Представяне на системата от галактики и мащабната структура на Вселената. Урок-презентация "Структура и еволюция на Вселената". Галактика съзвездие Дева

Какво знаем за Вселената, какъв е космосът? Вселената е безграничен свят, който е труден за разбиране от човешкия ум, който изглежда нереален и нематериален. Всъщност ние сме заобиколени от материя, безгранична в пространството и времето, способна да приема различни форми. За да се опитаме да разберем истинския мащаб на космическото пространство, как работи Вселената, структурата на Вселената и процесите на еволюция, ще трябва да прекрачим прага на собствения си мироглед, да погледнем на света около нас от различен ъгъл, отвътре.

Поглед към необятните космически пространства от Земята

Формирането на Вселената: Първи стъпки

Пространството, което наблюдаваме чрез телескопи, е само част от звездната Вселена, така наречената Мегагалактика. Параметрите на космологичния хоризонт на Хъбъл са колосални – 15-20 милиарда светлинни години. Тези данни са приблизителни, тъй като в процеса на еволюция Вселената непрекъснато се разширява. Разширяването на Вселената става чрез разпространението на химични елементи и космическото микровълново фоново лъчение. Структурата на Вселената непрекъснато се променя. В космоса възникват купове от галактики, обекти и тела на Вселената са милиарди звезди, които образуват елементи от близкото пространство - звездни системи с планети и спътници.

Къде е началото? Как е възникнала Вселената? Предполага се, че възрастта на Вселената е 20 милиарда години. Възможно е гореща и плътна протоматерия да е станала източник на космическа материя, чийто клъстер е избухнал в определен момент. Най-малките частици, образувани в резултат на експлозията, се разпръскват във всички посоки и продължават да се отдалечават от епицентъра в наше време. Теорията за Големия взрив, която сега доминира в научната общност, е най-точното описание на процеса на формиране на Вселената. Веществото, възникнало в резултат на космически катаклизъм, е хетерогенна маса, състояща се от най-малките нестабилни частици, които, сблъсквайки се и разпръсквайки се, започват да взаимодействат помежду си.

Големият взрив е теория за произхода на Вселената, обясняваща нейното образуване. Според тази теория първоначално е имало определено количество материя, която в резултат на определени процеси експлодира с колосална сила, разпръсвайки маса майка в околното пространство.

След известно време, според космическите стандарти – миг, според земната хронология – милиони години, настъпи етапът на материализиране на космоса. От какво е направена Вселената? Разпръснатата материя започна да се концентрира в големи и малки съсиреци, на мястото на които впоследствие започнаха да се появяват първите елементи на Вселената, огромни газови маси - разсадникът на бъдещите звезди. В повечето случаи процесът на образуване на материални обекти във Вселената се обяснява със законите на физиката и термодинамиката, но има редица точки, които все още не могат да бъдат обяснени. Например защо в една част на пространството разширяващата се субстанция е концентрирана повече, докато в друга част на Вселената материята е много разредена. Отговори на тези въпроси могат да бъдат получени само когато стане ясен механизмът на образуване на големи и малки космически обекти.

Сега процесът на формиране на Вселената се обяснява с действието на законите на Вселената. Гравитационната нестабилност и енергията в различни области предизвикаха образуването на протозвезди, които от своя страна, под въздействието на центробежни сили и гравитация, образуваха галактики. С други думи, докато материята продължаваше и продължава да се разширява, процесите на компресия започнаха под въздействието на гравитационните сили. Частици от газови облаци започнаха да се концентрират около въображаемия център, като в крайна сметка образуваха ново уплътнение. Строителният материал в тази гигантска строителна площадка е молекулен водород и хелий.

Химическите елементи на Вселената са основният строителен материал, от който впоследствие произлиза образуването на обектите на Вселената.

По-нататък започва да действа законът на термодинамиката, активират се процесите на разпад и йонизация. Молекулите на водорода и хелия се разпадат на атоми, от които под въздействието на гравитационните сили се образува ядрото на протозвезда. Тези процеси са закони на Вселената и са приели формата на верижна реакция, протичаща във всички далечни кътчета на Вселената, изпълвайки Вселената с милиарди, стотици милиарди звезди.

Еволюция на Вселената: Акценти

Днес в научните среди има хипотеза за цикличността на състоянията, от които е изтъкана историята на Вселената. Възникнали в резултат на експлозията на протоматерия, газовите натрупвания се превърнаха в разсадник за звезди, които от своя страна образуваха множество галактики. Въпреки това, достигайки определена фаза, материята във Вселената започва да се стреми към първоначалното си, концентрирано състояние, т.е. Експлозията и последващото разширяване на материята в пространството са последвани от компресия и връщане към свръхплътно състояние, към началната точка. Впоследствие всичко се повтаря, раждането е последвано от финала и така милиарди години до безкрай.

Началото и краят на Вселената в съответствие с цикличния характер на еволюцията на Вселената

След като обаче пропуснахме темата за образуването на Вселената, която остава отворен въпрос, трябва да преминем към структурата на Вселената. Още през 30-те години на XX век стана ясно, че космическото пространство е разделено на региони - галактики, които са огромни образувания, всяка със собствено звездно население. Галактиките обаче не са статични обекти. Скоростта на разширяване на галактиките от въображаемия център на Вселената непрекъснато се променя, както се вижда от сближаването на едни и отдалечаването на други една от друга.

Всички тези процеси, от гледна точка на продължителността на земния живот, протичат много бавно. От гледна точка на науката и тези хипотези, всички еволюционни процеси протичат бързо. Обикновено еволюцията на Вселената може да бъде разделена на четири етапа - ери:

• адронна ера;
• лептонна ера;
• фотонна ера;
• звездна ера.

Космическа времева скала и еволюцията на Вселената, според която може да се обясни появата на космически обекти

На първия етап цялата материя беше концентрирана в една голяма ядрена капка, състояща се от частици и античастици, обединени в групи - адрони (протони и неутрони). Съотношението на частици и античастици е приблизително 1:1,1. След това идва процесът на анихилация на частици и античастици. Останалите протони и неутрони са строителният материал, от който се формира Вселената. Продължителността на адронната ера е незначителна, само 0,0001 секунди - периодът на експлозивната реакция.

След това, след 100 секунди, започва процесът на синтез на елементи. При температура от милиард градуса в процеса на ядрен синтез се образуват молекули на водород и хелий. През цялото това време веществото продължава да се разширява в космоса.

От този момент започва дълъг, от 300 хиляди до 700 хиляди години, етап на рекомбинация на ядра и електрони, образувайки водородни и хелиеви атоми. В този случай се наблюдава намаляване на температурата на веществото и интензивността на радиацията намалява. Вселената става прозрачна. Водородът и хелият, образувани в колосални количества, под въздействието на гравитационните сили, превръщат първичната Вселена в гигантска строителна площадка. След милиони години започва звездната ера – която е процесът на образуване на протозвезди и първите протогалактики.

Това разделяне на еволюцията на етапи се вписва в модела на горещата Вселена, което обяснява много процеси. Истинските причини за Големия взрив, механизмът на разширяване на материята остават неизяснени.

Структурата и структурата на Вселената

С образуването на водородния газ започва звездната ера на еволюцията на Вселената. Водородът под въздействието на гравитацията се натрупва в огромни натрупвания, съсиреци. Масата и плътността на такива купове са колосални, стотици хиляди пъти по-големи от масата на самата образувана галактика. Неравномерното разпределение на водорода, наблюдавано в началния етап от формирането на Вселената, обяснява разликите в размерите на образуваните галактики. Там, където трябваше да има максимално натрупване на водороден газ, се образуваха мегагалактики. Там, където концентрацията на водород беше незначителна, се появиха по-малки галактики, като нашия звезден дом, Млечния път.

Версията, според която Вселената е начална крайна точка, около която се въртят галактиките на различни етапи на развитие

От този момент нататък Вселената получава първите формации с ясни граници и физически параметри. Това вече не са мъглявини, струпвания на звезден газ и космически прах (продукти на експлозия), протоклъстери от звездна материя. Това са звездни страни, площта на които е огромна от гледна точка на човешкия ум. Вселената се изпълва с интересни космически явления.

От гледна точка на научните обосновки и съвременния модел на Вселената, за първи път галактиките са се образували в резултат на действието на гравитационните сили. Материята се превърна в колосален универсален водовъртеж. Центростремителните процеси осигуриха последващото фрагментиране на газовите облаци в купове, които станаха родното място на първите звезди. Протогалактики с бърз период на въртене се превърнаха в спирални галактики с течение на времето. Там, където въртенето беше бавно и се наблюдаваше основно процесът на компресия на материята, се образуваха неправилни галактики, по-често елиптични. На този фон във Вселената протичаха по-грандиозни процеси - образуване на свръхкупове от галактики, които се допират плътно една до друга с краищата си.

Свръхкуповете са многобройни групи от галактики и купове от галактики в мащабната структура на Вселената. В рамките на 1 милиард Св. години има около 100 суперклъстера

От този момент стана ясно, че Вселената е огромна карта, където континентите са купове от галактики, а страните са мегагалактики и галактики, които са се образували преди милиарди години. Всяко от образуванията се състои от куп звезди, мъглявини, струпвания от междузвезден газ и прах. Цялата тази популация обаче е само 1% от общия обем на универсалните формации. Основната маса и обем на галактиките са заети от тъмна материя, чиято природа не е възможно да се разбере.

Разнообразие на Вселената: класове галактики

С усилията на американския астрофизик Едуин Хъбъл вече имаме границите на Вселената и ясна класификация на галактиките, които я обитават. Класификацията се основава на структурните особености на тези гигантски образувания. Защо галактиките имат различни форми? Отговорът на този и много други въпроси дава класификацията на Хъбъл, според която Вселената се състои от галактики от следните класове:

• спирала;
• елипсовидна;
• неправилни галактики.

Първите включват най-често срещаните образувания, които изпълват Вселената. Характерни особености на спиралните галактики са наличието на ясно очертана спирала, която се върти около ярко ядро ​​или клони към галактически мост. Спиралните галактики с ядро ​​се обозначават със символите S, докато обектите с централна черта имат обозначението вече SB. Този клас включва и нашата галактика Млечен път, в центъра на която ядрото е разделено със светеща лента.

Типична спирална галактика. В центъра ясно се вижда ядро ​​с мост, от краищата на който излизат спирални рамена.

Подобни образувания са разпръснати из цялата Вселена. Най-близката до нас спирална галактика, Андромеда, е гигант, който бързо се приближава към Млечния път. Най-големият представител на този клас, известен ни, е гигантската галактика NGC 6872. Диаметърът на галактическия диск на това чудовище е приблизително 522 хиляди светлинни години. Този обект се намира на разстояние от 212 милиона светлинни години от нашата галактика.

Следващият общ клас галактически формации са елипсовидни галактики. Тяхното обозначение в съответствие с класификацията на Хъбъл е буквата Е (елипсовидна). По форма тези образувания са елипсоиди. Въпреки факта, че във Вселената има много подобни обекти, елипсовидни галактики не са много изразителни. Те се състоят главно от гладки елипси, които са изпълнени със звездни купове. За разлика от галактическите спирали, елипсите не съдържат натрупвания от междузвезден газ и космически прах, които са основните оптични ефекти при визуализирането на подобни обекти.

Типичен представител на този клас, известен днес, е елипсовидна пръстеновидна мъглявина в съзвездието Лира. Този обект се намира на разстояние 2100 светлинни години от Земята.

