تمتد مجرة ​​درب التبانة مثل شريط فضي عبر نصفي الكرة الأرضية ، مقفلة في حلقة نجمية. لقد أثبتت الأرصاد أن جميع النجوم تشكل نظامًا نجميًا ضخمًا (مجرة) ". تحتوي المجرة على نظامين فرعيين رئيسيين متداخلين أحدهما داخل الآخر: هالة (تتركز نجومها باتجاه مركز المجرة) وقرص نجمي ("صفيحتان مطويتان عند الحواف"). "النظام الشمسي جزء من مجرة ​​درب التبانة. نحن داخل مجرة ​​، لذلك يصعب علينا تخيل مظهرها ، ولكن هناك العديد من المجرات المماثلة الأخرى في الكون ويمكننا الحكم على مجرتنا درب التبانة منها. " تتكون مجرة ​​درب التبانة من نواة في مركز المجرة وثلاثة أذرع لولبية.

"أظهرت دراسات توزيع النجوم والغاز والغبار أن مجرتنا درب التبانة عبارة عن نظام مسطح له هيكل حلزوني." مجرتنا ضخمة. يبلغ قطر قرص المجرة حوالي 30 قطعة (100000 ليتر) ؛ سمك - حوالي 1000 ش. ل.

يوجد حوالي 100 مليار نجم في مجرتنا. متوسط ​​المسافة بين النجوم في المجرة حوالي 5 sv. سنوات. يقع مركز المجرة في كوكبة القوس. يدرس الفلكيون حاليًا بعناية مركز مجرتنا. أظهرت ملاحظات حركة النجوم الفردية بالقرب من مركز المجرة أنه هناك ، في منطقة صغيرة ذات أبعاد مماثلة لحجم النظام الشمسي ، تتركز المادة غير المرئية ، وتتجاوز كتلتها كتلة الشمس بمقدار 2 مليون. مرات. يشير هذا إلى وجود ثقب أسود هائل في مركز المجرة ". مجرة درب التبانة تدور حول مركز المجرة. تحدث الشمس ثورة واحدة حول مركز المجرة في 200 مليون سنة.

من الأمثلة على المجرات غير المنتظمة سحابة ماجلان الكبيرة وسحابة ماجلان الصغيرة ، وهي أقرب المجرات إلينا ، ويمكن رؤيتها بالعين المجردة في نصف الكرة الجنوبي من السماء ، بالقرب من مجرة ​​درب التبانة. هاتان المجرتان هما أقمار صناعية لمجرتنا.

تفتقر المجرات غير المنتظمة إلى نواة محددة بوضوح ، ولا تناظر دوراني ، وحوالي نصف المادة فيها عبارة عن غاز بين نجمي. عند فحص السماء باستخدام التلسكوبات ، تم اكتشاف العديد من المجرات غير المنتظمة والخشنة ، على غرار غيوم ماجلان.

"في قلب بعض المجرات ، تحدث عمليات عنيفة ؛ تسمى هذه المجرات بالمجرات النشطة. في المجرة M87 في كوكبة العذراء ، هناك طرد للمادة بسرعة 3000 كم / ثانية ، وكتلة هذا الطرد هي هذه المجرة التي تحولت إلى مصدر قوي للانبعاث الراديوي. تعتبر الكوازارات من أكثر المصادر قوة للانبعاثات الراديوية. الكوازارات هي أيضًا مصادر قوية للأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية وأشعة جاما. لكن تبين أن أحجام الكوازارات صغيرة ، حوالي 1 وحدة فلكية. النجوم الزائفة ليست نجوما. هذه نوى مجرة ​​مشرقة ونشطة للغاية على بعد مليارات السنين الضوئية من الأرض. " في وسط الكوازار يوجد ثقب أسود هائل يمتص المادة في حد ذاته - النجوم والغاز والغبار. عند الوقوع في ثقب أسود ، تشكل المادة قرصًا ضخمًا ، حيث ترتفع درجة حرارته من الاحتكاك وعمل قوى المد والجزر إلى درجات حرارة هائلة ". نشر موقع هابل على الإنترنت واحدة من أكثر الصور تفصيلاً للكوازار حتى الآن. هذا أحد أشهر الكوازارات ، 3C 273 ، والذي يقع في كوكبة العذراء. " أصبح أول كائن مفتوح من نوعه ؛ اكتشفه عالم الفلك آلان سانداج في أوائل الستينيات. "Qusar 3C 273 هو ألمع وأقرب الكوازارات: فهو يبعد حوالي 2 مليار سنة ضوئية وهو ساطع بدرجة كافية بحيث يمكن رؤيته في تلسكوب هواة."

