Predstavenie sústavy galaxií a veľkorozmernej štruktúry vesmíru. Lekcia-prezentácia "Štruktúra a vývoj vesmíru". Galaxia v súhvezdí Panny

Čo vieme o vesmíre, aký je vesmír? Vesmír je bezhraničný svet, ktorý je pre ľudskú myseľ ťažko pochopiteľný, ktorý sa zdá byť neskutočný a nemateriálny. V skutočnosti sme obklopení hmotou, neohraničenou v priestore a čase, schopnou nadobúdať rôzne podoby. Aby sme sa pokúsili pochopiť skutočný rozsah vesmíru, ako vesmír funguje, štruktúru vesmíru a procesy evolúcie, budeme musieť prekročiť prah nášho vlastného svetonázoru, pozrieť sa na svet okolo nás z iného uhla pohľadu. uhla, zvnútra.

Pohľad na obrovské rozlohy vesmíru zo Zeme

Vznik vesmíru: prvé kroky

Priestor, ktorý pozorujeme ďalekohľadmi, je len časťou hviezdneho Vesmíru, takzvanej Megagalaxie. Parametre kozmologického horizontu Hubblea sú kolosálne - 15-20 miliárd svetelných rokov. Tieto údaje sú približné, pretože v procese evolúcie sa vesmír neustále rozširuje. Rozpínanie vesmíru nastáva šírením chemických prvkov a kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia. Štruktúra vesmíru sa neustále mení. Vo vesmíre vznikajú zhluky galaxií, objekty a telesá vesmíru sú miliardy hviezd, ktoré tvoria prvky blízkeho vesmíru - hviezdne systémy s planétami a satelitmi.

Kde je začiatok? Ako vznikol vesmír? Vek vesmíru je pravdepodobne 20 miliárd rokov. Je možné, že zdrojom kozmickej hmoty sa stala horúca a hustá protohmota, ktorej zhluk v určitom momente explodoval. Najmenšie častice vytvorené v dôsledku explózie sa rozptýlili vo všetkých smeroch a v našej dobe sa naďalej vzďaľujú od epicentra. Teória veľkého tresku, ktorá teraz dominuje vedeckej komunite, je najpresnejším popisom procesu formovania vesmíru. Látka, ktorá vznikla v dôsledku kozmickej kataklizmy, bola heterogénna hmota pozostávajúca z najmenších nestabilných častíc, ktoré sa po zrážke a rozptyle začali navzájom ovplyvňovať.

Veľký tresk je teória vzniku vesmíru, vysvetľujúca jeho vznik. Podľa tejto teórie spočiatku existovalo určité množstvo hmoty, ktorá v dôsledku určitých procesov explodovala s kolosálnou silou a rozmetala masu matky do okolitého priestoru.

O nejaký čas neskôr, podľa kozmických noriem - okamih, podľa pozemskej chronológie - milióny rokov, prišla fáza materializácie vesmíru. Z čoho sa skladá vesmír? Rozptýlená hmota sa začala koncentrovať do zrazenín, veľkých a malých, na mieste ktorých sa následne začali objavovať prvé prvky vesmíru, obrovské masy plynu - škôlka budúcich hviezd. Vo väčšine prípadov je proces formovania hmotných objektov vo vesmíre vysvetlený zákonmi fyziky a termodynamiky, existuje však niekoľko bodov, ktoré ešte nemožno vysvetliť. Napríklad, prečo v jednej časti vesmíru je expandujúca látka koncentrovaná viac, zatiaľ čo v inej časti vesmíru je hmota veľmi riedka. Odpovede na tieto otázky možno získať len vtedy, keď sa objasní mechanizmus formovania vesmírnych objektov, veľkých a malých.

Teraz je proces formovania vesmíru vysvetlený pôsobením zákonov vesmíru. Gravitačná nestabilita a energia v rôznych oblastiach spustili vznik protohviezd, ktoré následne pod vplyvom odstredivých síl a gravitácie vytvorili galaxie. Inými slovami, zatiaľ čo hmota pokračovala a ďalej sa rozpínala, pod vplyvom gravitačných síl sa začali procesy stláčania. Častice oblakov plynu sa začali sústreďovať okolo pomyselného stredu a nakoniec vytvorili novú pečať. Stavebným materiálom na tomto gigantickom stavenisku je molekulárny vodík a hélium.

Chemické prvky Vesmíru sú primárnym stavebným materiálom, z ktorého následne vychádzala tvorba objektov Vesmíru.

Ďalej začína pôsobiť termodynamický zákon, aktivujú sa procesy rozpadu a ionizácie. Molekuly vodíka a hélia sa rozpadajú na atómy, z ktorých sa vplyvom gravitačných síl vytvorí jadro protohviezdy. Tieto procesy sú zákonmi Vesmíru a nadobudli formu reťazovej reakcie, ktorá prebieha vo všetkých vzdialených kútoch Vesmíru a napĺňa vesmír miliardami, stovkami miliárd hviezd.

Evolúcia vesmíru: najdôležitejšie

Dnes vo vedeckých kruhoch existuje hypotéza o cyklickosti stavov, z ktorých sú utkané dejiny vesmíru. Nahromadenie plynu, ktoré vzniklo v dôsledku explózie protohmoty, sa stalo škôlkou pre hviezdy, ktoré následne vytvorili množstvo galaxií. Po dosiahnutí určitej fázy sa však hmota vo Vesmíre začína snažiť o svoj pôvodný, koncentrovaný stav, t.j. Po výbuchu a následnej expanzii hmoty vo vesmíre nasleduje kompresia a návrat do superhustého stavu, do východiskového bodu. Následne sa všetko opakuje, po pôrode nasleduje záverečná a tak ďalej po mnoho miliárd rokov do nekonečna.

Začiatok a koniec vesmíru v súlade s cyklickým charakterom vývoja vesmíru

Po vynechaní témy vzniku vesmíru, ktorá zostáva otvorenou otázkou, by sme však mali prejsť k štruktúre vesmíru. V 30-tych rokoch XX storočia sa ukázalo, že vesmír je rozdelený na oblasti - galaxie, čo sú obrovské formácie, z ktorých každá má svoju vlastnú hviezdnu populáciu. Galaxie však nie sú statické objekty. Rýchlosť rozpínania galaxií z pomyselného stredu Vesmíru sa neustále mení, čoho dôkazom je približovanie sa niektorých a vzďaľovanie iných od seba.

Všetky tieto procesy z hľadiska trvania pozemského života trvajú veľmi pomaly. Z hľadiska vedy a týchto hypotéz všetky evolučné procesy prebiehajú rýchlo. Konvenčne možno vývoj vesmíru rozdeliť do štyroch etáp - epoch:

• hadrónová éra;
• leptónová éra;
• fotónová éra;
• hviezdna éra.

Kozmická časová mierka a vývoj vesmíru, podľa ktorých možno vysvetliť vzhľad vesmírnych objektov

V prvej fáze sa všetka hmota koncentrovala do jednej veľkej jadrovej kvapky, pozostávajúcej z častíc a antičastíc, spojených do skupín - hadrónov (protónov a neutrónov). Pomer častíc a antičastíc je približne 1:1,1. Potom nastáva proces anihilácie častíc a antičastíc. Zvyšné protóny a neutróny sú stavebným materiálom, z ktorého je vytvorený vesmír. Trvanie hadrónovej éry je zanedbateľné, iba 0,0001 sekundy - perióda výbušnej reakcie.

Ďalej po 100 sekundách začína proces syntézy prvkov. Pri teplote miliardy stupňov vznikajú v procese jadrovej fúzie molekuly vodíka a hélia. Po celú dobu sa látka naďalej rozširuje vo vesmíre.

Od tohto momentu začína dlhá, od 300 tisíc do 700 tisíc rokov, etapa rekombinácie jadier a elektrónov, tvoriacich atómy vodíka a hélia. V tomto prípade sa pozoruje zníženie teploty látky a intenzita žiarenia klesá. Vesmír sa stáva transparentným. Vodík a hélium vytvorené v kolosálnych množstvách pod vplyvom gravitačných síl premieňajú primárny vesmír na obrovské stavenisko. Po miliónoch rokov sa začína hviezdna éra – čo je proces vzniku protohviezd a prvých protogalaxií.

Toto rozdelenie evolúcie na etapy zapadá do modelu horúceho Vesmíru, ktorý vysvetľuje mnohé procesy. Skutočné príčiny Veľkého tresku, mechanizmus expanzie hmoty zostávajú nevysvetlené.

Štruktúra a štruktúra vesmíru

S tvorbou vodíkového plynu sa začína hviezdna éra vývoja vesmíru. Vodík sa pod vplyvom gravitácie hromadí v obrovských akumuláciách, zrazeninách. Hmotnosť a hustota takýchto zhlukov je kolosálna, státisíckrát väčšia ako hmotnosť samotnej vytvorenej galaxie. Nerovnomerné rozloženie vodíka pozorované v počiatočnom štádiu formovania vesmíru vysvetľuje rozdiely vo veľkostiach vytvorených galaxií. Tam, kde malo dôjsť k maximálnej akumulácii plynného vodíka, vznikli megagalaxie. Tam, kde bola koncentrácia vodíka zanedbateľná, sa objavili menšie galaxie, ako napríklad náš hviezdny domov, Mliečna dráha.