Изглед на елиптичната галактика Кентавър А през телескопа CFHT

Последният клас галактически обекти, които населяват Вселената, са неправилни или неправилни галактики. Класификационното обозначение на Хъбъл е латински символ I. Основната характеристика е неправилна форма. С други думи, такива обекти нямат ясни симетрични форми и характерен модел. По своята форма такава галактика прилича на картина на универсален хаос, където звездните купове се редуват с облаци от газ и космически прах. В мащаба на Вселената неправилните галактики са често явление.

От своя страна неправилните галактики са разделени на два подтипа:

• Неправилните галактики от подтип I имат сложна неправилна структура, висока плътна повърхност, която се отличава с яркост. Често такава хаотична форма на неправилни галактики е резултат от колапсирани спирали. Типичен пример за такава галактика са Големите и Малките Магеланови облаци;
• Неправилните галактики от подтип II имат ниска повърхност, хаотична форма и не са много ярки. Поради намаляването на яркостта подобни образувания са трудни за откриване в необятността на Вселената.

Големият Магеланов облак е най-близката до нас неправилна галактика. И двете формации от своя страна са спътници на Млечния път и скоро (след 1-2 милиарда години) могат да бъдат погълнати от по-голям обект.

Неправилната галактика Големият Магеланов облак е спътник на нашата галактика Млечен път.

Въпреки факта, че Едуин Хъбъл доста точно е разпределил галактиките в класове, тази класификация не е идеална. Бихме могли да постигнем повече резултати, ако включим теорията на относителността на Айнщайн в процеса на опознаване на Вселената. Вселената е представена от богатство от различни форми и структури, всяка от които има свои собствени характерни свойства и характеристики. Наскоро астрономите успяха да открият нови галактически образувания, които са описани като междинни обекти между спиралните и елипсовидни галактики.

Млечният път е най-известната част от Вселената за нас.

Две спираловидни ръкава, разположени симетрично около центъра, съставляват основното тяло на галактиката. Спиралите от своя страна се състоят от ръкави, които плавно се вливат един в друг. На кръстопътя на ръцете на Стрелец и Лебед се намира нашето Слънце, разположено от центъра на галактиката Млечния път на разстояние 2,62 10¹⁷ km. Спиралите и ръкавите на спиралните галактики са купове от звезди, чиято плътност се увеличава, когато се приближават до галактическия център. Останалата част от масата и обема на галактическите спирали е тъмна материя и само малка част се дължи на междузвездния газ и космическия прах.

Позицията на Слънцето в ръцете на Млечния път, мястото на нашата галактика във Вселената

Дебелината на спиралите е приблизително 2 хиляди светлинни години. Цялата тази слоеста торта е в постоянно движение, въртяща се с огромна скорост от 200-300 km/s. Колкото по-близо до центъра на галактиката, толкова по-висока е скоростта на въртене. На слънцето и нашата слънчева система ще са необходими 250 милиона години, за да направят пълна революция около центъра на Млечния път.

Нашата галактика се състои от трилион звезди, големи и малки, свръхтежки и средни. Най-плътният клъстер от звезди в Млечния път е ръката на Стрелец. Именно в този регион се наблюдава максималната яркост на нашата галактика. Противоположната част на галактическия кръг, напротив, е по-малко ярка и слабо различима при визуално наблюдение.

Централната част на Млечния път е представена от ядро, чиито размери са вероятно 1000-2000 парсека. В този най-ярък регион на галактиката е концентриран максималният брой звезди, които имат различни класове, свои собствени пътища на развитие и еволюция. По принцип това са стари супертежки звезди, които са на последния етап от Основната последователност. Потвърждение за наличието на центъра на стареенето на галактиката Млечния път е наличието в този регион на голям брой неутронни звезди и черни дупки. Всъщност центърът на спиралния диск на всяка спирална галактика е свръхмасивна черна дупка, която подобно на гигантска прахосмукачка засмуква небесни обекти и реална материя.

Свръхмасивната черна дупка в централната част на Млечния път е мястото, където всички галактически обекти умират.

Що се отнася до звездните купове, днес учените успяха да класифицират два вида купове: сферични и отворени. В допълнение към звездните купове, спиралите и ръкавите на Млечния път, както всяка друга спирална галактика, са съставени от разпръсната материя и тъмна енергия. Като следствие от Големия взрив, материята е в силно разредено състояние, което е представено от разредени междузвездни газови и прахови частици. Видимата част от материята е представена от мъглявини, които от своя страна са разделени на два вида: планетарни и дифузни мъглявини. Видимата част от спектъра на мъглявините се обяснява с пречупването на светлината на звездите, които излъчват светлина вътре в спиралата във всички посоки.

Именно в тази космическа супа съществува нашата слънчева система. Не, не сме единствените в този огромен свят. Подобно на Слънцето, много звезди имат свои собствени планетни системи. Целият въпрос е как да открием далечни планети, ако разстоянията дори в нашата галактика надвишават продължителността на съществуването на която и да е интелигентна цивилизация. Времето във Вселената се измерва по други критерии. Планетите с техните спътници са най-малките обекти във Вселената. Броят на такива обекти е неизчислим. Всяка от тези звезди, които са във видимия диапазон, може да има свои собствени звездни системи. В нашата сила е да виждаме само най-близките до нас съществуващи планети. Какво се случва в съседство, какви светове съществуват в другите ръкави на Млечния път и какви планети съществуват в други галактики, остава загадка.

Kepler-16 b е екзопланета около двойната звезда Kepler-16 в съзвездието Cygnus

Заключение

Имайки само повърхностна представа за това как се е появила Вселената и как се развива, човек е направил само малка крачка към разбирането и разбирането на мащаба на Вселената. Грандиозните размери и мащаби, с които учените трябва да се справят днес, показват, че човешката цивилизация е само миг в този сноп от материя, пространство и време.

Модел на Вселената в съответствие с концепцията за присъствие на материя в пространството, като се вземе предвид времето

Изучаването на Вселената продължава от Коперник до наши дни. Първоначално учените тръгнаха от хелиоцентричния модел. Всъщност се оказа, че Космосът няма реален център и цялото въртене, движение и движение става по законите на Вселената. Въпреки факта, че има научно обяснение за протичащите процеси, универсалните обекти са разделени на класове, типове и типове, нито едно тяло в пространството не е подобно на друго. Размерите на небесните тела са приблизителни, както и тяхната маса. Разположението на галактиките, звездите и планетите е условно. Въпросът е, че във Вселената няма координатна система. Наблюдавайки космоса, ние правим проекция върху целия видим хоризонт, разглеждайки нашата Земя като нулева референтна точка. Всъщност ние сме само микроскопична частица, изгубена в безкрайните простори на Вселената.

Вселената е субстанция, в която всички обекти съществуват в тясна връзка с пространството и времето

Подобно на обвързването с измеренията, времето във Вселената трябва да се разглежда като основен компонент. Произходът и възрастта на космическите обекти ви позволяват да направите картина на раждането на света, да подчертаете етапите на еволюцията на Вселената. Системата, с която работим, е тясно обвързана с времеви рамки. Всички процеси, протичащи в пространството, имат цикли – начало, формиране, трансформация и финал, придружени от смъртта на материален обект и преминаването на материята в друго състояние.

Въведение

Главна част

1. Космология

2. Структурата на Вселената:

2.1. Метагалактика

2.2 Галактики

2.3.Звезди

2.4Планета и слънчева система

3. Средства за наблюдение на обекти от Вселената

4. Проблемът с търсенето на извънземни цивилизации

Заключение

Въведение

Вселената е най-глобалният обект на мегасвета, безграничен във времето и пространството. Според съвременните идеи това е огромна, безгранична сфера. Съществуват научни хипотези за „отворена”, тоест „непрекъснато разширяваща се” Вселена, както и за „затворена”, тоест „пулсираща” Вселена. И двете хипотези съществуват в няколко версии. Необходими са обаче много задълбочени изследвания, докато едно или друго от тях се превърне в повече или по-малко обоснована научна теория.

Вселената на различни нива, от условно елементарни частици до гигантски свръхкупове от галактики, се характеризира със структура. Структурата на Вселената е обект на изучаване на космологията, един от важните клонове на естествените науки, намиращ се на кръстопътя на много природни науки: астрономия, физика, химия и др. Съвременната структура на Вселената е резултат от космическите еволюция, по време на която галактики са се образували от протогалактики, звезди от протозвезди, протопланетен облак - планети.

космология

Космологията е астрофизична теория за структурата и динамиката на Метагалактиката, която включва известно разбиране за свойствата на цялата Вселена.

Самият термин "космология" произлиза от две гръцки думи: cosmos - Вселената и logos - закон, учение. В основата си космологията е клон на естествените науки, който използва постиженията и методите на астрономията, физиката, математиката и философията. Естественонаучната основа на космологията са астрономическите наблюдения на Галактиката и други звездни системи, общата теория на относителността, физиката на микропроцесите и високите енергийни плътности, релативистката термодинамика и редица други най-нови физични теории.

Много положения на съвременната космология изглеждат фантастични. Понятията за Вселената, безкрайността, Големия взрив не са податливи на визуално физическо възприятие; такива обекти и процеси не могат да бъдат заснети директно. Поради това обстоятелство се създава впечатлението, че говорим за нещо свръхестествено. Но такова впечатление е подвеждащо, тъй като функционирането на космологията е от много конструктивен характер, въпреки че много от нейните разпоредби се оказват хипотетични.

Съвременната космология е клон на астрономията, който съчетава данните от физиката и математиката, както и универсалните философски принципи, следователно е синтез на научно и философско познание. Такъв синтез в космологията е необходим, тъй като разсъжденията за произхода и структурата на Вселената са емпирично трудни за тестване и най-често съществуват под формата на теоретични хипотези или математически модели. Космологичните изследвания обикновено се развиват от теория към практика, от модел към експеримент и тук първоначалните философски и общонаучни нагласи придобиват голямо значение. Поради тази причина космологичните модели се различават значително един от друг – те често се основават на противоположни първоначални философски принципи. От своя страна всякакви космологични заключения засягат и общите философски представи за устройството на Вселената, т.е. променят основните представи на човека за света и себе си.

Най-важният постулат на съвременната космология е, че законите на природата, установени въз основа на изследването на много ограничена част от Вселената, могат да бъдат екстраполирани към много по-широки региони и в крайна сметка към цялата Вселена. Космологичните теории се различават в зависимост от това на какви физически принципи и закони се основават. Моделите, изградени на тяхна основа, трябва да позволяват проверка за наблюдавания регион на Вселената, а заключенията на теорията трябва да се потвърждават от наблюдения или във всеки случай да не им противоречат.

Структура на Вселената

Метагалактика

Метагалактиката е част от Вселената, достъпна за изследване с астрономически средства. Състои се от стотици милиарди галактики, всяка от които се върти около оста си и едновременно с това се разпръскват една от друга със скорости от 200 до 150 000 км. сек(2).

Едно от най-важните свойства на Метагалактиката е нейното постоянно разширяване, което се доказва от „разширяването“ на куповете от галактики. Доказателство, че куповете галактики се отдалечават един от друг, е „червеното изместване“ в спектрите на галактиките и откриването на космическа микровълнова фонова радиация (фонова извънгалактическа радиация, съответстваща на температура от около 2,7 K) (1).