نادرًا ما تكون المجرات مفردة. 90٪ من المجرات تتركز في عناقيد ، والتي تشمل من عشرات إلى عدة آلاف من الأعضاء. يبلغ متوسط ​​قطر مجموعة المجرات 5 ميغاباسكال ، ومتوسط ​​عدد المجرات في العنقود هو 130. "المجموعة المحلية من المجرات ، التي تبلغ أبعادها 1.5 ميجا بكسل ، تشمل مجرتنا ، مجرة ​​أندروميدا إم 31 ، مجرة ​​ثلاثية إم 33 ، سحابة ماجلان الكبيرة (LMC) ، سحابة ماجلان الصغيرة (MMO) - ما مجموعه 35 مجرة ​​متصلة بواسطة الجاذبية المتبادلة. ترتبط مجرات المجموعة المحلية عن طريق الجاذبية العامة وتتحرك حول مركز مشترك للكتلة في كوكبة العذراء. "

الشرائح 21-23. مجموعات النجوم.

في المجرة ، كل نجم ثالث هو ضعف ، وهناك أنظمة من ثلاثة نجوم أو أكثر. من المعروف أيضًا أن الكائنات الأكثر تعقيدًا - مجموعات النجوم.

تم العثور على مجموعات النجوم المفتوحة بالقرب من مستوى المجرة. أمامك مجموعة نجوم Pleiades. الضباب الأزرق الذي يصاحب الثريا هو غبار متناثر يعكس ضوء النجوم.

العناقيد الكروية هي أقدم التكوينات في مجرتنا ، وأعمارها من 10 إلى 15 مليار سنة ويمكن مقارنتها بعمر الكون. يشير التركيب الكيميائي الضعيف والمدارات الطويلة التي تتحرك على طولها في المجرة إلى أن الحشود الكروية تشكلت خلال عصر تشكل المجرة نفسها. تبرز العناقيد الكروية بقوة مقابل الخلفية النجمية بسبب العدد الكبير من النجوم والشكل الكروي الواضح. يتراوح قطر الكتل الكروية من 20 إلى 100 قطعة. م = 104106 م؟

الشرائح 24-29. مسألة بين النجوم. السدم.

بالإضافة إلى النجوم والأشعة الكونية (البروتونات والإلكترونات ونوى ذرات العناصر الكيميائية) التي تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء ، يوجد غاز وغبار في المجرات. يتم توزيع الغاز والغبار في المجرة بشكل غير متساوٍ للغاية. بالإضافة إلى سحب الغبار المتخلخلة ، لوحظ وجود سحب كثيفة من الغبار الداكن. عندما تضيء هذه الغيوم الكثيفة بالنجوم الساطعة ، فإنها تعكس ضوءها ، ثم نرى السدم.

"يصدر فريق هابل صورة مذهلة كل عام للاحتفال بالذكرى السنوية لإطلاق تلسكوب الفضاء في 24 أبريل 1990. في عام 2013 ، قدموا للعالم صورة لسديم رأس الحصان الشهير ، والذي يقع في كوكبة الجبار ، على بعد 1500 سنة ضوئية من الأرض.