Verzia, podľa ktorej je vesmír počiatočným bodom, okolo ktorého sa galaxie točia v rôznych štádiách vývoja

Od tohto momentu Vesmír dostáva prvé útvary s jasnými hranicami a fyzikálnymi parametrami. Už to nie sú hmloviny, nahromadenia hviezdneho plynu a kozmického prachu (produkty výbuchu), protoklastre hviezdnej hmoty. Toto sú hviezdne krajiny, ktorých oblasť je z hľadiska ľudskej mysle obrovská. Vesmír sa stáva plným zaujímavých kozmických javov.

Z hľadiska vedeckých zdôvodnení a moderného modelu Vesmíru vznikli galaxie najskôr v dôsledku pôsobenia gravitačných síl. Hmota sa premenila na kolosálnu univerzálnu vírivku. Centripetálne procesy zabezpečili následnú fragmentáciu oblakov plynu do zhlukov, ktoré sa stali rodiskom prvých hviezd. Protogalaxie s rýchlou periódou rotácie sa časom zmenili na špirálové galaxie. Tam, kde bola rotácia pomalá a pozorovaný bol hlavne proces stláčania hmoty, vznikali nepravidelné galaxie, častejšie eliptické. Na tomto pozadí sa vo Vesmíre odohrali grandióznejšie procesy – vznik superkopy galaxií, ktoré sa navzájom tesne dotýkajú svojimi okrajmi.

Superkopy sú početné skupiny galaxií a zhluky galaxií v rozsiahlej štruktúre vesmíru. V rámci 1 miliardy St. rokov existuje asi 100 superklastrov

Od tej chvíle bolo jasné, že vesmír je obrovská mapa, kde kontinenty sú zhluky galaxií a krajiny sú megagalaxie a galaxie, ktoré vznikli pred miliardami rokov. Každá z formácií pozostáva zo zhluku hviezd, hmlovín, nahromadenia medzihviezdneho plynu a prachu. Celá táto populácia je však iba 1% z celkového objemu univerzálnych formácií. Hlavnú hmotnosť a objem galaxií zaberá temná hmota, ktorej povahu nie je možné zistiť.

Rozmanitosť vesmíru: triedy galaxií

Vďaka úsiliu amerického astrofyzika Edwina Hubbla máme teraz hranice vesmíru a jasnú klasifikáciu galaxií, ktoré ho obývajú. Klasifikácia bola založená na štrukturálnych vlastnostiach týchto obrovských útvarov. Prečo majú galaxie rôzne tvary? Odpoveď na túto a mnohé ďalšie otázky dáva Hubbleova klasifikácia, podľa ktorej sa vesmír skladá z galaxií nasledujúcich tried:

• špirála;
• eliptický;
• nepravidelné galaxie.

Prvé zahŕňajú najbežnejšie útvary, ktoré vypĺňajú vesmír. Charakteristickými znakmi špirálových galaxií je prítomnosť jasne definovanej špirály, ktorá rotuje okolo jasného jadra alebo smeruje ku galaktickému mostu. Špirálové galaxie s jadrom sú označené symbolmi S, zatiaľ čo objekty so stredovou priečkou majú označenie už SB. Do tejto triedy patrí aj naša galaxia Mliečna dráha, v strede ktorej je jadro oddelené svietiacou priečkou.

Typická špirálová galaxia. V strede je jasne viditeľné jadro s mostom, z ktorého koncov vychádzajú špirálové ramená.

Podobné útvary sú roztrúsené po celom vesmíre. Najbližšia špirálová galaxia k nám, Andromeda, je obr, ktorý sa rýchlo približuje k Mliečnej dráhe. Najväčším známym zástupcom tejto triedy je obrovská galaxia NGC 6872. Priemer galaktického disku tohto monštra je približne 522 tisíc svetelných rokov. Tento objekt sa nachádza vo vzdialenosti 212 miliónov svetelných rokov od našej galaxie.

Ďalšou spoločnou triedou galaktických útvarov sú eliptické galaxie. Ich označenie v súlade s Hubblovou klasifikáciou je písmeno E (eliptické). V tvare sú tieto formácie elipsoidy. Napriek tomu, že podobných objektov je vo vesmíre veľa, eliptické galaxie nie sú príliš výrazné. Pozostávajú hlavne z hladkých elips, ktoré sú vyplnené hviezdokopami. Na rozdiel od galaktických špirál, elipsy neobsahujú nahromadenie medzihviezdneho plynu a kozmického prachu, čo sú hlavné optické efekty vizualizácie takýchto objektov.

Typickým predstaviteľom tejto triedy, dnes známym, je eliptická prstencová hmlovina v súhvezdí Lýra. Tento objekt sa nachádza vo vzdialenosti 2100 svetelných rokov od Zeme.

Pohľad na eliptickú galaxiu Centaurus A cez ďalekohľad CFHT

Poslednou triedou galaktických objektov, ktoré obývajú vesmír, sú nepravidelné alebo nepravidelné galaxie. Hubbleovo klasifikačné označenie je latinský znak I. Hlavným znakom je nepravidelný tvar. Inými slovami, takéto predmety nemajú jasné symetrické tvary a charakteristický vzor. Takáto galaxia vo svojej podobe pripomína obraz univerzálneho chaosu, kde sa hviezdokopy striedajú s oblakmi plynu a kozmického prachu. V meradle vesmíru sú nepravidelné galaxie častým javom.

Nepravidelné galaxie sú zase rozdelené do dvoch podtypov:

• Nepravidelné galaxie podtypu I majú zložitú nepravidelnú štruktúru, vysoko hustý povrch, ktorý sa vyznačuje jasom. Takýto chaotický tvar nepravidelných galaxií je často výsledkom zrútených špirál. Typickým príkladom takejto galaxie je Veľký a Malý Magellanov mrak;
• Nepravidelné galaxie podtypu II majú nízky povrch, chaotický tvar a nie sú veľmi jasné. V dôsledku poklesu jasu sú takéto útvary v rozľahlosti vesmíru ťažko rozpoznateľné.

Veľký Magellanov oblak je k nám najbližšia nepravidelná galaxia. Oba útvary sú zasa satelitmi Mliečnej dráhy a čoskoro (o 1-2 miliardy rokov) ich môže pohltiť väčší objekt.

Nepravidelná galaxia Veľký Magellanov oblak je satelitom našej galaxie Mliečna dráha.

Napriek tomu, že Edwin Hubble pomerne presne zaradil galaxie do tried, táto klasifikácia nie je ideálna. Viac výsledkov by sme mohli dosiahnuť, keby sme do procesu poznávania Vesmíru zaradili Einsteinovu teóriu relativity. Vesmír je reprezentovaný množstvom rôznych foriem a štruktúr, z ktorých každá má svoje charakteristické vlastnosti a črty. Nedávno sa astronómom podarilo odhaliť nové galaktické útvary, ktoré sú opísané ako prechodné objekty medzi špirálovými a eliptickými galaxiami.

Mliečna dráha je pre nás najznámejšou časťou vesmíru.

Dve špirálové ramená, symetricky umiestnené okolo stredu, tvoria hlavné telo galaxie. Špirály sa zase skladajú z rukávov, ktoré do seba plynule prechádzajú. Na spojnici ramien Strelca a Labute sa nachádza naše Slnko, ktoré sa nachádza od stredu galaxie Mliečna dráha vo vzdialenosti 2,62 10¹⁷ km. Špirály a ramená špirálových galaxií sú zhluky hviezd, ktorých hustota sa zvyšuje, keď sa približujú ku galaktickému stredu. Zvyšok hmoty a objemu galaktických špirál je tmavá hmota a len malá časť pripadá na medzihviezdny plyn a kozmický prach.

Pozícia Slnka v náručí Mliečnej dráhy, miesto našej galaxie vo Vesmíre

Hrúbka špirál je približne 2 tisíc svetelných rokov. Celý tento poschodový koláč je v neustálom pohybe a otáča sa obrovskou rýchlosťou 200-300 km/s. Čím bližšie k stredu galaxie, tým vyššia je rýchlosť rotácie. Slnku a našej slnečnej sústave bude trvať 250 miliónov rokov, kým urobia úplnú revolúciu okolo stredu Mliečnej dráhy.

Naša galaxia sa skladá z bilióna hviezd, veľkých a malých, superťažkých a stredne veľkých. Najhustejším zhlukom hviezd v Mliečnej dráhe je rameno Strelca. Práve v tejto oblasti je pozorovaná maximálna jasnosť našej galaxie. Opačná časť galaktického kruhu je naopak menej jasná a zle rozlíšiteľná vizuálnym pozorovaním.

Centrálnu časť Mliečnej dráhy predstavuje jadro, ktorého rozmery sú pravdepodobne 1000-2000 parsekov. V tejto najjasnejšej oblasti galaxie je sústredený maximálny počet hviezd, ktoré majú rôzne triedy, svoje vlastné cesty vývoja a vývoja. V podstate ide o staré superťažké hviezdy, ktoré sú v záverečnej fáze hlavnej sekvencie. Potvrdením prítomnosti centra starnutia galaxie Mliečna dráha je prítomnosť veľkého počtu neutrónových hviezd a čiernych dier v tejto oblasti. Stredom špirálového disku akejkoľvek špirálovej galaxie je totiž supermasívna čierna diera, ktorá podobne ako obrovský vysávač nasáva nebeské objekty a skutočnú hmotu.