Важно следствие следва от разширяването на Метагалактиката: в миналото разстоянията между галактиките са били по-малки. И ако вземем предвид, че самите галактики в миналото са били разширени и редки газови облаци, тогава е очевидно, че преди милиарди години границите на тези облаци се затварят и образуват единен хомогенен газов облак, който непрекъснато се разширява.

Друго важно свойство на Метагалактиката е равномерното разпределение на материята в нея (по-голямата част от която е концентрирана в звездите). В сегашното си състояние Метагалактиката е хомогенна в мащаб от около 200 Mpc. Едва ли е била такава в миналото. В самото начало на разширяването на Метагалактиката хетерогенността на материята може да съществува. Търсенето на следи от хетерогенността на миналите състояния на Метагалактиката е един от най-важните проблеми на извънгалактическата астрономия (2).

Хомогенността на Метагалактиката (и Вселената) също трябва да се разбира в смисъл, че структурните елементи на далечните звезди и галактики, физическите закони, на които те се подчиняват, и физическите константи, очевидно, са едни и същи навсякъде с висока степен на точност, т.е. същото като в нашия регион на Метагалактиката, включително Земята. Типична галактика на сто милиона светлинни години от нас изглежда по същество същата като нашата. Спектрите на атомите, следователно, законите на химията и атомната физика там са идентични с приетите на Земята. Това обстоятелство дава възможност да се разширят уверено законите на физиката, открити в земната лаборатория, в по-широки региони на Вселената.

Идеята за хомогенността на Метагалактиката още веднъж доказва, че Земята не заема никакво привилегировано положение във Вселената. Разбира се, Земята, Слънцето и Галактиката изглеждат важни и изключителни за нас, хората, но не са такива за Вселената като цяло.

Според съвременните представи Метагалактиката се характеризира с клетъчна (мрежова, пореста) структура. Тези представи се основават на данните от астрономически наблюдения, които показват, че галактиките не са равномерно разпределени, а са концентрирани близо до границите на клетките, вътре в които почти няма галактики. Освен това са открити огромни обеми пространство, в което все още не са открити галактики.

Ако вземем не отделни участъци от Метагалактиката, а нейната мащабна структура като цяло, тогава е очевидно, че в тази структура няма специални места или посоки, които да се открояват по някакъв начин, а веществото е разпределено относително равномерно.

Възрастта на Метагалактиката е близка до възрастта на Вселената, тъй като формирането на нейната структура пада върху периода след разделянето на материята и радиацията. Според съвременните данни възрастта на Метагалактиката се оценява на 15 милиарда години. Учените смятат, че очевидно възрастта на галактиките, които са се образували на един от началните етапи на разширяването на Метагалактиката, също е близка до това.

галактики

Галактиката е съвкупност от звезди в обем с форма на леща. Повечето от звездите са концентрирани в равнината на симетрия на този обем (галактическа равнина), по-малка част е концентрирана в сферичен обем (галактическо ядро).

В допълнение към звездите, галактиките включват междузвездна материя (газове, прах, астероиди, комети), електромагнитни, гравитационни полета и космическа радиация. Слънчевата система се намира близо до галактическата равнина на нашата галактика. За земен наблюдател, звездите, концентрирани в галактическата равнина, се сливат във видимата картина на Млечния път.

Системното изследване на галактиките започва в началото на миналия век, когато на телескопи са монтирани инструменти за спектрален анализ на светлинните емисии на звездите.

Американският астроном Е. Хъбъл разработи метод за класифициране на познатите му по това време галактики, като се вземе предвид наблюдаваната им форма. В неговата класификация се разграничават няколко типа (класове) галактики, всеки от които има подтипове или подкласове. Той също така определи приблизителното процентно разпределение на наблюдаваните галактики: елипсовидна форма (приблизително 25%), спирална (приблизително 50%), лещовидна (приблизително 20%) и особени (с неправилна форма) галактики (приблизително 5%) (2).

Елиптичните галактики имат пространствена форма на елипсоид с различна степен на компресия. Те са най-прости по структура: разпределението на звездите намалява равномерно от центъра.

Неправилните галактики нямат ясно изразена форма, липсва им централно ядро.

Спиралните галактики са представени под формата на спирала, включително спирални рамена. Това е най-многобройният тип галактики, към който принадлежи нашата Галактика - Млечният път.

Млечният път е ясно видим в безлунна нощ. Изглежда, че е съвкупност от светещи мъгляви маси, простиращи се от едната страна на хоризонта до другата, и се състои от около 150 милиарда звезди. По форма прилича на сплескана топка. В центъра му е ядрото, от което се простират няколко спираловидни звездни разклонения. Нашата Галактика е изключително голяма: от единия край до другия светлинен лъч пътува около 100 000 земни години. Повечето от звездите му са концентрирани в гигантски диск с дебелина около 1500 светлинни години. На разстояние от около 2 милиона светлинни години от нас се намира най-близката до нас галактика - мъглявината Андромеда, която по своята структура наподобява Млечния път, но значително я превъзхожда по размер.  Нашата галактика, мъглявината Андромеда, заедно с други съседни звездни системи, образуват Местната група галактики. Слънцето се намира на разстояние около 30 хиляди светлинни години от центъра на Галактиката.

Днес е известно, че галактиките се комбинират в стабилни структури (купове и свръхкупове от галактики). Астрономите познават облак от галактики с плътност от 220 032 галактики на квадратен градус. Нашата галактика е част от група галактики, наречена Местна система.

Местната система включва нашата Галактика, Галактиката Андромеда, спиралната галактика от съзвездието Триъгълник и 31 други звездни системи. Диаметърът на тази система е 7 милиона светлинни години. Тази асоциация от галактики включва мъглявината Андромеда, която е много по-голяма от нашата галактика: нейният диаметър е повече от 300 хиляди sv. години. Намира се на разстояние от 2,3 милиона св. години от нашата галактика и се състои от няколко милиарда звезди. Наред с такава огромна галактика като мъглявината Андромеда, астрономите познават галактики джуджета (3).

В съзвездията на Лъв и Скулптор са открити почти сферични галактики с размери 3000 светлинни години. години напречно. Има данни за линейните размери на следните мащабни структури във Вселената: звездни системи - 108 km, галактики, съдържащи около 1013 звезди - 3 104 sv. години, куп галактики (от 50 ярки галактики) - 107sv. години, свръхкупове от галактики - 109 св. години. Разстоянието между куповете галактики е приблизително 20 107 sv. години.(1).

Обозначението на галактиките обикновено се дава спрямо съответния каталог: каталожно обозначение плюс номер на галактиката (NGC2658, където NGC е новият общ каталог на Драйер, 2658 е номерът на галактиката в този каталог). В първите звездни каталози галактиките са били записани погрешно като мъглявини с определена яркост. През втората половина на ХХ век. беше установено, че класификацията на галактиките на Хъбъл не е точна: има голям брой разновидности на галактики, които имат особена форма. Местната система (куп от галактики) е част от гигантски свръхкуп от галактики, чийто диаметър е 100 милиона години, нашата Местна система се намира на разстояние повече от 30 милиона светлинни години от центъра на този свръхкуп. години (1). Съвременната астрономия използва широк спектър от методи за изследване на обекти, разположени на големи разстояния от наблюдателя. Голямо място в астрономическите изследвания заема методът на радиологичните измервания, разработен в началото на миналия век.

звезди

Светът на звездите е необичайно разнообразен. И въпреки че всички звезди са горещи топки, подобни на Слънцето, физическите им характеристики се различават доста съществено.(1) Има например звезди – гиганти и свръхгиганти. По размер са по-големи от Слънцето.

Освен звезди-гиганти, има и звезди джуджета, много по-малки от Слънцето по размер. Някои джуджета са по-малки от Земята и дори от Луната. При белите джуджета термоядрените реакции практически не протичат, те са възможни само в атмосферата на тези звезди, където влиза водород от междузвездната среда. По принцип тези звезди блестят поради огромните запаси от топлинна енергия. Времето за охлаждане е стотици милиони години. Постепенно бялото джудже се охлажда, цветът му се променя от бяло в жълто, а след това в червено. Накрая се превръща в черно джудже – мъртва студена малка звезда с размерите на Земята, която не може да се види от друга планетарна система (3).

Има и неутронни звезди - това са огромни атомни ядра.

Звездите имат различни температури на повърхността - от няколко хиляди до десетки хиляди градуса. Съответно се различава и цветът на звездите. Относително "студените" звезди с температура 3-4 хиляди градуса са червени. Нашето слънце с повърхност, "загрята" до 6 хиляди градуса, има жълтеникав цвят. Най-горещите звезди - тези с температури над 12 000 градуса - са бели и синкави.

Звездите не съществуват изолирано, а образуват системи. Най-простите звездни системи - състоят се от 2 или повече звезди. Звездите също се обединяват в още по-големи групи – звездни купове.

Възрастта на звездите варира в доста широк диапазон от стойности: от 15 милиарда години, съответстващи на възрастта на Вселената, до стотици хиляди от най-младите. Има звезди, които в момента се формират и са в протозвезден стадий, тоест все още не са станали истински звезди.

Раждането на звездите става в газопраховите мъглявини под действието на гравитационни, магнитни и други сили, поради което се образуват нестабилни еднородности и дифузната материя се разпада на множество кондензации. Ако такива бучки се задържат достатъчно дълго, те се превръщат в звезди с течение на времето. Важно е да се отбележи, че процесът на раждане не е отделна изолирана звезда, а звездни асоциации.

Звездата е плазмена топка. Основната маса (98-99%) от видимата материя в известната ни част от Вселената е концентрирана в звездите. Звездите са мощен източник на енергия. По-специално животът на Земята дължи своето съществуване на радиационната енергия на Слънцето.

Звездата е динамична, променяща се посока плазмена система. По време на живота на една звезда химичният й състав и разпределението на химичните елементи се променят значително. На по-късните етапи на развитие звездната материя преминава в състояние на изроден газ (при което квантовото механично влияние на частиците една върху друга оказва значително влияние върху физическите й свойства - налягане, топлинен капацитет и др.), а понякога и неутронна материя (пулсари - неутронни звезди, бърстери - рентгенови източници и др.).

Звездите се раждат от космическата материя в резултат на нейната кондензация под въздействието на гравитационни, магнитни и други сили. Под въздействието на силите на универсалната гравитация от газов облак се образува плътна топка - протозвезда, чиято еволюция преминава през три етапа.

Първият етап на еволюцията е свързан с отделянето и уплътняването на космическата материя. Второто е бързото свиване на протозвездата. В даден момент налягането на газа вътре в протозвездата се увеличава, което забавя процеса на нейното компресиране, но температурата във вътрешните области все още е недостатъчна, за да започне термоядрена реакция. На третия етап протозвездата продължава да се свива и температурата й се повишава, което води до началото на термоядрена реакция. Налягането на газа, изтичащ от звездата, се балансира от силата на привличане и газовата топка престава да се свива. Образува се равновесен обект – звезда. Такава звезда е саморегулираща се система. Ако температурата вътре не се повиши, тогава звездата набъбва. От своя страна охлаждането на звездата води до последващото й компресиране и нагряване, а ядрените реакции в нея се ускоряват. Така температурният баланс се възстановява. Процесът на превръщане на протозвезда в звезда отнема милиони години, което е сравнително кратко в космически мащаб.