يحتوي سديم البحيرة المشرق على العديد من الأجرام الفلكية المختلفة. تشمل الأشياء ذات الأهمية الخاصة مجموعة النجوم المفتوحة الساطعة والعديد من مناطق تشكل النجوم النشطة. "

"يتيح لك سديم Trifid الملون استكشاف التناقضات الكونية. يُعرف أيضًا باسم M20 ، ويقع على بعد حوالي 5000 سنة ضوئية في كوكبة القوس الغنية بالسديم. حجم السديم حوالي 40 سيفرت. ل. "

"لم يُعرف بعد ما الذي يضيء هذا السديم. الغموض بشكل خاص هو القوس الساطع المقلوب على شكل V والذي يحدد الحافة العلوية لسحب الغبار بين النجوم الشبيهة بالجبال بالقرب من مركز الصورة. يحتوي هذا السديم الشبحي على منطقة تشكل نجوم صغيرة مليئة بالغبار الداكن. شوهد لأول مرة في صور الأشعة تحت الحمراء التي التقطها القمر الصناعي IRAS في عام 1983. تظهر هنا صورة رائعة التقطها تلسكوب هابل الفضائي. على الرغم من أنه يُظهر الكثير من التفاصيل الجديدة ، إلا أنه لا يمكن تحديد سبب ظهور قوس مشرق وواضح ".

الكتلة الإجمالية للغبار هي 0.03٪ فقط من الكتلة الكلية للمجرة. يبلغ لمعانها الكلي 30٪ من لمعان النجوم ويحدد تمامًا إشعاع المجرة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. درجة حرارة الغبار 15-25 ك.

الشرائح 30-33. تطبيق التحليل الطيفي. الانزياح الأحمر. تأثير دوبلر. قانون هابل.

ضوء المجرات هو الضوء الكلي لمليارات النجوم والغاز. لدراسة الخصائص الفيزيائية للمجرات ، يستخدم علماء الفلك طرق التحليل الطيفي . التحليل الطيفي- طريقة فيزيائية للتحديد النوعي والكمي للتركيب الذري والجزيئي للمادة ، بناءً على دراسة طيفها. يستخدم علماء الفلك طريقة التحليل الطيفي لتحديد التركيب الكيميائي للأجسام وسرعة حركتها.

في عام 1912 ، اكتشف عالم الفلك الأمريكي سليفر تحولًا في الخطوط باتجاه النهاية الحمراء في أطياف المجرات البعيدة. "هذه الظاهرة تسمى الانزياح الأحمر. في هذه الحالة ، تبين أن نسبة انزياح الخط الطيفي إلى الطول الموجي هي نفسها لجميع الخطوط في طيف مجرة ​​معينة. موقف سلوك ، حيث الطول الموجي للخط الطيفي الذي لوحظ في المختبر ، يميز الانزياح الأحمر ".

يرتبط التفسير المقبول حاليًا لهذه الظاهرة بتأثير دوبلر. يحدث انزياح الخطوط الطيفية إلى النهاية الحمراء للطيف بسبب حركة (إزالة) الجسم المشع (المجرة) بسرعة الخامسفي اتجاه المراقب. عند الانزياح الأحمر الصغير (z) ، يمكن إيجاد سرعة المجرة باستخدام صيغة دوبلر: حيث c هي سرعة الضوء في الفراغ ".

في عام 1929 ، وجد هابل أن نظام المجرات بأكمله يتوسع. "وفقًا لأطياف المجرات ، فقد ثبت أنها" تهرب "منا بسرعة الخامسيتناسب مع المسافة إلى المجرة:

الخامس= H r ، حيث H = 2.4 * 10 -18 s -1 هو ثابت هابل ، و r هي المسافة إلى المجرة (م) ".

الشرائح 34-38. تظرية الانفجار العظيم. الكثافة الحرجة للمادة.

ظهرت نظرية الكون المتوسع ، والتي بموجبها نشأ كوننا من حالة فائقة الكثافة في سياق انفجار هائل واستمر توسعه في عصرنا. منذ حوالي 13 مليار سنة ، تركزت كل مادة Metagalaxy في حجم صغير. كانت كثافة المادة عالية جدا. هذه الحالة من المادة تسمى "المفرد". أدى التمدد نتيجة "الانفجار" ("فرقعة") إلى انخفاض كثافة المادة. بدأت المجرات والنجوم في التكون.