Supermasívna čierna diera v centrálnej časti Mliečnej dráhy je miestom, kde zomierajú všetky galaktické objekty.

Pokiaľ ide o hviezdokopy, vedcom sa dnes podarilo klasifikovať dva typy zhlukov: sférické a otvorené. Okrem hviezdokôp sa špirály a ramená Mliečnej dráhy, ako každá iná špirálová galaxia, skladajú z rozptýlenej hmoty a temnej energie. V dôsledku Veľkého tresku je hmota vo vysoko riedkom stave, ktorý predstavuje riedky medzihviezdny plyn a prachové častice. Viditeľnú časť hmoty predstavujú hmloviny, ktoré sa zase delia na dva typy: planetárne a difúzne hmloviny. Viditeľná časť spektra hmlovín sa vysvetľuje lomom svetla hviezd, ktoré vyžarujú svetlo vo vnútri špirály všetkými smermi.

Práve v tejto kozmickej polievke existuje naša slnečná sústava. Nie, nie sme jediní v tomto obrovskom svete. Rovnako ako Slnko, mnohé hviezdy majú svoje vlastné planetárne systémy. Celá otázka je, ako odhaliť vzdialené planéty, ak vzdialenosti aj v rámci našej galaxie presahujú dobu existencie akejkoľvek inteligentnej civilizácie. Čas vo vesmíre sa meria podľa iných kritérií. Planéty so svojimi satelitmi sú najmenšie objekty vo vesmíre. Počet takýchto objektov je nevyčísliteľný. Každá z tých hviezd, ktoré sú vo viditeľnom rozsahu, môže mať svoje vlastné hviezdne systémy. Je v našej moci vidieť len najbližšie existujúce planéty k nám. Čo sa deje v susedstve, aké svety existujú v iných ramenách Mliečnej dráhy a aké planéty existujú v iných galaxiách, zostáva záhadou.

Kepler-16b je exoplanéta okolo dvojitej hviezdy Kepler-16 v súhvezdí Labuť

Záver

S iba povrchnou predstavou o tom, ako vesmír vznikol a ako sa vyvíja, človek urobil len malý krok k pochopeniu a pochopeniu rozsahu vesmíru. Grandiózne rozmery a mierky, s ktorými sa dnes vedci musia vysporiadať, naznačujú, že ľudská civilizácia je len okamihom v tomto zväzku hmoty, priestoru a času.

Model vesmíru v súlade s koncepciou prítomnosti hmoty vo vesmíre, berúc do úvahy čas

Štúdium vesmíru siaha od Koperníka až po súčasnosť. Najprv vedci vychádzali z heliocentrického modelu. V skutočnosti sa ukázalo, že kozmos nemá skutočný stred a všetka rotácia, pohyb a pohyb prebieha podľa zákonov Vesmíru. Napriek tomu, že existuje vedecké vysvetlenie prebiehajúcich procesov, univerzálne objekty sú rozdelené do tried, typov a typov, žiadne telo vo vesmíre nie je podobné inému. Veľkosti nebeských telies sú približné, rovnako ako ich hmotnosť. Umiestnenie galaxií, hviezd a planét je podmienené. Ide o to, že vo vesmíre neexistuje súradnicový systém. Pri pozorovaní vesmíru robíme projekciu na celý viditeľný horizont, pričom našu Zem považujeme za nulový referenčný bod. V skutočnosti sme len mikroskopická častica stratená v nekonečných rozlohách vesmíru.

Vesmír je substancia, v ktorej všetky objekty existujú v úzkom vzťahu k priestoru a času

Podobne ako pri väzbe na dimenzie, čas vo vesmíre by sa mal považovať za hlavnú zložku. Pôvod a vek vesmírnych objektov vám umožňuje urobiť si obraz o zrode sveta, zdôrazniť etapy vývoja vesmíru. Systém, s ktorým máme do činenia, je úzko spätý s časovými rámcami. Všetky procesy prebiehajúce vo vesmíre majú cykly - začiatok, formovanie, transformáciu a koniec, sprevádzané smrťou hmotného objektu a prechodom hmoty do iného stavu.

Úvod

Hlavná časť

1.Kozmológia

2. Štruktúra vesmíru:

2.1 Metagalaxia

2.2 Galaxie

2.3.Hviezdičky

2.4Planéta a slnečná sústava

3. Prostriedky na pozorovanie objektov Vesmíru

4. Problém hľadania mimozemských civilizácií

Záver

Úvod

Vesmír je najglobálnejším objektom megasveta, bez hraníc v čase a priestore. Podľa moderných predstáv je to obrovská, bezhraničná guľa. Existujú vedecké hypotézy „otvoreného“, teda „neustále sa rozširujúceho“ Vesmíru, ako aj „uzavretého“, teda „pulzujúceho“ Vesmíru. Obe hypotézy existujú v niekoľkých verziách. Vyžaduje sa však veľmi dôkladný výskum, kým sa jeden alebo druhý z nich nezmení na viac či menej podloženú vedeckú teóriu.

Vesmír na rôznych úrovniach, od podmienene elementárnych častíc až po obrovské superkopy galaxií, sa vyznačuje štruktúrou. Štruktúra vesmíru je predmetom štúdia kozmológie, jedného z dôležitých odvetví prírodných vied, ktorý sa nachádza na križovatke mnohých prírodných vied: astronómie, fyziky, chémie atď. Moderná štruktúra vesmíru je výsledkom kozmického evolúcia, počas ktorej vznikli galaxie z protogalaxií, hviezdy z protohviezd, protoplanetárny oblak - planéty.

kozmológia

Kozmológia je astrofyzikálna teória štruktúry a dynamiky Metagalaxie, ktorá zahŕňa určité pochopenie vlastností celého Vesmíru.

Samotný pojem "kozmológia" je odvodený z dvoch gréckych slov: kozmos - vesmír a logos - zákon, doktrína. Vo svojom jadre je kozmológia odvetvím prírodných vied, ktoré využíva výdobytky a metódy astronómie, fyziky, matematiky a filozofie. Prírodovedným základom kozmológie sú astronomické pozorovania Galaxie a iných hviezdnych systémov, všeobecná teória relativity, fyzika mikroprocesov a vysokých hustôt energie, relativistická termodynamika a množstvo ďalších najnovších fyzikálnych teórií.

Mnohé ustanovenia modernej kozmológie sa zdajú byť fantastické. Pojmy Vesmír, nekonečno, Veľký tresk nie sú prístupné vizuálnemu fyzickému vnímaniu; takéto objekty a procesy nie je možné zachytiť priamo. Kvôli tejto okolnosti má človek dojem, že hovoríme o niečom nadprirodzenom. Takýto dojem je však zavádzajúci, keďže fungovanie kozmológie má veľmi konštruktívny charakter, hoci mnohé z jej ustanovení sa ukazujú ako hypotetické.

Moderná kozmológia je oblasť astronómie, ktorá kombinuje údaje fyziky a matematiky, ako aj univerzálne filozofické princípy, preto je syntézou vedeckých a filozofických poznatkov. Takáto syntéza v kozmológii je nevyhnutná, keďže úvahy o pôvode a štruktúre Vesmíru sa empiricky ťažko testujú a najčastejšie existujú vo forme teoretických hypotéz alebo matematických modelov. Kozmologické štúdie sa zvyčajne vyvíjajú od teórie k praxi, od modelu k experimentu a tu nadobúdajú veľký význam počiatočné filozofické a všeobecné vedecké postoje. Z tohto dôvodu sa kozmologické modely od seba výrazne líšia – často sú založené na opačných východiskových filozofických princípoch. Akékoľvek kozmologické závery zasa ovplyvňujú aj všeobecné filozofické predstavy o štruktúre Vesmíru, t.j. zmeniť základné predstavy človeka o svete a sebe.

Najdôležitejším postulátom modernej kozmológie je, že zákony prírody, ktoré vznikli na základe štúdia veľmi obmedzenej časti vesmíru, možno extrapolovať na oveľa širšie oblasti a v konečnom dôsledku na celý vesmír. Kozmologické teórie sa líšia podľa toho, na akých fyzikálnych princípoch a zákonitostiach sú založené. Modely postavené na ich základe by mali umožňovať verifikáciu pre pozorovanú oblasť Vesmíru a závery teórie by mali byť potvrdené pozorovaniami alebo v žiadnom prípade im neodporovať.

Štruktúra vesmíru

Metagalaxia

Metagalaxia je časť vesmíru prístupná na štúdium astronomickými prostriedkami. Pozostáva zo stoviek miliárd galaxií, z ktorých každá rotuje okolo svojej osi a súčasne sa od seba rozptyľujú rýchlosťou od 200 do 150 000 km. sek(2).