Раждането на звездите в галактиките се случва непрекъснато. Този процес също така компенсира продължаващата смърт на звездите. Следователно галактиките са съставени от стари и млади звезди. Най-старите звезди са концентрирани в кълбовидни купове, възрастта им е сравнима с възрастта на галактиката. Тези звезди се образуваха, когато протогалактическият облак се разпадна на все по-малки и по-малки бучки. Младите звезди (на възраст около 100 хиляди години) съществуват благодарение на енергията на гравитационното свиване, която загрява централната област на звездата до температура от 10-15 милиона К и „започва“ термоядрената реакция на превръщане на водорода в хелий. Термоядрената реакция е източникът на собственото сияние на звездите.

От момента на започване на термоядрената реакция, превръщаща водорода в хелий, звезда като нашето Слънце влиза в така наречената главна последователност, според която характеристиките на звездата ще се променят с времето: нейната светимост, температура, радиус, химичен състав и маса . След като водородът изгори в централната зона, близо до звездата се образува хелиево ядро. Водородните термоядрени реакции продължават да протичат, но само в тънък слой близо до повърхността на това ядро. Ядрените реакции се придвижват към периферията на звездата. Изгореното ядро ​​започва да се свива, а външната обвивка се разширява. Черупката набъбва до колосален размер, външната температура става ниска и звездата преминава в стадия на червен гигант. От този момент нататък звездата навлиза в последния етап от живота си. Нашето Слънце чака това след около 8 милиарда години. В същото време размерите му ще се увеличат до орбитата на Меркурий, а може би дори до орбитата на Земята, така че от земните планети няма да остане нищо (или ще останат разтопени камъни).

Червеният гигант се характеризира с ниска външна, но много висока вътрешна температура. В същото време все по-тежки ядра се включват в термоядрените процеси, което води до синтеза на химични елементи и непрекъснатата загуба на материя от червения гигант, който се изхвърля в междузвездното пространство. И така, само за една година Слънцето, като е в етап на червен гигант, може да загуби една милионна от теглото си. Само за десет до сто хиляди години от червения гигант е останало само централното хелиево ядро ​​и звездата се превръща в бяло джудже. Така бялото джудже като че ли узрява вътре в червения гигант и след това изхвърля остатъците от черупката, повърхностните слоеве, които образуват планетарна мъглявина около звездата.

Белите джуджета са малки по размер - диаметърът им е дори по-малък от диаметъра на Земята, въпреки че масата им е сравнима с тази на слънцето. Плътността на такава звезда е милиарди пъти по-голяма от плътността на водата. Един кубичен сантиметър от веществото му тежи повече от тон. Това вещество обаче е газ, макар и с чудовищна плътност. Веществото, което изгражда бяло джудже, е много плътен йонизиран газ, състоящ се от атомни ядра и отделни електрони.

При белите джуджета термоядрените реакции практически не протичат, те са възможни само в атмосферата на тези звезди, където влиза водород от междузвездната среда. По принцип тези звезди блестят поради огромните запаси от топлинна енергия. Времето за охлаждане е стотици милиони години. Постепенно бялото джудже се охлажда, цветът му се променя от бяло в жълто, а след това в червено. Накрая се превръща в черно джудже - мъртва студена малка звезда с размерите на земно кълбо, която не може да се види от друга планетарна система.

По-масивните звезди се развиват малко по-различно. Те живеят само няколко десетки милиона години. Водородът в тях изгаря много бързо и те се превръщат в червени гиганти само за 2,5 милиона години. В същото време в тяхното хелиево ядро ​​температурата се повишава до няколкостотин милиона градуса. Тази температура прави възможно протичането на реакциите на въглеродния цикъл (сливането на хелиеви ядра, което води до образуването на въглерод). Въглеродното ядро ​​от своя страна може да прикрепи друго ядро ​​на хелий и да образува ядрото на кислорода, неона и т.н. до силиций. Горещото ядро ​​на звездата се компресира и температурата в него се повишава до 3-10 милиарда градуса. При такива условия комбинираните реакции продължават до образуването на железни ядра - най-стабилният химичен елемент в цялата последователност. По-тежки химични елементи - от желязо до бисмут също се образуват в дълбините на червените гиганти, в процеса на бавно улавяне на неутрони. В този случай енергията не се отделя, както при термоядрените реакции, а напротив, се абсорбира. В резултат на това компресията на звездата се ускорява (4).

Образуването на най-тежките ядра, затварящи периодичната таблица, вероятно се случва в черупките на експлодиращи звезди, по време на тяхното превръщане в нови или свръхнови звезди, които се превръщат в някакви червени гиганти. В шлаковата звезда равновесието е нарушено, електронният газ вече не е в състояние да издържа на налягането на ядрения газ. Настъпва колапс - катастрофално компресиране на звездата, тя "избухва вътре". Но ако отблъскването на частиците или някакви други причини все пак спрат този колапс, настъпва мощна експлозия - експлозия на свръхнова. В същото време не само черупката на звездата, но и до 90% от нейната маса се изхвърля в околното пространство, което води до образуването на газообразни мъглявини. В този случай светимостта на звездата се увеличава милиарди пъти. Така през 1054 г. е регистрирана експлозия на свръхнова. В китайските хроники е записано, че тя е била видима през деня, подобно на Венера, в продължение на 23 дни. В наше време астрономите откриха, че тази свръхнова е оставила след себе си мъглявината Рак, която е мощен източник на радио излъчване (5).

Експлозията на свръхнова е придружена от освобождаване на чудовищно количество енергия. В този случай се раждат космически лъчи, които значително увеличават естествения радиационен фон и нормалните дози космическа радиация. И така, астрофизиците са изчислили, че около веднъж на всеки 10 милиона години свръхнови избухват в непосредствена близост до Слънцето, увеличавайки естествения фон със 7000 пъти. Това е изпълнено с най-сериозните мутации на живите организми на Земята. Освен това по време на експлозия на свръхнова цялата външна обвивка на звездата се изхвърля заедно с „шлаките“, натрупани в нея - химически елементи, резултати от нуклеосинтеза. Следователно междузвездната среда относително бързо придобива всички известни в момента химически елементи, по-тежки от хелия. Звездите от следващите поколения, включително и Слънцето, от самото начало съдържат в състава си и в състава на облака от газ и прах около тях примес от тежки елементи (5).

Планети и слънчева система

Слънчевата система е система звезда-планета. В нашата Галактика има приблизително 200 милиарда звезди, сред които според експерти някои звезди имат планети. Слънчевата система включва централното тяло, Слънцето и девет планети с техните спътници (известни са повече от 60 спътника). Диаметърът на Слънчевата система е повече от 11,7 милиарда км. (2).

В началото на 21 век в Слънчевата система е открит обект, който астрономите наричат ​​Седна (името на ескимосската богиня на океана). Седна е с диаметър 2000 км. Един оборот около Слънцето е 10 500 земни години (7).

Някои астрономи наричат ​​този обект планета в Слънчевата система. Други астрономи наричат ​​планетите само космически обекти, които имат централно ядро ​​с относително висока температура. Например температурата в центъра на Юпитер, според изчисленията, достига 20 000 К. Тъй като в момента Седна се намира на разстояние около 13 милиарда км от центъра на Слънчевата система, информацията за този обект е доста оскъдна. В най-отдалечената точка на орбитата разстоянието от Седна до Слънцето достига огромна стойност - 130 милиарда км.

Нашата звездна система включва два пояса от малки планети (астероиди). Първият се намира между Марс и Юпитер (съдържа повече от 1 милион астероида), вторият е извън орбитата на планетата Нептун. Някои астероиди са с диаметър над 1000 км. Външните граници на Слънчевата система са заобиколени от така наречения облак на Оорт, кръстен на холандския астроном, който е предположил съществуването на този облак през миналия век. Както смятат астрономите, ръбът на този облак, който е най-близо до Слънчевата система, се състои от ледени масиви от вода и метан (ядра на комети), които, подобно на най-малките планети, се въртят около Слънцето под въздействието на неговата гравитационна сила на разстояние над 12 милиарда км. Броят на такива миниатюрни планети е в милиарди (2).

Слънчевата система е група от небесни тела, много различни по размер и физическа структура. Тази група включва: Слънцето, девет големи планети, десетки спътници на планети, хиляди малки планети (астероиди), стотици комети, безброй метеоритни тела. Всички тези тела са обединени в една система поради силата на привличане на централното тяло - Слънцето. Слънчевата система е подредена система, която има свои собствени модели на структура. Единният характер на Слънчевата система се проявява във факта, че всички планети се въртят около слънцето в една и съща посока и почти в една и съща равнина. Слънцето, планетите, спътниците на планетите се въртят около осите си в същата посока, в която се движат по траекториите си. Структурата на Слънчевата система също е естествена: всяка следваща планета е приблизително два пъти по-далеч от Слънцето от предишната (2).

Слънчевата система се е образувала преди около 5 милиарда години, а Слънцето е звезда от второ поколение. Съвременните концепции за произхода на планетите от Слънчевата система се основават на факта, че е необходимо да се вземат предвид не само механичните сили, но и други, по-специално електромагнитни. Смята се, че именно електромагнитните сили са изиграли решаваща роля за възникването на Слънчевата система (2).

В съответствие със съвременните схващания, първоначалният газов облак, от който са образувани както Слънцето, така и планетите, се състои от йонизиран газ, подложен на влиянието на електромагнитни сили. След като Слънцето се образува от огромен газов облак чрез концентрация, малки части от този облак остават на много голямо разстояние от него. Гравитационната сила започнала да привлича останалия газ към образувалата се звезда – Слънцето, но магнитното й поле спряло падащия газ на разстояние – точно там, където са планетите. Гравитационната константа и магнитните сили оказват влияние върху концентрацията и сгъстяването на падащия газ и в резултат на това се образуват планетите. Когато се появиха най-големите планети, същият процес се повтори в по-малък мащаб, създавайки по този начин системи от спътници.

Има няколко загадки в изучаването на Слънчевата система.

1. Хармония в движението на планетите. Всички планети в Слънчевата система се въртят около слънцето по елиптични орбити. Движението на всички планети на Слънчевата система става в една и съща равнина, чийто център е разположен в централната част на екваториалната равнина на Слънцето. Равнината, образувана от орбитите на планетите, се нарича равнината на еклиптиката.

2. Всички планети и Слънцето се въртят около собствената си ос. Осите на въртене на Слънцето и планетите, с изключение на планетата Уран, са насочени, грубо казано, перпендикулярно на равнината на еклиптиката. Оста на Уран е насочена към равнината на еклиптиката почти успоредно, тоест тя се върти, лежаща на една страна. Друга негова особеност е, че се върти около оста си в различна посока, подобно на Венера, за разлика от Слънцето и други планети. Всички други планети и Слънцето се въртят срещу посоката на часовника. Уран има 15 луни.

3. Между орбитите на Марс и Юпитер има пояс от малки планети. Това е така нареченият астероиден пояс. Малките планети имат диаметър от 1 до 1000 км. Общата им маса е по-малко от 1/700 от масата на Земята.

4. Всички планети са разделени на две групи (земни и извънземни). Първите са планети с висока плътност; тежките химични елементи заемат основно място в техния химичен състав. Те са малки по размер и бавно се въртят около оста си. Тази група включва Меркурий, Венера, Земята и Марс. В момента има предположения, че Венера е миналото на Земята, а Марс е нейното бъдеще.