هناك قيمة حرجة لكثافة المادة تعتمد عليها طبيعة حركتها. يتم حساب القيمة الحرجة لكثافة المادة kr بالصيغة:

حيث H \ u003d 2.4 * 10 -18 s -1 هو ثابت هابل ، G \ u003d 6.67 * 10 -11 (N * m 2) / kg 2 هو ثابت الجاذبية. بالتعويض عن القيم العددية ، نحصل على kr = 10 -26 kg / m 3. في< кр - расширение Вселенной. При >cr - ضغط الكون. متوسط ​​كثافة المادة في الكون = 3 * 10 -28 كجم / م 3.

يسعى الإنسان دائمًا إلى معرفة العالم من حوله. لقد بدأت للتو دراسة الكون. لا يزال هناك الكثير لنعرفه. ما زالت البشرية في بداية طريق دراسة الكون وألغازه فقط. "بتمثيل الكون على أنه العالم المحيط بأسره ، نجعله على الفور فريدًا وفريدًا من نوعه. وفي الوقت نفسه ، نحرم أنفسنا من فرصة وصفه بمصطلحات الميكانيكا الكلاسيكية: بسبب تفرده ، لا يمكن للكون التفاعل مع أي شيء ، إنه نظام من الأنظمة ، وبالتالي فإن مفاهيم مثل الكتلة والشكل والحجم تفقد معناها فيما يتعلق به. بدلاً من ذلك ، يتعين على المرء أن يلجأ إلى لغة الديناميكا الحرارية ، باستخدام مفاهيم مثل الكثافة والضغط ودرجة الحرارة والتركيب الكيميائي ".

لمزيد من التعارف المفصل مع هذه المعلومات ، يمكنك استخدام المصادر التالية:

واحد). الفيزياء. الصف 11: كتاب مدرسي. للتعليم العام المؤسسات: الأساسية والملف الشخصي. المستويات / G.Ya. مياكيشيف ، ب. بوكوفتسيف ، ف. شاغورين. إد. في و. نيكولاييف ، ن. بارفينتييف. - الطبعة ال 19. - م: التعليم ، 2010. - 399 صفحة ، ل. سوف. - (دورة كلاسيكية). - ردمك 978-5-09-022777-3. ؛

أربعة). http://www.adme.ru

عنوان منزلنا في الكون: الكون ، المجموعة المحلية من المجرات ، مجرة ​​درب التبانة ، النظام الشمسي ، كوكب الأرض - الكوكب الثالث من الشمس.

نحن نحب كوكبنا وسنحميه دائمًا!

خامسا - التوطيد الأولي للمعرفة.

مسح أمامي

• ما هو اسم العلم الذي يدرس بنية الكون وتطوره؟ (علم الكونيات)
• ما هي وحدات القياس خارج النظام المستخدمة في علم الكونيات؟ (سنة ضوئية ، وحدة فلكية ، فرسخ ، كتلة شمسية)
• ما المسافة التي تسمى السنة الضوئية؟ (المسافة المقطوعة بالضوء في سنة واحدة)

السادس. عمل مستقل.

الطلاب مدعوون لحل المشكلة بشكل مستقل: متوسط ​​كثافة المادة في الكون = 3 * 10 -28 كجم / م 3. احسب القيمة الحرجة لكثافة المادة وقارنها بمتوسط ​​كثافة المادة في الكون. حلل النتيجة واستنتج ما إذا كان الكون يتوسع أو يتقلص.

سابعا. انعكاس.

الطلاب مدعوون لتقييم عمل المعلم وعملهم في الدرس من خلال رسم المشاعر الإيجابية أو السلبية على الأوراق التي يصدرها المعلم.

ثامنا. الواجب المنزلي.

الفقرات 124 ، 125 ، 126 أجب شفهيًا عن الأسئلة الواردة في الصفحات 369 ، 373.

المؤلفات:

1. الفيزياء. الصف 11: كتاب مدرسي. للتعليم العام المؤسسات: الأساسية والملف الشخصي. المستويات / G.Ya. مياكيشيف ، ب. بوكوفتسيف ، ف. شاغورين. إد. في و. نيكولاييف ، ن. بارفينتييف. - الطبعة ال 19. - م: التعليم ، 2010. - 399 صفحة ، ل. سوف. - (دورة كلاسيكية). - ردمك 978-5-09-022777-3.
2. http://en.wikipedia.org
3. http://www.adme.ru