Jednou z najdôležitejších vlastností Metagalaxie je jej neustále rozpínanie, čoho dôkazom je „rozpínavosť“ zhlukov galaxií. Dôkazom toho, že zhluky galaxií sa od seba vzďaľujú, je „červený posun“ v spektrách galaxií a objav kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia (extragalaktické žiarenie pozadia zodpovedajúce teplote asi 2,7 K) (1).

Z expanzie Metagalaxie vyplýva dôležitý dôsledok: v minulosti boli vzdialenosti medzi galaxiami menšie. A ak vezmeme do úvahy, že samotné galaxie boli v minulosti rozšírené a riedke oblaky plynu, potom je zrejmé, že pred miliardami rokov sa hranice týchto oblakov uzavreli a vytvorili jediný homogénny oblak plynu, ktorý sa neustále rozpínal.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou metagalaxie je rovnomerné rozloženie hmoty v nej (ktorá väčšina je sústredená vo hviezdach). Vo svojom súčasnom stave je Metagalaxy homogénna v mierke asi 200 Mpc. Je nepravdepodobné, že by taká bola aj v minulosti. Na samom začiatku expanzie Metagalaxie mohla dobre existovať heterogenita hmoty. Hľadanie stôp po heterogenite minulých stavov Metagalaxie je jedným z najdôležitejších problémov extragalaktickej astronómie (2).

Homogenita metagalaxie (a vesmíru) sa musí chápať aj v tom zmysle, že štrukturálne prvky vzdialených hviezd a galaxií, fyzikálne zákony, ktorým sa riadia, a fyzikálne konštanty sú zjavne všade rovnaké s vysokým stupňom presnosť, t.j. rovnako ako v našej oblasti Metagalaxie vrátane Zeme. Typická galaxia vzdialená sto miliónov svetelných rokov vyzerá v podstate rovnako ako tá naša. Spektrá atómov, zákony chémie a atómovej fyziky sú teda totožné s tými, ktoré sú prijaté na Zemi. Táto okolnosť umožňuje s istotou rozšíriť fyzikálne zákony objavené v pozemskom laboratóriu na širšie oblasti vesmíru.

Myšlienka homogenity Metagalaxie opäť dokazuje, že Zem nezaujíma žiadne privilegované postavenie vo vesmíre. Samozrejme, Zem, Slnko a Galaxia sa nám ľuďom zdajú dôležité a výnimočné, no pre Vesmír ako celok to tak nie je.

Podľa moderných predstáv sa Metagalaxia vyznačuje bunkovou (sieťovou, poréznou) štruktúrou. Tieto zobrazenia sú založené na údajoch astronomických pozorovaní, ktoré ukázali, že galaxie nie sú rovnomerne rozložené, ale sú sústredené v blízkosti hraníc buniek, vo vnútri ktorých nie sú takmer žiadne galaxie. Okrem toho sa našli obrovské objemy vesmíru, v ktorom sa zatiaľ žiadne galaxie nenašli.

Ak neberieme samostatné úseky Metagalaxie, ale jej veľkorozmernú štruktúru ako celok, potom je zrejmé, že v tejto štruktúre nie sú žiadne zvláštne miesta alebo smery, ktoré by nejakým spôsobom vyčnievali, a látka je rozložená pomerne rovnomerne.

Vek Metagalaxie je blízky veku Vesmíru, keďže vznik jej štruktúry pripadá na obdobie po oddelení hmoty a žiarenia. Podľa moderných údajov sa vek Metagalaxy odhaduje na 15 miliárd rokov. Vedci sa domnievajú, že vek galaxií, ktoré sa vytvorili v jednej z počiatočných fáz expanzie Metagalaxie, je zrejme tiež blízko tomu.

galaxie

Galaxia je súbor hviezd v objeme v tvare šošovky. Väčšina hviezd je sústredená v rovine symetrie tohto objemu (galaktická rovina), menšia časť je sústredená v guľovom objeme (galaktické jadro).

Okrem hviezd medzi galaxie patrí aj medzihviezdna hmota (plyny, prach, asteroidy, kométy), elektromagnetické, gravitačné polia a kozmické žiarenie. Slnečná sústava sa nachádza v blízkosti galaktickej roviny našej galaxie. Pre pozemského pozorovateľa sa hviezdy koncentrujúce sa v galaktickej rovine spájajú do viditeľného obrazu Mliečnej dráhy.

Systematické štúdium galaxií začalo začiatkom minulého storočia, keď boli na teleskopy inštalované prístroje na spektrálnu analýzu svetelných emisií hviezd.

Americký astronóm E. Hubble vyvinul metódu klasifikácie jemu známych galaxií v tom čase, berúc do úvahy ich pozorovaný tvar. V jeho klasifikácii sa rozlišuje niekoľko typov (tried) galaxií, z ktorých každá má podtypy alebo podtriedy. Určil aj približné percentuálne rozloženie pozorovaných galaxií: eliptické (približne 25 %), špirálové (približne 50 %), šošovkovité (približne 20 %) a zvláštne (nepravidelne tvarované) galaxie (približne 5 %) (2).

Eliptické galaxie majú priestorový tvar elipsoidu s rôznym stupňom kompresie. Majú najjednoduchšiu štruktúru: rozloženie hviezd rovnomerne klesá od stredu.

Nepravidelné galaxie nemajú výrazný tvar, chýba im centrálne jadro.

Špirálové galaxie sú prezentované vo forme špirály vrátane špirálových ramien. Ide o najpočetnejší typ galaxií, do ktorého naša Galaxia patrí – Mliečna dráha.

Mliečna dráha je jasne viditeľná počas bezmesačnej noci. Zdá sa, že ide o súbor svetelných hmlistých hmôt, ktoré sa tiahnu z jednej strany horizontu na druhú a skladá sa z približne 150 miliárd hviezd. Tvarom pripomína sploštenú guľu. V jeho strede je jadro, z ktorého vybieha niekoľko špirálových hviezdnych vetiev. Naša Galaxia je extrémne veľká: od jedného okraja k druhému prejde svetelný lúč asi 100 000 pozemských rokov. Väčšina jeho hviezd je sústredená v obrovskom disku s hrúbkou asi 1500 svetelných rokov. Vo vzdialenosti asi 2 milióny svetelných rokov od nás je nám najbližšia galaxia – hmlovina Andromeda, ktorá svojou štruktúrou pripomína Mliečnu dráhu, no veľkosťou ju výrazne prevyšuje.  Naša galaxia, hmlovina Andromeda, spolu s ďalšími susednými hviezdnymi sústavami tvoria Miestnu skupinu galaxií. Slnko sa nachádza vo vzdialenosti asi 30 tisíc svetelných rokov od stredu Galaxie.

Dnes je známe, že galaxie sa spájajú do stabilných štruktúr (kopy a nadkopy galaxií). Astronómovia poznajú oblak galaxií s hustotou 220 032 galaxií na štvorcový stupeň. Naša galaxia je súčasťou zhluku galaxií nazývaného lokálny systém.

Miestny systém zahŕňa našu galaxiu, galaxiu Andromeda, špirálovú galaxiu zo súhvezdia Trojuholník a 31 ďalších hviezdnych systémov. Priemer tohto systému je 7 miliónov svetelných rokov. Toto združenie galaxií zahŕňa hmlovinu Andromeda, ktorá je oveľa väčšia ako naša galaxia: jej priemer je viac ako 300 tisíc svetelných rokov. rokov. Nachádza sa vo vzdialenosti 2,3 milióna sv. rokov od našej galaxie a pozostáva z niekoľkých miliárd hviezd. Spolu s takou obrovskou galaxiou, akou je hmlovina Andromeda, astronómovia poznajú aj trpasličie galaxie (3).

V súhvezdí Lev a Sochár boli objavené takmer guľové galaxie s veľkosťou 3000 svetelných rokov. rokov naprieč. Existujú údaje o lineárnych rozmeroch nasledujúcich veľkorozmerných štruktúr vo vesmíre: hviezdne systémy - 108 km, galaxie obsahujúce asi 1013 hviezd - 3 104 sv. rokov, kopa galaxií (z 50 jasných galaxií) - 107sv. rokov, nadkopy galaxií - 109 sv. rokov. Vzdialenosť medzi kopami galaxií je približne 20 107 sv. rokov.(1).

Označenie galaxií sa zvyčajne uvádza vo vzťahu k príslušnému katalógu: katalógové označenie plus číslo galaxie (NGC2658, kde NGC je nový všeobecný Dreyerov katalóg, 2658 je číslo galaxie v tomto katalógu). V prvých hviezdnych katalógoch boli galaxie zaznamenané chybne ako hmloviny určitej svietivosti. V druhej polovici dvadsiateho storočia. zistilo sa, že klasifikácia Hubbleových galaxií nie je presná: existuje veľké množstvo druhov galaxií, ktoré majú zvláštny tvar. Miestny systém (kopa galaxií) je súčasťou obrovskej nadkopy galaxií, ktorej priemer je 100 miliónov rokov, naša Miestna sústava sa nachádza vo vzdialenosti viac ako 30 miliónov svetelných rokov od stredu tejto superkopy. rokov (1). Moderná astronómia využíva širokú škálu metód na štúdium objektov nachádzajúcich sa vo veľkých vzdialenostiach od pozorovateľa. Veľké miesto v astronomickom výskume zaujíma metóda rádiologických meraní, vyvinutá na začiatku minulého storočia.

hviezdy

Svet hviezd je nezvyčajne rozmanitý. A hoci sú všetky hviezdy horúce gule, podobne ako Slnko, ich fyzikálne vlastnosti sa dosť výrazne líšia.(1) Existujú napríklad hviezdy – obri a nadobri. Veľkosťou sú väčšie ako Slnko.