Втората група включва: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Те се състоят от леки химични елементи, въртят се бързо около оста си, бавно се въртят около Слънцето и получават по-малко лъчиста енергия от Слънцето. По-долу (в таблицата) са дадени данни за средната повърхностна температура на планетите по скалата на Целзий, продължителността на деня и нощта, продължителността на годината, диаметъра на планетите от Слънчевата система и масата на планета спрямо масата на Земята (приета като 1).

Разстоянието между орбитите на планетите се удвоява приблизително при преминаване от всяка от тях към следващата – „Правилото на Тиций – Боде“, наблюдавано при подреждането на планетите.

При разглеждане на истинските разстояния на планетите до Слънцето се оказва, че Плутон в някои периоди е по-близо до Слънцето, отколкото Нептун, и следователно променя серийния си номер според правилото на Тиций-Боде.

Мистерията на планетата Венера. В древните астрономически източници на Китай, Вавилон, Индия, на 3,5 хиляди години, не се споменава за Венера. Американският учен И. Великовски в книгата "Сблъскващи се светове", появила се през 50-те години. XX век. Той предположи, че планетата Венера заема своето място едва наскоро, по време на формирането на древни цивилизации. Приблизително веднъж на всеки 52 години Венера се приближава до Земята, на разстояние от 39 милиона км. По време на периода на голямо противопоставяне, на всеки 175 години, когато всички планети се подреждат една след друга в една и съща посока, Марс се приближава до Земята на разстояние от 55 милиона км.

Средства за наблюдение на обекти на Вселената

Съвременните астрономически инструменти се използват за измерване на точните позиции на светилата върху небесната сфера (систематични наблюдения от този вид дават възможност за изследване на движенията на небесните тела); да се определи скоростта на движение на небесните тела по зрителната линия (радиални скорости): да се изчислят геометричните и физически характеристики на небесните тела; да изследва физическите процеси, протичащи в различни небесни тела; за определяне на техния химичен състав и за много други изследвания на небесни обекти, с които се занимава астрономията. Цялата информация за небесните тела и други космически обекти се получава чрез изследване на различни излъчвания, идващи от космоса, чиито свойства са в пряка зависимост от свойствата на небесните тела и от физическите процеси, протичащи в световното пространство. В това отношение основните средства за астрономически наблюдения са приемниците на космическа радиация и преди всичко телескопите, които събират светлината на небесните тела.

В момента се използват три основни типа оптични телескопи: телескопи с лещи или рефрактори, огледални телескопи или рефлектори и смесени системи с огледални лещи. Мощността на телескопа директно зависи от геометричните размери на неговата леща или огледало, което събира светлина. Ето защо през последните години все по-често се използват отразяващи телескопи, тъй като според техническите условия е възможно да се произвеждат огледала със значително по-голям диаметър от оптичните лещи.

Съвременните телескопи са много сложни и сложни единици, при създаването на които се използват най-новите постижения на електрониката и автоматизацията. Съвременните технологии направиха възможно създаването на редица устройства и устройства, които значително разшириха възможностите за астрономически наблюдения: телевизионните телескопи позволяват да се получат ясни изображения на планетите на екрана, електронно-оптичните преобразуватели позволяват наблюденията да се правят в невидими инфрачервени лъчи, а телескопите с автоматична корекция компенсират влиянието на атмосферните смущения. През последните години новите приемници на космическо излъчване - радиотелескопи - стават все по-разпространени, което ви позволява да погледнете в недрата на Вселената много по-далеч от най-мощните оптични системи.

Радиоастрономията, която възниква в началото на 30-те години на миналия век, значително обогати нашето разбиране за Вселената. нашия век. През 1943 г. съветските учени L.I., Mandelstam и N.D. Папалекси теоретично обоснова възможността за радар на Луната (10).

Радиовълните, изпратени от човека, достигат до Луната и, отразени от нея, се връщат на Земята. - период на необичайно бързо развитие на радиоастрономията. Всяка година радиовълните носеха от космоса нова удивителна информация за природата на небесните тела. Днес радиоастрономията използва най-чувствителните приемници и най-големите антени. Радиотелескопите са проникнали в такива дълбочини на космоса, че досега остават недостъпни за конвенционалните оптични телескопи. Пред човека се отвори радиопространството – картина на Вселената в радиовълни (10).

Съществуват и редица астрономически инструменти, които имат специфично предназначение и се използват за определени изследвания. Такива инструменти включват например телескопа на слънчевата кула, построен от съветски учени и инсталиран в Кримската астрофизична обсерватория.

В астрономическите наблюдения все по-широко се използват различни чувствителни устройства, които дават възможност за улавяне на топлинното и ултравиолетовото лъчение на небесните тела, за фиксиране на невидими за окото обекти върху фотографска плоча.

Следващата стъпка в трансатмосферните наблюдения беше създаването на орбитални астрономически обсерватории (OAO) върху изкуствени земни спътници. Такива обсерватории, по-специално, са съветските орбитални станции "Салют". Орбиталните астрономически обсерватории с различен тип и предназначение се утвърдиха в практиката (9).

В хода на астрономическите наблюдения се получават серии от числа, астрофотографии, спектрограми и други материали, които трябва да бъдат подложени на лабораторна обработка за крайни резултати. Тази обработка се извършва с помощта на лабораторни измервателни уреди. При обработка на резултатите от астрономически наблюдения се използват електронни компютри.

Координатно измервателните машини се използват за измерване на позициите на изображения на звезди върху астрофотографии и изображения на изкуствени спътници спрямо звезди върху сателитни програми. Микрофотометрите се използват за измерване на почерняване на снимки на небесни тела и спектрограми. Важен инструмент, необходим за наблюдения, е астрономическият часовник (9).

Проблемът с намирането на извънземни цивилизации

Развитието на естествените науки през втората половина на 20-ти век, изключителни открития в областта на астрономията, кибернетиката, биологията, радиофизиката направиха възможно прехвърлянето на проблема за извънземните цивилизации от чисто спекулативна и абстрактно-теоретична в практическа равнина. За първи път в историята на човечеството стана възможно провеждането на задълбочени и подробни експериментални изследвания на този важен фундаментален проблем. Необходимостта от този вид изследвания се обуславя от факта, че откриването на извънземни цивилизации и установяването на контакт с тях може да окаже огромно влияние върху научния и технологичния потенциал на обществото, да окаже положително въздействие върху бъдещето на човечеството.

От гледна точка на съвременната наука, допускането за възможността за съществуване на извънземни цивилизации има обективни основания: идеята за материалното единство на света; за развитието, еволюцията на материята като нейно общо свойство; естественонаучни данни за закономерния, естествен характер на възникването и еволюцията на живота, както и за произхода и еволюцията на човека на Земята; астрономически данни, че Слънцето е типична, обикновена звезда в нашата Галактика и няма основания да се различава от много други подобни звезди; В същото време астрономията изхожда от факта, че в Космоса има голямо разнообразие от физически условия, които по принцип могат да доведат до появата на най-разнообразни форми на високоорганизирана материя.

Оценката на възможното разпространение на извънземни (космически) цивилизации в нашата Галактика се извършва по формулата на Дрейк:

Настоящият документ не съдържа източници. N=R x f x n x k x d x q x L

където N е броят на извънземните цивилизации в Галактиката; R е скоростта на звездообразуване в Галактиката, осреднена за цялото време на нейното съществуване (брой звезди за година); f е делът на звездите с планетни системи; n е средният брой планети, включени в планетните системи и екологично подходящи за живот; k е делът на планетите, на които действително е възникнал животът; d е делът на планетите, на които след възникването на живота са се развили неговите интелигентни форми, q е делът на планетите, на които интелигентният живот е достигнал фаза, която осигурява възможност за комуникация с други светове, цивилизации: L е средната продължителност за съществуването на такива извънземни (космически, технически) цивилизации ( 3).

С изключение на първата стойност (R), която се отнася до астрофизика и може да се изчисли повече или по-малко точно (около 10 звезди годишно), всички останали величини са много, много несигурни, така че се определят от компетентни учени на базата на на експертна преценка, които, разбира се, са субективни.

Темата за контакта с извънземни цивилизации е може би една от най-популярните в научно-фантастичната литература и кинематография. Той по правило предизвиква най-пламенния интерес сред феновете на този жанр, всички, които се интересуват от проблемите на Вселената. Но художественото въображение тук трябва да бъде подчинено на строгата логика на рационалния анализ. Такъв анализ показва, че са възможни следните видове контакти: директни контакти, т.е. взаимни (или едностранни) посещения; контакти чрез комуникационни канали; контакти от смесен тип - изпращане на автоматични сонди до извънземна цивилизация, които предават получената информация по комуникационни канали.

В момента контактите по комуникационни канали са наистина възможни контакти с извънземни цивилизации. Ако времето за разпространение на сигнала в двете посоки t е по-дълго от живота на една цивилизация (t > L), тогава можем да говорим за еднопосочен контакт. Ако т<< 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

Изучаването на извънземните цивилизации трябва да бъде предшествано от установяването на една или друга форма на комуникация с тях. В момента има няколко направления за търсене на следи от дейността на извънземни цивилизации (6).

Първо, търсенето на следи от астрологични инженерни дейности на извънземни цивилизации. Тази посока се основава на предположението, че рано или късно технологично напредналите цивилизации трябва да преминат към трансформация на околното космическо пространство (създаване на изкуствени спътници, изкуствена биосфера и т.н.), в частност, за да прихванат значителна част от звездата. енергия. Както показват изчисленията, излъчването на основната част от такива астрологични инженерни структури трябва да бъде концентрирано в инфрачервената област на спектъра. Следователно задачата за откриване на такива извънземни цивилизации трябва да започне с търсене на локални източници на инфрачервено лъчение или звезди с аномален излишък на инфрачервено лъчение. В момента се провеждат такива изследвания. В резултат на това бяха открити няколко десетки инфрачервени източника, но засега няма причина някой от тях да се свързва с извънземна цивилизация.

Второ, търсенето на следи от посещение на извънземни цивилизации на Земята. Тази посока се основава на предположението, че дейността на извънземни цивилизации може да се прояви в историческото минало под формата на посещение на Земята и подобно посещение не може да не остави следи в паметниците на материалната или духовната култура на различни народи. По този път има много възможности за различни видове усещания – зашеметяващи „открития“, квазинаучни митове за космическия произход на отделните култури (или техните елементи); по този начин легендите за издигането на светци на небето се наричат ​​историята на космонавтите. Изграждането на големи каменни конструкции, които все още са необясними, също не доказва космическия им произход. Така например спекулации от този вид около гигантски каменни идоли на Великденския остров бяха разсеяни от Т. Хейердал: потомците на древното население на този остров му показаха как това става не само без намесата на астронавти, но и без никаква технология. В същия ред е и хипотезата, че Тунгусският метеорит не е метеорит или комета, а извънземен космически кораб. Такива хипотези и предположения трябва да бъдат проучени по най-задълбочен начин (6)

Трето, търсенето на сигнали от извънземни цивилизации. Този проблем в момента се формулира преди всичко като проблем за търсене на изкуствени сигнали в радио и оптични (например чрез силно насочен лазерен лъч) диапазони. Най-вероятно е радио комуникацията. Следователно, най-важната задача е да изберете оптималния диапазон от вълни за такава връзка. Анализът показва, че изкуствените сигнали са най-вероятни при вълни = 21 cm (водородна радиолиния), = 18 cm (радиолиния OH), = 1,35 cm (радиолиния с водна пара) или на вълни, комбинирани от основната честота с някаква математическа константа и др.).

Сериозният подход към търсенето на сигнали от извънземни цивилизации изисква създаването на постоянна служба, покриваща цялата небесна сфера. Освен това такава услуга трябва да бъде доста универсална - предназначена за приемане на сигнали от различен тип (импулсен, теснолентов и широколентов). Първата работа по търсене на сигнали от извънземни цивилизации е извършена в САЩ през 1950 г. Изучава се радиоизлъчването на най-близките звезди (Цет и Еридан) с дължина на вълната 21 см. Впоследствие (70–80-те години) такива изследвания са извършени и в СССР. В хода на изследването бяха получени обнадеждаващи резултати. Например, през 1977 г. в Съединените щати (Обсерваторията на университета в Охайо), докато изследва небето с дължина на вълната от 21 см, е записан теснолентов сигнал, чиито характеристики показват неговия извънземен и вероятно изкуствен произход (8 Този сигнал обаче не можа да бъде записан отново и въпросът за неговия характер остава открит. От 1972 г. на орбитални станции се извършват търсения в оптичния обхват. Обсъдени бяха проекти за изграждане на многоогледални телескопи на Земята и на Луната, гигантски космически радиотелескопи и др.

Търсенето на сигнали от извънземни цивилизации е едната страна на контакта с тях. Но има и друга страна – послание към такива цивилизации за нашата земна цивилизация. Ето защо, наред с търсенето на сигнали от космическите цивилизации, са правени опити да се изпрати съобщение до извънземни цивилизации. През 1974 г. е изпратено радиосъобщение от радиоастрономическата обсерватория в Аресибо (Пуерто Рико) до кълбовидния куп M-31, намиращ се на разстояние 24 хиляди светлинни години от Земята, съдържащ кодиран текст за живота и цивилизацията на Земята (8) . Информационни съобщения също многократно са били поставяни на космически кораби, чиито траектории им осигуряват изход отвъд Слънчевата система. Разбира се, има много малък шанс тези съобщения да достигнат целта си, но трябва да започнете отнякъде. Важно е човечеството не само сериозно да мисли за контакти с интелигентни същества от други светове, но вече е в състояние да установи такива контакти, макар и в най-простата форма.

Космическите естествени източници на радиация провеждат постоянно интензивно "радиопредаване" върху вълните от метровия обхват. За да не създава досадни смущения, радиокомуникацията между обитаемите светове трябва да се осъществява при дължини на вълните, които не надвишават 50 cm (11).

По-късите радиовълни (няколко сантиметра) не са подходящи, тъй като топлинното радио излъчване на планетите се случва точно при такива вълни и ще „заглуши“ изкуствените радиокомуникации. В САЩ се обсъжда проект за създаване на комплекс за приемане на извънземни радиосигнали, състоящ се от хиляда синхронни радиотелескопи, инсталирани на разстояние 15 км един от друг. По същество такъв комплекс е подобен на един гигантски параболичен радиотелескоп с огледална площ от 20 км. Очаква се проектът да бъде реализиран в рамките на следващите 10-20 години. Цената на планираното строителство е наистина астрономическа - поне 10 милиарда долара. Проектираният комплекс от радиотелескопи ще направи възможно приемането на изкуствени радиосигнали в радиус от 1000 светлинни години (12).

През последното десетилетие сред учените и философите все повече се налага мнението, че човечеството е само, ако не в цялата Вселена, то поне в нашата Галактика. Такова мнение води до най-важните идеологически заключения за смисъла и стойността на земната цивилизация, нейните постижения.

Заключение

Вселената е целият съществуващ материален свят, неограничен във времето и пространството и безкрайно разнообразен във формите, които материята приема в процеса на своето развитие.

Вселената в най-широк смисъл е нашата среда. Значението на човешката практическа дейност е фактът, че във Вселената доминират необратими физически процеси, че тя се променя във времето, е в постоянно развитие. Човекът започна да изследва космоса, отиде в открития космос. Нашите постижения придобиват все по-голям обхват, глобален и дори космически мащаб. И за да вземем предвид техните непосредствени и дългосрочни последици, промените, които те могат да доведат до състоянието на нашето местообитание, включително космоса, трябва да изучаваме не само земните явления и процеси, но и модели в космически мащаб.

Впечатляващият напредък на науката за Вселената, иницииран от голямата Коперникова революция, многократно води до много дълбоки, понякога радикални промени в изследователската дейност на астрономите и в резултат на това в системата от знания за структурата и еволюцията на космически обекти. В наше време астрономията се развива с особено бързи темпове, нараства с всяко десетилетие. Потокът от изключителни открития и постижения неустоимо го изпълва с ново съдържание.

В началото на 21 век учените са изправени пред нови въпроси за структурата на Вселената, отговорите на които се надяват да получат с помощта на ускорител - Големия адронен колайдер

Съвременната научна картина на света е динамична и противоречива. Той съдържа повече въпроси, отколкото отговори. Учудва, плаши, обърква, шокира. Стремежът към когнитивния ум няма граници и през следващите години може да бъдем затрупани от нови открития и нови идеи.

Библиография

1. Найдиш В.М. Концепции на съвременното естественознание: учебник \ изд. 2-ро, преработено. и допълнителни - M .: Alfa-M; ИНФРА-М, 2004. - 622 с.

2. Лавриненко В.Н. Концепции на съвременното естественознание: учебник\V.N. Лавриненко, В.П. Ратникова - М.: 2006. - 317 с.

3. Новини на астрономията, Вселената, астрономията, философията: изд. Московски държавен университет 1988. - 192 с.

4. Данилова В.С., Кожевников Н.И. Основни понятия на съвременното естественознание: учебник \ М .: Аспект-прес, 2000 - 256 с.

5. Карпенков С.Х. Съвременно естественознание: учебник \ М. Учебен проект 2003. - 560 с.

6. Новини от астрономията, космонавтиката, Вселената. - URL: universe-news.ru

7. Лихин А. Ф. Концепции на съвременното естественознание: учебник \ Т. К. Уелби, Издателство Проспект, 2006. - 264 с.

8. Турсунов А. Философия и съвременна космология М. \ ИНФРА-М, 2001, - 458 с.

астрономия. Урок 1.

Астрономията е наука за небесните тела (от старогръцките думи aston - звезда и nomos - закон)

Изучава видими и действителни движения и закони,
определяне на тези движения, форма, размер, маса и релеф
Повърхности, природа и физическо състояние на небесните тела,
взаимодействието и тяхното развитие.

Изследване на Вселената

Броят на звездите в галактиката е в трилиони. Най-многобройните
Звездите са джуджета с маса около 10 пъти по-малка от Слънцето. С изключение
единични звезди и техните спътници (планети), включваща Галактиката
двойни и множествени звезди, както и групи от звезди, свързани чрез гравитация
и се движат в пространството като цяло, наречени звездни
клъстери. Някои от тях могат да бъдат намерени в небето чрез телескоп и
понякога с просто око. Такива клъстери нямат правилния
форми; сега са известни повече от хиляда от тях. звездни купове
разделени на разпръснати и сферични. За разлика от разсейващия звезден
купове, състоящи се главно от звезди, които принадлежат към главните
последователности, кълбовидните купове съдържат червено и жълто
гиганти и свръхгиганти. Изследвания на небето, направени с рентгенови лъчи
телескопи, монтирани на специални изкуствени спътници
Земята, доведе до откриването на много сферични рентгенови лъчи
клъстери.

Структурата на галактиката

По-голямата част от звездите и дифузната материя в Галактиката е
лещовиден обем. Слънцето е на разстояние около 10 000 pc от
центърът на Галактиката, скрит от нас от облаци междузвезден прах. В центъра
Галактиката има ядро, което наскоро беше внимателно
изследвани в инфрачервените, радио и рентгеновите дължини на вълните.
Непрозрачните облаци прах закриват ядрото от нас, пречат на визуалното
и обикновени фотографски наблюдения на този най-интересен обект
галактики. Ако можехме да погледнем галактическия диск "отгоре", тогава
ще намери огромни спираловидни клони,
съдържащи предимно най-горещите и ярки звезди, както и
масивни газови облаци. Диск със спираловидни рамена образува основата
плоска подсистема на Галактиката. И обекти, концентриращи се към ядрото
Галактиките и само частично проникващи в диска са сферични.
подсистема. Това е опростената форма на структурата на Галактиката.

Видове галактики

1 спирала. Това са 30% от галактиките. Те са два вида. Нормално и
кръстосани.
2 Елиптична. Смята се, че повечето галактики са оформени
сплескана сфера. Сред тях има сферични и почти плоски. Повечето
най-голямата известна елиптична галактика е M87 в съзвездието Дева.
3 Не е правилно. Много галактики имат дрипава форма без яркост
изразен контур. Те включват Магелановия облак на Нашите
местна група.

слънце

Слънцето е центърът на нашата планетарна система, нейният основен елемент, без който
нямаше да има Земя, нямаше живот на нея. Гледащите звезди хора правят с
древни времена. Оттогава познанията ни за светилото се разшириха значително,
обогатена с многобройна информация за движението, вътрешната структура и
естеството на този космически обект. Освен това изследването на Слънцето допринася много
принос към разбирането на структурата на Вселената като цяло, особено тези на нейните елементи,
които са сходни по същество и принципи на "работа".

слънце

Слънцето е обект, който съществува
по човешки стандарти, много отдавна.
Формирането му започва около 5
преди милиарди години. След това на място
Слънчевата система беше огромна
молекулен облак.
Под въздействието на гравитационните сили тя започва
появяват се турбуленции, подобни на земните
торнадо. В центъра на един от тях веществото (в
беше предимно водород) започна да кондензира,
и преди 4,5 милиарда години млад
звезда, която след дълго време
период от време е наречен Слънце.
Около него постепенно започна да се оформя
планети - започна нашето кътче на Вселената
придобиват познати на съвременните
човешки вид. -

жълто джудже

Слънцето не е уникален обект. Принадлежи към класа жълти джуджета,
сравнително малки звезди от главната последователност. Срок
"услуга", разпределена на такива органи, е приблизително 10 милиарда
години. По стандартите на пространството това е доста малко. Сега нашето светило, можете
да речем, в разцвета на живота: още не стар, вече не млад - напред
половин живот повече.

Структурата на слънцето

Светлинна година

Светлинна година е разстоянието, което светлината изминава за една година. Международна астрономическа
съюзът даде своето обяснение за светлинната година - това е разстоянието, което светлината изминава във вакуум, без
участие на гравитацията, за Юлианската година. Юлианската година е равна на 365 дни. Това е това декриптиране
използвани в научната литература. Ако вземем професионална литература, тогава има дистанция
изчислено в парсеки или кило- и мегапарсеки.
До 1984 г. светлинна година е разстоянието, изминато от светлината за една тропическа година.
Новата дефиниция се различава от старата само с 0,002%. Специална разлика между дефинициите
не.
Има конкретни цифри, които определят разстоянието на светлинните часове, минути, дни и т.н.
Светлинната година е 9 460 800 000 000 км,
месец - 788 333 милиона км.,
седмица - 197,083 милиона км.,
ден - 26,277 милиона км,
час - 1,094 милиона км.,
минута - около 18 милиона км.,
второ - около 300 хил. км.