Okrem obrovských hviezd existujú aj trpasličí hviezdy, ktorých veľkosť je oveľa menšia ako Slnko. Niektorí trpaslíci sú menší ako Zem a dokonca aj Mesiac. U bielych trpaslíkov k termonukleárnym reakciám prakticky nedochádza, sú možné len v atmosfére týchto hviezd, kam vstupuje vodík z medzihviezdneho prostredia. V podstate tieto hviezdy svietia vďaka obrovským zásobám tepelnej energie. Doba ich chladenia je stovky miliónov rokov. Postupne sa biely trpaslík ochladzuje, jeho farba sa mení z bielej na žltú a potom na červenú. Napokon sa zmení na čierneho trpaslíka – mŕtvu studenú malú hviezdu veľkosti Zeme, ktorú z inej planetárnej sústavy nevidieť (3).

Existujú aj neutrónové hviezdy - to sú obrovské atómové jadrá.

Hviezdy majú rôznu povrchovú teplotu – od niekoľkých tisíc až po desaťtisíce stupňov. Podľa toho sa rozlišuje aj farba hviezd. Relatívne "studené" hviezdy s teplotou 3-4 tisíc stupňov sú červené. Naše Slnko s povrchom "zahriatym" až na 6 tisíc stupňov má žltkastú farbu. Najhorúcejšie hviezdy – tie s teplotou nad 12 000 stupňov – sú biele a modrasté.

Hviezdy neexistujú izolovane, ale tvoria systémy. Najjednoduchšie hviezdne systémy - pozostávajú z 2 alebo viacerých hviezd. Hviezdy sa tiež spájajú do ešte väčších skupín – hviezdokôp.

Vek hviezd sa pohybuje v pomerne širokom rozmedzí hodnôt: od 15 miliárd rokov, čo zodpovedá veku vesmíru, až po státisíce najmladších. Existujú hviezdy, ktoré v súčasnosti vznikajú a sú v protohviezdnom štádiu, to znamená, že sa ešte nestali skutočnými hviezdami.

K zrodeniu hviezd dochádza v plynno-prachových hmlovinách pôsobením gravitačných, magnetických a iných síl, vďaka čomu sa vytvárajú nestabilné rovnomernosti a difúzna hmota sa rozpadá na množstvo kondenzátov. Ak takéto zhluky pretrvávajú dostatočne dlho, časom sa zmenia na hviezdy. Je dôležité poznamenať, že proces zrodu nie je samostatnou izolovanou hviezdou, ale hviezdnymi asociáciami.

Hviezda je plazmová guľa. Hlavná hmotnosť (98 – 99 %) viditeľnej hmoty v nám známej časti Vesmíru je sústredená vo hviezdach. Hviezdy sú silné zdroje energie. Najmä život na Zemi vďačí za svoju existenciu energii žiarenia Slnka.

Hviezda je dynamický, smerovo sa meniaci plazmový systém. Počas života hviezdy sa výrazne mení jej chemické zloženie a rozloženie chemických prvkov. V neskorších štádiách vývoja prechádza hviezdna hmota do stavu degenerovaného plynu (v ktorom kvantovo-mechanické pôsobenie častíc na seba výrazne ovplyvňuje jej fyzikálne vlastnosti – tlak, tepelnú kapacitu a pod.) a niekedy neutrónová hmota (pulzary – neutrónové hviezdy, burstery – röntgenové zdroje a pod.).

Hviezdy sa rodia z kozmickej hmoty v dôsledku jej kondenzácie pod vplyvom gravitačných, magnetických a iných síl. Pod vplyvom síl univerzálnej gravitácie sa z oblaku plynu vytvorí hustá guľa - protohviezda, ktorej vývoj prechádza tromi štádiami.

Prvá etapa evolúcie je spojená s oddeľovaním a zhutňovaním kozmickej hmoty. Druhým je rýchla kontrakcia protohviezdy. V určitom okamihu sa tlak plynu vo vnútri protohviezdy zvýši, čo spomaľuje proces jej stláčania, ale teplota vo vnútorných oblastiach je stále nedostatočná na spustenie termonukleárnej reakcie. V tretej fáze sa protohviezda naďalej zmenšuje a jej teplota stúpa, čo vedie k nástupu termonukleárnej reakcie. Tlak plynu vytekajúceho z hviezdy sa vyrovná príťažlivou silou a plynová guľa sa prestane zmenšovať. Vznikne rovnovážny objekt – hviezda. Takáto hviezda je samoregulačný systém. Ak sa teplota vo vnútri nezvýši, hviezda sa nafúkne. Ochladzovanie hviezdy zase vedie k jej následnému stláčaniu a zahrievaniu a urýchľujú sa v nej jadrové reakcie. Tým sa obnoví teplotná rovnováha. Proces premeny protohviezdy na hviezdu trvá milióny rokov, čo je v kozmickom meradle relatívne krátko.

Zrod hviezd v galaxiách prebieha nepretržite. Tento proces tiež kompenzuje prebiehajúcu smrť hviezd. Preto sa galaxie skladajú zo starých a mladých hviezd. Najstaršie hviezdy sú sústredené v guľových hviezdokopách, ich vek je porovnateľný s vekom galaxie. Tieto hviezdy vznikli, keď sa protogalaktický oblak rozpadal na menšie a menšie zhluky. Mladé hviezdy (staré asi 100 tisíc rokov) existujú vďaka energii gravitačnej kontrakcie, ktorá zohreje centrálnu oblasť hviezdy na teplotu 10-15 miliónov K a „spustí“ termonukleárnu reakciu premeny vodíka na hélium. Práve termonukleárna reakcia je zdrojom vlastnej žiary hviezd.

Od okamihu, keď sa spustí termonukleárna reakcia, ktorá mení vodík na hélium, hviezda ako naše Slnko vstupuje do takzvanej hlavnej postupnosti, podľa ktorej sa vlastnosti hviezdy budú v priebehu času meniť: jej svietivosť, teplota, polomer, chemické zloženie a hmotnosť. . Po vyhorení vodíka v centrálnej zóne sa v blízkosti hviezdy vytvorí héliové jadro. Vodíkové termonukleárne reakcie pokračujú, ale iba v tenkej vrstve blízko povrchu tohto jadra. Jadrové reakcie sa presúvajú na perifériu hviezdy. Vyhorené jadro sa začne zmršťovať a vonkajší obal sa roztiahne. Škrupina sa nafúkne do kolosálnej veľkosti, vonkajšia teplota sa zníži a hviezda prejde do štádia červeného obra. Od tohto momentu hviezda vstupuje do poslednej etapy svojho života. Naše Slnko na to čaká približne o 8 miliárd rokov. Zároveň sa jeho rozmery zväčšia na obežnú dráhu Merkúra a možno aj po obežnú dráhu Zeme, takže z terestrických planét nezostane nič (resp. neostanú roztopené kamene).

Červený obor sa vyznačuje nízkou vonkajšou, ale veľmi vysokou vnútornou teplotou. Do termonukleárnych procesov sa zároveň zapájajú čoraz ťažšie jadrá, čo vedie k syntéze chemických prvkov a neustálej strate hmoty červeným obrom, ktorý je vyvrhovaný do medzihviezdneho priestoru. Takže len za jeden rok môže Slnko, ktoré je v štádiu červeného obra, stratiť jednu milióntinu svojej hmotnosti. Len za desať až stotisíc rokov zostane z červeného obra len centrálne héliové jadro a hviezda sa stane bielym trpaslíkom. Biely trpaslík teda dozrieva vo vnútri červeného obra a potom sa zbaví zvyškov škrupiny, povrchových vrstiev, ktoré tvoria planetárnu hmlovinu obklopujúcu hviezdu.

Bieli trpaslíci majú malú veľkosť – ich priemer je ešte menší ako priemer Zeme, hoci ich hmotnosť je porovnateľná so Slnkom. Hustota takejto hviezdy je miliardy krát väčšia ako hustota vody. Kubický centimeter jeho hmoty váži viac ako tonu. Táto látka je však plyn, aj keď obludnej hustoty. Látka, ktorá tvorí bieleho trpaslíka, je veľmi hustý ionizovaný plyn, pozostávajúci z atómových jadier a jednotlivých elektrónov.

U bielych trpaslíkov k termonukleárnym reakciám prakticky nedochádza, sú možné len v atmosfére týchto hviezd, kam vstupuje vodík z medzihviezdneho prostredia. V podstate tieto hviezdy svietia vďaka obrovským zásobám tepelnej energie. Doba ich chladenia je stovky miliónov rokov. Postupne sa biely trpaslík ochladzuje, jeho farba sa mení z bielej na žltú a potom na červenú. Nakoniec sa zmení na čierneho trpaslíka – mŕtvu, studenú, malú hviezdu veľkosti zemegule, ktorú nemožno vidieť z inej planetárnej sústavy.

Hmotnejšie hviezdy sa vyvíjajú trochu inak. Žijú len niekoľko desiatok miliónov rokov. Vodík v nich veľmi rýchlo vyhorí a už za 2,5 milióna rokov sa zmenia na červených obrov. Zároveň v ich héliovom jadre stúpne teplota na niekoľko stoviek miliónov stupňov. Táto teplota umožňuje priebeh reakcií uhlíkového cyklu (fúzia jadier hélia, ktorá vedie k tvorbe uhlíka). Uhlíkové jadro zase môže pripojiť ďalšie jadro hélia a vytvoriť jadro kyslíka, neónu atď. až po kremík. Horiace jadro hviezdy je stlačené a teplota v ňom stúpne na 3 až 10 miliárd stupňov. Za takýchto podmienok kombinované reakcie pokračujú až do vytvorenia železných jadier - najstabilnejšieho chemického prvku v celej sekvencii. Ťažšie chemické prvky – od železa po bizmut vznikajú aj v hĺbkach červených obrov, v procese pomalého zachytávania neutrónov. V tomto prípade sa energia neuvoľňuje, ako pri termonukleárnych reakciách, ale naopak, je absorbovaná. V dôsledku toho sa kompresia hviezdy zrýchľuje (4).

K tvorbe najťažších jadier, ktoré uzatvárajú periodickú tabuľku, pravdepodobne dochádza v obaloch explodujúcich hviezd, pri ich premene na nové alebo supernovové hviezdy, z ktorých sa stávajú nejaké červené obry. V troskovej hviezde je rovnováha narušená, elektrónový plyn už nie je schopný odolávať tlaku jadrového plynu. Nastáva kolaps – katastrofálne stlačenie hviezdy, „vybuchne vo vnútri“. Ak však odpudzovanie častíc alebo akékoľvek iné dôvody stále zastavujú tento kolaps, dôjde k silnému výbuchu - výbuchu supernovy. Zároveň sa do okolitého priestoru vrhá nielen obal hviezdy, ale aj až 90 % jej hmoty, čo vedie k tvorbe plynných hmlovín. V tomto prípade sa svietivosť hviezdy zvýši miliardkrát. Výbuch supernovy bol teda zaznamenaný v roku 1054. V čínskych kronikách bolo zaznamenané, že bola viditeľná cez deň, podobne ako Venuša, 23 dní. V našej dobe astronómovia zistili, že táto supernova zanechala po sebe Krabia hmlovina, ktorá je silným zdrojom rádiovej emisie (5).

Výbuch supernovy je sprevádzaný uvoľnením obrovského množstva energie. V tomto prípade sa rodí kozmické žiarenie, ktoré výrazne zvyšuje prirodzené radiačné pozadie a normálne dávky kozmického žiarenia. Astrofyzici teda vypočítali, že približne raz za 10 miliónov rokov vzplanú v bezprostrednej blízkosti Slnka supernovy, ktoré zväčšia prirodzené pozadie 7000-krát. To je plné najzávažnejších mutácií živých organizmov na Zemi. Okrem toho sa počas výbuchu supernovy vyhodí celý vonkajší plášť hviezdy spolu s „troskami“ nahromadenými v ňom - ​​chemickými prvkami, výsledkami nukleosyntézy. Medzihviezdne médium preto pomerne rýchlo získava všetky v súčasnosti známe chemické prvky ťažšie ako hélium. Hviezdy ďalších generácií, vrátane Slnka, už od počiatku obsahujú vo svojom zložení a v zložení oblaku plynu a prachu, ktorý ich obklopuje, prímes ťažkých prvkov (5).

Planéty a slnečná sústava

Slnečná sústava je sústava hviezd a planét. V našej Galaxii je približne 200 miliárd hviezd, medzi ktorými majú podľa odborníkov aj niektoré hviezdy planéty. Slnečná sústava zahŕňa centrálne teleso, Slnko a deväť planét s ich satelitmi (známych je viac ako 60 satelitov). Priemer slnečnej sústavy je viac ako 11,7 miliardy km. (2).

Na začiatku 21. storočia v slnečnej sústave bol objavený objekt, ktorý astronómovia nazvali Sedna (meno eskimáckej bohyne oceánu). Sedna má priemer 2000 km. Jedna revolúcia okolo Slnka je 10 500 pozemských rokov (7).

Niektorí astronómovia nazývajú tento objekt planétou slnečnej sústavy. Iní astronómovia nazývajú planétami iba vesmírne objekty, ktoré majú centrálne jadro s relatívne vysokou teplotou. Napríklad teplota v strede Jupitera podľa výpočtov dosahuje 20 000 K. Keďže Sedna sa v súčasnosti nachádza vo vzdialenosti asi 13 miliárd km od stredu slnečnej sústavy, informácií o tomto objekte je pomerne málo. V najvzdialenejšom bode obežnej dráhy dosahuje vzdialenosť od Sedny k Slnku obrovskú hodnotu – 130 miliárd km.

Náš hviezdny systém zahŕňa dva pásy malých planét (asteroidov). Prvý sa nachádza medzi Marsom a Jupiterom (obsahuje viac ako 1 milión asteroidov), druhý je za obežnou dráhou planéty Neptún. Niektoré asteroidy majú priemer viac ako 1000 km. Vonkajšie hranice slnečnej sústavy obklopuje takzvaný Oortov oblak, pomenovaný po holandskom astronómovi, ktorý predpokladal existenciu tohto oblaku v minulom storočí. Ako sa astronómovia domnievajú, okraj tohto oblaku najbližšie k slnečnej sústave tvoria ľadové kryhy z vody a metánu (jadrá komét), ktoré sa podobne ako najmenšie planéty otáčajú okolo Slnka vplyvom jeho gravitačnej sily vo vzdialenosti nad 12 miliárd km. Počet takýchto miniatúrnych planét sa pohybuje v miliardách (2).

Slnečná sústava je skupina nebeských telies, ktoré sa veľmi líšia veľkosťou a fyzickou štruktúrou. Táto skupina zahŕňa: Slnko, deväť veľkých planét, desiatky satelitov planét, tisíce malých planét (asteroidov), stovky komét, nespočetné množstvo meteoritov. Všetky tieto telesá sú spojené do jedného systému v dôsledku sily príťažlivosti centrálneho telesa - Slnka. Slnečná sústava je usporiadaný systém, ktorý má svoje vlastné vzorce štruktúry. Jednotný charakter slnečnej sústavy sa prejavuje v tom, že všetky planéty obiehajú okolo Slnka rovnakým smerom a takmer v rovnakej rovine. Slnko, planéty, satelity planét rotujú okolo svojich osí v rovnakom smere, v akom sa pohybujú po svojich trajektóriách. Štruktúra slnečnej sústavy je tiež prirodzená: každá ďalšia planéta je približne dvakrát tak vzdialená od Slnka ako predchádzajúca (2).

Slnečná sústava vznikla asi pred 5 miliardami rokov a Slnko je hviezda druhej generácie. Moderné koncepcie pôvodu planét slnečnej sústavy vychádzajú z toho, že je potrebné brať do úvahy nielen mechanické sily, ale aj iné, najmä elektromagnetické. Predpokladá sa, že to boli elektromagnetické sily, ktoré zohrali rozhodujúcu úlohu pri vzniku slnečnej sústavy (2).

V súlade s modernými koncepciami pôvodný plynový oblak, z ktorého vzniklo Slnko aj planéty, pozostával z ionizovaného plynu, ktorý podliehal vplyvu elektromagnetických síl. Po vytvorení Slnka z obrovského oblaku plynu pomocou koncentrácie zostali malé časti tohto oblaku vo veľmi veľkej vzdialenosti od neho. Gravitačná sila začala priťahovať zvyšný plyn k vytvorenej hviezde – Slnku, no jej magnetické pole zastavilo padajúci plyn na diaľku – práve tam, kde sú planéty. Gravitačná konštanta a magnetické sily ovplyvňovali koncentráciu a zahusťovanie padajúceho plynu a v dôsledku toho vznikli planéty. Keď vznikli najväčšie planéty, rovnaký proces sa opakoval v menšom meradle, čím vznikli sústavy satelitov.

Pri štúdiu slnečnej sústavy existuje niekoľko záhad.

1. Harmónia v pohybe planét. Všetky planéty slnečnej sústavy obiehajú okolo Slnka po eliptických dráhach. Pohyb všetkých planét slnečnej sústavy prebieha v rovnakej rovine, ktorej stred sa nachádza v strednej časti rovníkovej roviny Slnka. Rovina tvorená obežnými dráhami planét sa nazýva rovina ekliptiky.

2. Všetky planéty a Slnko sa otáčajú okolo vlastnej osi. Osi rotácie Slnka a planét, s výnimkou planéty Urán, smerujú, zhruba povedané, kolmo na rovinu ekliptiky. Os Uránu smeruje k rovine ekliptiky takmer rovnobežne, t.j. rotuje ležiac ​​na boku. Ďalšou jeho črtou je, že sa otáča okolo svojej osi iným smerom, ako Venuša, na rozdiel od Slnka a iných planét. Všetky ostatné planéty a Slnko sa otáčajú proti smeru hodín. Urán má 15 mesiacov.