Галактика съзвездие Дева

Девата може да се види най-добре в
ранна пролет, а именно през март -
април, когато преминава в южната
част от хоризонта. Благодарение на
съзвездие
То има
внушителен
измерения, Слънцето е в него
повече от месец - от 16
От септември до 30 октомври. На
древна звезда атласи Дева
представена като момиче с класик
пшеница в дясната ръка. Въпреки това, не
всеки
способен
изработвам
в
хаотично разпръскване на звезди
такъв образ. Намерете обаче
съзвездието Дева в небето не е така
труден. Съдържа звезда
първа величина, благодарение на яркото
светлината, която Девата може лесно
търсене сред други съзвездия.

мъглявината на Андромеда

Най-голямата галактика, най-близо до Млечния път.
Съдържа приблизително 1 трилион звезди, което е 2,5-5 пъти повече
Млечен път. Намира се в съзвездието Андромеда и отдалечено
от Земята на разстояние 2,52 милиона св. години. Равнината на галактиката е наклонена
спрямо зрителната линия под ъгъл от 15°, видимият му размер е 3,2 × 1,0°, видим
магнитуд - +3,4м.

млечен път

Млечният път е спирална галактика
Тип. В същото време има джъмпер под формата на огромен
звездната система е взаимосвързана
гравитационни сили. Смята се, че Млечното
Пътят съществува от повече от тринадесет милиарда
години. Това е периодът, през който
Галактиката образува около 400 милиарда съзвездия
и звезди, над хиляда огромни по размер
газови мъглявини, купове и облаци. Формата
Млечният път е ясно видим на картата на Вселената. В
като го гледам става ясно, че
куп звезди е диск, диаметър
което е равно на 100 хиляди светлинни години (една такава
една светлинна година е десет трилиона
километри). Дебелината на звездния куп е 15 хиляди,
а дълбочината е около 8 хиляди светлинни години. Колко тежи
Млечен път? Това (определението за неговата маса е много
трудна задача) не е възможно да се изчисли
възможен. Трудността се крие в дефинирането
маси от тъмна материя, които не влизат в
взаимодействие с електромагнитно излъчване. Тук
защо астрономите не могат да отговорят категорично
този въпрос. Но има груби оценки
според което теглото на Галактиката е вътре
500 до 3000 милиарда слънчеви маси

Ядрото на Млечния път

Тази част от Млечния път се намира в съзвездието Стрелец. Ядрото съдържа източник на не-термичен
радиация, с температура около десет милиона градуса. В центъра на този раздел
Млечният път съдържа печат, наречен "издутина". Това е цяла поредица от стари звезди
който се движи по удължена орбита. За повечето от тези небесни тела жизненият цикъл вече е
идва към края. В центъра на ядрото на Млечния път е супермасивно черно
дупка. Това парче от космическото пространство, чието тегло е равно на масата на три милиона слънца,
има силна гравитация. Друга черна дупка се върти около нея, само че по-малка
размер. Такава система създава толкова силно гравитационно поле, че
наблизо съзвездията и звездите се движат по много необичайни траектории. близо до центъра
Млечният път има и други характеристики. И така, той се характеризира с голям куп звезди.
Освен това разстоянието между тях е стотици пъти по-малко от наблюдаваното в периферията.
образование.
Ядрото на Млечния път

Назад напред

Внимание! Предварителният преглед на слайда е само за информационни цели и може да не представлява пълния обхват на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Тип урок:урок по изучаване и първично затвърждаване на нови знания.

Цел:Формиране на представи за устройството на Вселената и мястото на планетата Земя във Вселената.

задачи: Образователни: запознайте учениците с космологията, въведете несистемни мерни единици, използвани в космологията, въведете възрастта и размера на Вселената, въведете концепцията за галактика, запознайте се с видовете галактики, формирайте представа за галактически купове, видове звездни купове, образуването на мъглявини във Вселената, запознаване с използването на спектрален анализ в космологията, за формиране на знания за феномена на червеното изместване на спектралните линии в спектрите на галактиките, за ефекта на Доплер, за закона на Хъбъл, за въвеждане на Големия взрив Теория, за да въведе концепцията за критичната плътност на материята.

Образователни: насърчаване на възпитанието на морални качества, толерантно отношение към всички жители на нашата планета и отговорност за безопасността на живота на планетата Земя.

Образователни: насърчаване на повишаване на интереса към изучаването на дисциплината "Физика", насърчаване на развитието на логическото мислене (анализ, обобщаване на получените знания).

По време на занятията

I. Организационен момент.

Слайдове 1-2

Пред учениците се определят целите на урока, открояват се ходът на урока и крайните резултати от неговото изпълнение.

II. Мотивация на учебната дейност.

Познаването на структурата и еволюцията на Вселената помага да осъзнаем мястото на всеки един от нас в този свят и отговорността, която лежи на нас за безопасността на живота и нашата уникална планета за бъдещите поколения хора.

III. Актуализация на знанията.

Фронтално проучване

1. Как се казва най-близката звезда до планетата Земя? (слънце)
2. Колко планети има в Слънчевата система? (осем)
3. Какви са имената на планетите в Слънчевата система? (Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун)
4. Какво е разстоянието от Слънцето до планетата Земя в Слънчевата система? (Планетата Земя е третата планета от Слънцето)

IV. Представяне на нов материал.

Слайдове 3-5. космология. Несистемни мерни единици. Възраст и размер на Вселената.

„Вселената е понятие, което няма строго определение в астрономията и философията. Тя е разделена на две принципно различни същности: спекулативна (философска) и материална, достъпна за наблюдение в момента или в обозримо бъдеще. Следвайки традицията, първата се нарича Вселена, а втората - астрономическата Вселена, или Метагалактика. Днес ще се запознаем със структурата на астрономическата Вселена. И ние ще определим мястото на нашата планета Земя във Вселената. "Вселената е обект на изучаване на космологията."

Разстоянията и масите на обектите във Вселената са много големи. Космологията използва несистемни мерни единици. 1 светлинна година(1 св. Г.) - разстоянието, което светлината изминава за 1 година във вакуум - 9,5 * 10 15 m; 1 астрономическа единица(1 AU) - средното разстояние от Земята до Слънцето (средния радиус на земната орбита) - 1,5 * 10 11 m; 1 парсек(1 бр) - разстоянието, от което средният радиус на земната орбита (равен на 1 AU), перпендикулярен на зрителната линия, се вижда под ъгъл от една дъгова секунда (1") - 3 * 10 16 m; 1 слънчева маса(1 M o) - 2 * 10 30 кг.

Учените са определили възрастта и размера на Вселената. Възраст на Вселената t=1,3 * 10 10 години. Радиус на Вселената R=1,3 * 10 10 св.л.

Слайдове 6-19. галактики. Видове галактики. купове от галактики.

В началото на 20-ти век стана очевидно, че почти цялата видима материя във Вселената е съсредоточена в гигантски острови от звезден газ с характерен размер от няколко kpc. Тези "острови" станаха известни като галактики.

галактикиса големи звездни системи, в които звездите са свързани една с друга чрез гравитационни сили. Има галактики, съдържащи трилиони звезди. „Тази група галактики се нарича Квинтет на Стефан. В космическия танц обаче участват само четири галактики от тази група, разположени на 300 милиона светлинни години от нас, ту се приближават, ту се отдалечават една от друга. Доста лесно е да намерите такъв. Четирите взаимодействащи галактики са жълтеникави на цвят и имат усукани бримки и опашки, оформени от разрушителни приливни гравитационни сили. Синкавата галактика в горния ляв ъгъл на снимката е много по-близо от останалите, само на 40 милиона светлинни години.

Има различни видове галактики: елиптични, спирални и неправилни.

Елиптичните галактики съставляват около 25% от общия брой галактики с висока осветеност.

Елиптичните галактики имат формата на кръгове или елипси, яркостта постепенно намалява от центъра към периферията, не се въртят, имат малко газ и прах, M 10 13 M o . Пред вас е елипсовидна галактика М87 в съзвездието Дева.

Спиралните галактики на външен вид приличат на две плочи, подредени заедно, или двойно изпъкнала леща. Те имат както ореол, така и масивен звезден диск. Централната част на диска, която се вижда като подутина, се нарича изпъкналост. Тъмната лента, минаваща покрай диска, е непрозрачен слой от междузвездната среда, междузвезден прах. Плоската форма на диска се дължи на въртене. Има хипотеза, че по време на образуването на галактика центробежните сили предотвратяват срутването на протогалактическия облак в посока, перпендикулярна на оста на въртене. Газът е концентриран в определена равнина - така са се образували дисковете на галактиките.

Спиралните галактики се състоят от ядро ​​и няколко спирални рамена или разклонения, клони, простиращи се директно от ядрото. Спиралните галактики се въртят, в тях има много газ и прах, M 10 12 M?

„Американската аерокосмическа агенция НАСА стартира собствен акаунт в мрежата на Instagram, където се публикуват снимки с изгледи на Земята и други кътчета на Вселената. Зашеметяващи снимки от телескопа Хъбъл, най-известната Голяма обсерватория на НАСА, ви позволяват да видите неща, които никога не са били виждани от човешкото око. Невиждани досега далечни галактики и мъглявини, умиращи и възраждащи се звезди удивляват въображението с разнообразието си, прокарвайки мечтата за далечни пътувания. Приказни пейзажи от звезден прах и газови облаци разкриват пред нас мистериозни феномени със зашеметяваща красота.” Пред вас е една от най-красивите спирални галактики в съзвездието Кома Береника.

През 20-те години. През 20-ти век стана ясно, че спиралните мъглявини са огромни звездни системи, подобни на нашата Галактика и на милиони светлинни години от нея. През 1924 г. Хъбъл и Ричи разлагат спиралните ръкави на мъглявините в Андромеда и Триъгълник на звезди. Установено е, че тези „извънгалактически мъглявини“ са няколко пъти по-далеч от нас от диаметъра на системата Млечния път. Тези системи започнаха да се наричат ​​галактики по аналогия с нашата. „Средно голяма галактика M33 се нарича още галактика Триъгълник по името на съзвездието, в което се намира. Тя е около 4 пъти по-малка в радиус от нашата галактика Млечен път и галактиката Андромеда. M33 е недалеч от Млечния път и се вижда отлично с добър бинокъл.

„Галактиката Андромеда е най-близката от гигантските галактики до нашия Млечен път. Най-вероятно нашата галактика изглежда приблизително по същия начин като тази. Стотиците милиарди звезди, които изграждат галактиката Андромеда заедно, дават видимо дифузно сияние. Отделните звезди на изображението всъщност са звезди в нашата Галактика, много по-близо от далечния обект.

„При наблюдение на звездното небе далеч от големите градове, в безлунна нощ, върху него ясно се вижда широка светеща лента - Млечният път. Млечният път се простира като сребриста ивица през двете полукълба, заключвайки се в звезден пръстен. Наблюденията установиха, че всички звезди образуват огромна звездна система (галактика). Галактиката съдържа две основни подсистеми, вложени една в друга: ореол (звездите й са концентрирани към центъра на галактиката) и звезден диск („две плочи, сгънати по краищата“). „Слънчевата система е част от галактиката Млечния път. Ние сме вътре в една галактика, така че ни е трудно да си представим нейния външен вид, но във Вселената има много други подобни галактики и по тях можем да съдим за нашия Млечен път. Галактиката Млечния път се състои от ядро ​​в центъра на галактиката и три спирални ръкава.

„Проучванията на разпределението на звезди, газ и прах показват, че нашата галактика Млечен път е плоска система със спирална структура. Нашата галактика е огромна. Диаметърът на диска на галактиката е около 30 pc (100 000 ly); дебелина - около 1000 ст. л.