3. Medzi obežnými dráhami Marsu a Jupitera je pás malých planét. Ide o takzvaný pás asteroidov. Malé planéty majú priemer od 1 do 1000 km. Ich celková hmotnosť je menšia ako 1/700 hmotnosti Zeme.

4. Všetky planéty sú rozdelené do dvoch skupín (pozemské a mimozemské). Prvými sú planéty s vysokou hustotou, hlavné miesto v ich chemickom zložení zaujímajú ťažké chemické prvky. Majú malú veľkosť a pomaly sa otáčajú okolo svojej osi. Do tejto skupiny patrí Merkúr, Venuša, Zem a Mars. V súčasnosti existujú názory, že Venuša je minulosťou Zeme a Mars jej budúcnosťou.

Do druhej skupiny patria: Jupiter, Saturn, Urán, Neptún a Pluto. Pozostávajú z ľahkých chemických prvkov, rýchlo sa otáčajú okolo svojej osi, pomaly sa otáčajú okolo Slnka a dostávajú zo Slnka menej žiarivej energie. Nižšie (v tabuľke) sú uvedené údaje o priemernej povrchovej teplote planét na Celziovej stupnici, dĺžke dňa a noci, dĺžke roka, priemere planét slnečnej sústavy a hmotnosti planéta vo vzťahu k hmotnosti Zeme (berie sa ako 1).

Vzdialenosť medzi obežnými dráhami planét sa približne zdvojnásobí pri prechode z každej z nich na ďalšiu - "Pravidlo Titia - Bode", pozorované pri usporiadaní planét.

Pri zvažovaní skutočných vzdialeností planét od Slnka sa ukazuje, že Pluto je v niektorých obdobiach bližšie k Slnku ako Neptún, a preto mení svoje poradové číslo podľa Titius-Bodeho pravidla.

Záhada planéty Venuša. V starovekých astronomických prameňoch Číny, Babylonu, Indie, starých 3,5 tisíc rokov, nie je žiadna zmienka o Venuši. Americký vedec I. Velikovsky v knihe „Colliding Worlds“, ktorá vyšla v 50. rokoch. XX storočia., Predpokladal, že planéta Venuša zaujala svoje miesto len nedávno, počas formovania starovekých civilizácií. Približne raz za 52 rokov sa Venuša priblíži k Zemi na vzdialenosť 39 miliónov km. Počas obdobia veľkej konfrontácie, každých 175 rokov, keď sa všetky planéty zoradia jedna za druhou rovnakým smerom, sa Mars priblíži k Zemi na vzdialenosť 55 miliónov km.

Prostriedky pozorovania objektov vesmíru

Na meranie presnej polohy hviezd na nebeskej sfére sa používajú moderné astronomické prístroje (systematické pozorovania tohto druhu umožňujú študovať pohyby nebeských telies); určiť rýchlosť pohybu nebeských telies po priamke pohľadu (radiálne rýchlosti): vypočítať geometrické a fyzikálne charakteristiky nebeských telies; študovať fyzikálne procesy prebiehajúce v rôznych nebeských telesách; na určenie ich chemického zloženia a na mnohé ďalšie štúdie nebeských objektov, ktorými sa astronómia zaoberá. Všetky informácie o nebeských telesách a iných vesmírnych objektoch sa získavajú štúdiom rôznych žiarení prichádzajúcich z vesmíru, ktorých vlastnosti sú priamo závislé od vlastností nebeských telies a od fyzikálnych procesov prebiehajúcich vo svetovom priestore. V tomto ohľade sú hlavnými prostriedkami astronomických pozorovaní prijímače kozmického žiarenia a predovšetkým teleskopy, ktoré zbierajú svetlo nebeských telies.

V súčasnosti sa používajú tri hlavné typy optických ďalekohľadov: šošovkové teleskopy alebo refraktory, zrkadlové teleskopy alebo reflektory a zmiešané systémy so zrkadlovými šošovkami. Výkon ďalekohľadu priamo závisí od geometrických rozmerov jeho šošovky alebo zrkadla, ktoré zhromažďuje svetlo. Preto sa v posledných rokoch čoraz viac využívajú odrazové ďalekohľady, keďže podľa technických podmienok je možné vyrobiť zrkadlá s podstatne väčšími priemermi ako optické šošovky.

Moderné teleskopy sú veľmi zložité a sofistikované jednotky, pri tvorbe ktorých sa využívajú najnovšie výdobytky elektroniky a automatizácie. Moderná technika umožnila vytvoriť množstvo prístrojov a zariadení, ktoré značne rozšírili možnosti astronomických pozorovaní: televízne teleskopy umožňujú získať jasné obrazy planét na obrazovke, elektrónovo-optické konvertory umožňujú vykonávať pozorovania v r. neviditeľné infračervené lúče a teleskopy s automatickou korekciou kompenzujú vplyv atmosférického rušenia. V posledných rokoch sa čoraz viac rozširujú nové prijímače kozmického žiarenia – rádioteleskopy, ktoré umožňujú nahliadnuť do útrob Vesmíru oveľa ďalej ako najvýkonnejšie optické systémy.

Rádioastronómia, ktorá vznikla začiatkom 30. rokov minulého storočia, výrazne obohatila naše chápanie vesmíru. naše storočie. V roku 1943 sovietski vedci L.I., Mandelstam a N.D. Papaleksi teoreticky zdôvodnil možnosť radaru Mesiaca (10).

Rádiové vlny vyslané človekom dosiahli Mesiac a odrazené od neho sa vrátili na Zem. - obdobie neobyčajne prudkého rozvoja rádioastronómie. Rádiové vlny každoročne priniesli z vesmíru nové úžasné informácie o povahe nebeských telies. Rádioastronómia dnes používa najcitlivejšie prijímače a najväčšie antény. Rádiové teleskopy prenikli do takých hĺbok vesmíru, ktoré zatiaľ zostávajú pre bežné optické teleskopy nedostupné. Pred človekom sa otvoril rádiový priestor – obraz Vesmíru v rádiových vlnách (10).

Existuje aj množstvo astronomických prístrojov, ktoré majú špecifický účel a používajú sa na určité štúdie. Medzi takéto prístroje patrí napríklad teleskop solárnej veže, ktorý postavili sovietski vedci a nainštalovali na Krymskom astrofyzikálnom observatóriu.

V astronomických pozorovaniach sa čoraz viac využívajú rôzne citlivé prístroje, ktoré umožňujú zachytiť tepelné a ultrafialové žiarenie nebeských telies, fixovať okom neviditeľné predmety na fotografickú platňu.

Ďalším krokom v transatmosférických pozorovaniach bolo vytvorenie orbitálnych astronomických observatórií (OAO) na umelých satelitoch Zeme. Takýmito observatóriami sú najmä sovietske orbitálne stanice Saljut. Orbitálne astronomické observatóriá rôzneho typu a účelu sa v praxi pevne udomácnili (9).

V priebehu astronomických pozorovaní sa získavajú série čísel, astrofotografií, spektrogramov a iných materiálov, ktoré musia byť podrobené laboratórnemu spracovaniu pre konečné výsledky. Toto spracovanie sa vykonáva pomocou laboratórnych meracích prístrojov. Pri spracovaní výsledkov astronomických pozorovaní sa využívajú elektronické počítače.

Súradnicové meracie stroje sa používajú na meranie polôh snímok hviezd na astrofotografiách a snímok umelých satelitov vzhľadom na hviezdy na satelitných gramoch. Mikrofotometre sa používajú na meranie sčernenia fotografií nebeských telies a spektrogramov. Dôležitým prístrojom potrebným na pozorovania sú orloj(9).

Problém hľadania mimozemských civilizácií

Rozvoj prírodných vied v druhej polovici 20. storočia, vynikajúce objavy v oblasti astronómie, kybernetiky, biológie, rádiofyziky umožnili preniesť problém mimozemských civilizácií z čisto špekulatívnej a abstraktno-teoretickej do praktickej roviny. Prvýkrát v histórii ľudstva bolo možné uskutočniť hlboký a podrobný experimentálny výskum tohto dôležitého základného problému. Potreba tohto druhu výskumu je daná skutočnosťou, že objavenie mimozemských civilizácií a nadviazanie kontaktu s nimi môže mať obrovský vplyv na vedecký a technologický potenciál spoločnosti, má pozitívny vplyv na budúcnosť ľudstva.

Z hľadiska modernej vedy má predpoklad o možnosti existencie mimozemských civilizácií objektívne základy: ideu materiálnej jednoty sveta; o vývoji, vývoji hmoty ako jej všeobecnej vlastnosti; prírodovedné údaje o pravidelnej, prirodzenej povahe vzniku a vývoja života, ako aj vzniku a vývoja človeka na Zemi; astronomické údaje, že Slnko je typickou, obyčajnou hviezdou v našej Galaxii a neexistujú dôvody na jeho odlíšenie od mnohých iných podobných hviezd; Astronómia zároveň vychádza zo skutočnosti, že vo vesmíre existuje široká škála fyzikálnych podmienok, ktoré môžu v zásade viesť k vzniku najrozmanitejších foriem vysoko organizovanej hmoty.