В нашата галактика има около 100 милиарда звезди. Средното разстояние между звездите в галактиката е около 5 sv. години. Центърът на галактиката се намира в съзвездието Стрелец. „В момента астрономите внимателно изучават центъра на нашата галактика. Наблюденията на движението на отделни звезди близо до центъра на галактиката показаха, че там, в малка област с размери, сравними с размерите на Слънчевата система, е концентрирана невидима материя, чиято маса надвишава масата на Слънцето с 2 милиона пъти. Това показва съществуването на масивна черна дупка в центъра на галактиката. Галактиката Млечния път се върти около центъра на галактиката. Слънцето прави един оборот около центъра на галактиката за 200 милиона години.

Примери за неправилни галактики са Големият Магеланов облак и Малкият Магеланов облак, най-близките до нас галактики, видими с просто око в южното полукълбо на небето, близо до Млечния път. Тези две галактики са спътници на нашата галактика.

В неправилните галактики липсва ясно дефинирано ядро, няма ротационна симетрия и около половината от материята в тях е междузвезден газ. При изследване на небето с телескопи бяха открити много неправилни, накъсани галактики, подобни на Магелановите облаци.

„В ядрата на някои галактики протичат бурни процеси; такива галактики се наричат ​​активни галактики. В галактиката M87 в съзвездието Дева има изхвърляне на материя със скорост 3000 km / s, масата на това изхвърляне е Тази галактика се оказа мощен източник на радио излъчване. Още по-мощен източник на радиоизлъчване са квазарите. Квазарите също са мощни източници на инфрачервени, рентгенови и гама лъчи. Но размерите на квазарите се оказаха малки, около 1 AU. Квазарите не са звезди; това са ярки и силно активни галактически ядра на милиарди светлинни години от Земята. „В центъра на квазара е свръхмасивна черна дупка, която засмуква материя в себе си – звезди, газ и прах. Попадайки в черна дупка, материята образува огромен диск, в който се нагрява от триене и действието на приливните сили до гигантски температури. „Уебсайтът Хъбъл публикува вероятно една от най-подробните снимки на квазара досега. Това е един от най-известните квазари, 3C 273, който се намира в съзвездието Дева. Той стана първият отворен обект от този вид; в началото на 60-те години на миналия век е открит от астронома Алън Сандидж. „Qusar 3C 273 е най-яркият и един от най-близките квазари: той е на около 2 милиарда светлинни години и достатъчно ярък, за да бъде видян в любителски телескоп.“

Галактиките рядко са единични. 90% от галактиките са концентрирани в купове, които включват от десетки до няколко хиляди членове. Средният диаметър на куп от галактики е 5 Mpc, средният брой галактики в куп е 130. „Локалната група галактики, чиито размери са 1,5 Mpc, включва нашата Галактика, Галактиката Андромеда M31, Галактиката Триъгълник M33, Големият Магеланов облак (LMC), Малкият Магеланов облак (MMO) – общо 35 галактики, свързани чрез взаимна гравитация. Галактиките от Местната група са свързани чрез обща гравитация и се движат около общ център на масата в съзвездието Дева.

Слайдове 21-23. звездни купове.

В галактиката всяка трета звезда е двойна, има системи от три или повече звезди. Известни са и по-сложни обекти – звездни купове.

Отворени звездни купове се намират близо до галактическата равнина. Пред вас е звездният куп Плеяди. Синята мъгла, която придружава Плеядите, е разпръснат прах, който отразява звездната светлина.

Кълбовидните купове са най-старите образувания в нашата Галактика, тяхната възраст е от 10 до 15 милиарда години и е сравнима с възрастта на Вселената. Лошият химичен състав и удължените орбити, по които се движат в Галактиката, показват, че кълбовидните купове са се образували през ерата на формирането на самата Галактика. Кълбовидните купове се открояват силно на фона на звездите поради значителен брой звезди и ясна сферична форма. Диаметърът на кълбовидните купове варира от 20 до 100 бр. М= 104 106 М?

Слайдове 24-29. Междузвездна материя. мъглявини.

В допълнение към звездите, космическите лъчи (протони, електрони и ядра на атоми на химични елементи), които се движат със скорост, близка до скоростта на светлината, в галактиките има газ и прах. Газът и прахът в галактиката са разпределени много неравномерно. Освен разредени облаци прах се наблюдават плътни тъмни прахови облаци. Когато тези плътни облаци са осветени от ярки звезди, те отразяват тяхната светлина и тогава виждаме мъглявини.

„Екипът на Хъбъл пуска зашеметяваща снимка всяка година, за да отпразнува годишнината от изстрелването на космическия телескоп на 24 април 1990 г. През 2013 г. те представиха на света снимка на известната мъглявина Конска глава, която се намира в съзвездието Орион, на 1500 светлинни години от Земята.

„Ярката мъглявина Лагуна съдържа много различни астрономически обекти. Обектите от особен интерес включват ярък отворен звезден куп и няколко активни звездообразуващи области.

„Цветната мъглявина Трифид ви позволява да изследвате космическите контрасти. Известен също като M20, той се намира на около 5000 светлинни години от нас в богатото на мъглявини съзвездие Стрелец. Размерът на мъглявината е около 40 sv. л.”

„Все още не е известно какво осветява тази мъглявина. Особено озадачаваща е ярката обърната V-образна дъга, която маркира горния край на подобни на планина междузвездни облаци прах близо до центъра на изображението. Тази призрачна мъглявина съдържа малка звездообразуваща област, пълна с тъмен прах. За първи път е видян в инфрачервени изображения, направени от спътника IRAS през 1983 г. Тук е показано забележително изображение, направено от космическия телескоп Хъбъл. Въпреки че показва много нови детайли, причината за появата на ярка, ясна дъга не можа да бъде установена.

Общата маса на праха е само 0,03% от общата маса на галактиката. Общата му светимост е 30% от светимостта на звездите и напълно определя излъчването на галактиката в инфрачервения диапазон. Температура на праха 15-25 K.

Слайдове 30-33. Прилагане на спектрален анализ. Червено изместване. Доплер ефект. Закон на Хъбъл.

Светлината на галактиките е пълната светлина на милиарди звезди и газ. За да изследват физическите свойства на галактиките, астрономите използват методи за спектрален анализ . Спектрален анализ- физичен метод за качествено и количествено определяне на атомния и молекулярния състав на веществото, базиран на изследване на неговия спектър. Астрономите използват метода на спектралния анализ, за ​​да определят химическия състав на обектите и скоростта им на движение.

През 1912 г. Слайфър, американски астроном, открива изместване на линиите към червения край в спектрите на далечни галактики. „Това явление се нарича червено отместване. В този случай съотношението на изместването на спектралната линия към дължината на вълната се оказва еднакво за всички линии в спектъра на дадена галактика. Поведение , където е дължината на вълната на спектралната линия, наблюдавана в лабораторията, характеризира червеното отместване”.

„Приетата в момента интерпретация на това явление е свързана с ефекта на Доплер. Изместването на спектралните линии към червения край на спектъра се причинява от движението (отстраняването) на излъчващия обект (галактика) със скорост vв посока от наблюдателя. При малки червени отмествания (z) скоростта на галактиката може да се намери с помощта на Доплерова формула: , където c е скоростта на светлината във вакуум”.

През 1929 г. Хъбъл открива, че цялата система от галактики се разширява. „Според спектрите на галактиките е установено, че те „бягат“ от нас със скорост. v, пропорционално на разстоянието до галактиката:

v= H r, където H = 2,4 * 10 -18 s -1 е константата на Хъбъл, r е разстоянието до галактиката (m)”.

Слайдове 34-38. Теория за Големия взрив. Критична плътност на материята.

Появи се теорията за разширяващата се Вселена, според която нашата Вселена е възникнала от свръхплътно състояние в хода на грандиозна експлозия и нейното разширяване продължава и в наше време. Преди около 13 милиарда години цялата материя на Метагалактиката е била концентрирана в малък обем. Плътността на веществото беше много висока. Това състояние на материята се нарича "единствено". Разширяването в резултат на „експлозията“ („пук“) доведе до намаляване на плътността на веществото. Започнаха да се образуват галактики и звезди.

Съществува критична стойност на плътността на материята, от която зависи естеството на нейното движение. Критичната стойност на плътността на веществото kr се изчислява по формулата:

където H = 2,4 * 10 -18 s -1 е константата на Хъбъл, G = 6,67 * 10 -11 (N * m 2) / kg 2 е гравитационната константа. Замествайки числените стойности, получаваме kr =10 -26 kg/m 3 . В< кр - расширение Вселенной. При >cr - компресия на Вселената. Средната плътност на материята във Вселената = 3 * 10 -28 kg/m 3 .

Човек винаги се стреми да опознае света около себе си. Изучаването на Вселената току-що започна. Много остава да се знае. Човечеството е само в самото начало на пътя на изучаването на Вселената и нейните мистерии. „Представяйки Вселената като целия заобикалящ свят, ние веднага я правим уникална и уникална. И в същото време се лишаваме от възможността да го опишем от гледна точка на класическата механика: поради своята уникалност Вселената не може да взаимодейства с нищо, тя е система от системи и следователно такива понятия като маса, форма, размер губят смисъла си във връзка с него. Вместо това трябва да се прибегне до езика на термодинамиката, като се използват понятия като плътност, налягане, температура, химичен състав.

За по-подробно запознаване с тази информация можете да използвате следните източници:

едно). Физика. 11 клас: учебник. за общо образование Институции: основни и профилни. нива / Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чагурин; изд. В И. Николаев, Н.А. Парфентиев. - 19-то изд. - М .: Образование, 2010. - 399 с., Л. аз ще. - (Класически курс). – ISBN 978-5-09-022777-3.;

четири). http://www.adme.ru

Адресът на нашия дом във Вселената: Вселената, Местната група галактики, галактиката Млечния път, Слънчевата система, планетата Земя – третата планета от Слънцето.

Ние обичаме нашата планета и винаги ще я пазим!

V. Първично затвърдяване на знанията.

Фронтално проучване

• Как се казва науката, която изучава структурата и еволюцията на Вселената? (космология)
• Какви извънсистемни мерни единици се използват в космологията? (светлинна година, астрономическа единица, парсек, слънчева маса)
• Какво разстояние се нарича светлинна година? (разстояние, изминато от светлина за една година)

VI. Самостоятелна работа.

Учениците се канят да решат самостоятелно задачата: Средната плътност на материята във Вселената = 3 * 10 -28 kg/m 3 . Изчислете критичната стойност на плътността на материята и я сравнете със средната плътност на материята във Вселената. Анализирайте резултата и направете заключение дали Вселената се разширява или свива.

VII. Отражение.

Учениците са поканени да оценят работата на учителя и собствената си работа в урока, като нарисуват положителни или отрицателни емотикони върху листовете хартия, издадени от учителя.

VIII. Домашна работа.

Параграфи 124, 125, 126 Отговорете устно на въпросите на страници 369, 373.

литература:

1. Физика. 11 клас: учебник. за общо образование Институции: основни и профилни. нива / Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чагурин; изд. В И. Николаев, Н.А. Парфентиев. - 19-то изд. - М .: Образование, 2010. - 399 с., Л. аз ще. - (Класически курс). – ISBN 978-5-09-022777-3.
2. http://en.wikipedia.org
3. http://www.adme.ru