Hodnotenie možnej prevalencie mimozemských (kozmických) civilizácií v našej Galaxii sa vykonáva podľa Drakeovho vzorca:

Aktuálny dokument neobsahuje žiadne zdroje. N = R x f x n x k x d x q x L

kde N je počet mimozemských civilizácií v Galaxii; R je rýchlosť tvorby hviezd v Galaxii, spriemerovaná za celú dobu jej existencie (počet hviezd za rok); f je podiel hviezd s planetárnymi sústavami; n je priemerný počet planét zahrnutých do planetárnych systémov a ekologicky vhodných pre život; k je podiel planét, na ktorých skutočne vznikol život; d je podiel planét, na ktorých sa po vzniku života vyvinuli jeho inteligentné formy, q je podiel planét, na ktorých inteligentný život dosiahol fázu, ktorá poskytuje možnosť komunikácie s inými svetmi, civilizáciami: L je priemerné trvanie o existencii takýchto mimozemských (kozmických, technických) civilizácií ( 3).

S výnimkou prvej hodnoty (R), ktorá sa vzťahuje na astrofyziku a dá sa vypočítať viac-menej presne (asi 10 hviezd za rok), sú všetky ostatné veličiny veľmi, veľmi neisté, preto ich určujú kompetentní vedci na základe znaleckého posudku, ktoré sú, samozrejme, subjektívne.

Téma kontaktu s mimozemskými civilizáciami je možno jednou z najpopulárnejších v sci-fi literatúre a kinematografii. Spôsobuje to spravidla najväčší záujem fanúšikov tohto žánru, všetkých, ktorí sa zaujímajú o problémy vesmíru. Umelecká predstavivosť tu však musí podliehať strnulej logike racionálnej analýzy. Takáto analýza ukazuje, že sú možné tieto typy kontaktov: priame kontakty, t.j. vzájomné (alebo jednostranné) návštevy; kontakty prostredníctvom komunikačných kanálov; kontakty zmiešaného typu - posielanie automatických sond do mimozemskej civilizácie, ktoré prenášajú prijaté informácie prostredníctvom komunikačných kanálov.

V súčasnosti sú kontakty cez komunikačné kanály skutočne možnými kontaktmi s mimozemskými civilizáciami. Ak je doba šírenia signálu v oboch smeroch t dlhšia ako životnosť civilizácie (t > L), potom môžeme hovoriť o jednosmernom kontakte. Ak t<< 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

Štúdiu mimozemských civilizácií by malo predchádzať nadviazanie tej či onej formy komunikácie s nimi. V súčasnosti existuje viacero smerov hľadania stôp po činnosti mimozemských civilizácií (6).

Po prvé, pátranie po stopách astrologických inžinierskych aktivít mimozemských civilizácií. Tento smer vychádza z predpokladu, že skôr či neskôr technologicky vyspelé civilizácie musia prejsť k premene okolitého kozmického priestoru (vytvorenie umelých satelitov, umelej biosféry a pod.), najmä aby zachytili významnú časť hviezdneho priestoru. energie. Ako ukazujú výpočty, žiarenie hlavnej časti takýchto astrologických inžinierskych štruktúr by sa malo koncentrovať v infračervenej oblasti spektra. Úloha detekcie takýchto mimozemských civilizácií by sa preto mala začať hľadaním lokálnych zdrojov infračerveného žiarenia alebo hviezd s anomálnym prebytkom infračerveného žiarenia. Takýto výskum v súčasnosti prebieha. V dôsledku toho bolo objavených niekoľko desiatok infračervených zdrojov, no zatiaľ nie je dôvod spájať niektorý z nich s mimozemskou civilizáciou.

Po druhé, hľadanie stôp po návšteve mimozemských civilizácií na Zemi. Tento smer vychádza z predpokladu, že pôsobenie mimozemských civilizácií sa mohlo v historickej minulosti prejaviť v podobe návštevy Zeme a takáto návšteva nemohla nezanechať stopy v pamiatkach hmotnej či duchovnej kultúry rôznych národov. Na tejto ceste je veľa príležitostí na rôzne druhy vnemov – ohromujúce „objavy“, kvázi vedecké mýty o kozmickom pôvode jednotlivých kultúr (alebo ich prvkov); tak sa legendy o výstupe svätých do neba nazývajú príbehom astronautov. O ich kozmickom pôvode nesvedčí ani výstavba veľkých kamenných stavieb, ktoré sú dodnes nevysvetliteľné. Napríklad špekulácie tohto druhu okolo obrích kamenných idolov na Veľkonočnom ostrove rozptýlil T. Heyerdahl: potomkovia starovekého obyvateľstva tohto ostrova mu ukázali, ako sa to robí nielen bez zásahu astronautov, ale aj bez akejkoľvek techniky. V tom istom rade je hypotéza, že tunguzský meteorit nebol meteorit alebo kométa, ale mimozemská kozmická loď. Takéto hypotézy a predpoklady je potrebné preskúmať čo najdôkladnejšie (6)

Po tretie, hľadanie signálov od mimozemských civilizácií. Tento problém je v súčasnosti formulovaný predovšetkým ako problém hľadania umelých signálov v rádiových a optických (napríklad vysoko nasmerovaných laserových lúčoch) dosahoch. Najpravdepodobnejšia je rádiová komunikácia. Najdôležitejšou úlohou je preto zvoliť optimálny rozsah vĺn pre takéto spojenie. Analýza ukazuje, že umelé signály sú najpravdepodobnejšie pri vlnách = 21 cm (vodíkové rádiové spojenie), = 18 cm (OH rádiové spojenie), = 1,35 cm (vodné parné rádiové spojenie) alebo na vlnách kombinovaných zo základnej frekvencie s nejakou matematickou konštantou, atď.).

Vážny prístup k hľadaniu signálov z mimozemských civilizácií si vyžaduje vytvorenie stálej služby pokrývajúcej celú nebeskú sféru. Okrem toho by takáto služba mala byť celkom univerzálna - určená na príjem signálov rôznych typov (impulzný, úzkopásmový a širokopásmový). Prvá práca na hľadaní signálov mimozemských civilizácií bola vykonaná v USA v roku 1950. Študovalo sa rádiové vyžarovanie najbližších hviezd (Cetus a Eridanus) pri vlnovej dĺžke 21 cm. sa vykonávali aj v ZSSR. V priebehu výskumu sa dosiahli povzbudivé výsledky. Napríklad v roku 1977 v Spojených štátoch (observatórium Ohio University Observatory) pri prieskume oblohy pri vlnovej dĺžke 21 cm bol zaznamenaný úzkopásmový signál, ktorého charakteristiky naznačovali jeho mimozemský a pravdepodobne umelý pôvod (8 Tento signál však nebolo možné znova zaznamenať a otázka jeho povahy zostala otvorená. Od roku 1972 sa na orbitálnych staniciach vykonávajú prieskumy v optickom dosahu. Diskutovalo sa o projektoch výstavby multizrkadlových ďalekohľadov na Zemi a na Mesiaci, obrích vesmírnych rádioteleskopov a pod.

Hľadanie signálov od mimozemských civilizácií je jednou stránkou kontaktu s nimi. Je tu však aj druhá stránka – odkaz takýmto civilizáciám o našej pozemskej civilizácii. Preto spolu s hľadaním signálov od vesmírnych civilizácií sa robili pokusy vyslať správu mimozemským civilizáciám. V roku 1974 bola z rádioastronomického observatória v Arecibo (Portoriko) odoslaná rádiová správa do guľovej hviezdokopy M-31, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 24 tisíc svetelných rokov od Zeme, obsahujúca kódovaný text o živote a civilizácii na Zemi. (8) . Informačné správy boli tiež opakovane umiestnené na kozmických lodiach, ktorých trajektórie im poskytovali východ za slnečnú sústavu. Samozrejme, je veľmi malá šanca, že tieto správy niekedy dosiahnu svoj cieľ, ale niekde začať treba. Je dôležité, aby ľudstvo nielen vážne myslelo na kontakty s inteligentnými bytosťami z iných svetov, ale už bolo schopné takéto kontakty, aj keď v tej najjednoduchšej forme, nadväzovať.

Kozmické prírodné zdroje žiarenia vedú neustály intenzívny „rádiový prenos“ na vlnách rozsahu metrov. Aby to nevytváralo nepríjemné rušenie, rádiová komunikácia medzi obývanými svetmi musí prebiehať pri vlnových dĺžkach nepresahujúcich 50 cm (11).

Kratšie rádiové vlny (niekoľko centimetrov) nie sú vhodné, pretože tepelné rádiové vyžarovanie planét nastáva práve pri takýchto vlnách a „ruší“ umelú rádiovú komunikáciu. V Spojených štátoch sa diskutuje o projekte na vytvorenie komplexu na príjem mimozemských rádiových signálov pozostávajúceho z tisícky synchrónnych rádioteleskopov inštalovaných vo vzdialenosti 15 km od seba. V podstate je takýto komplex podobný obrovskému parabolickému rádioteleskopu so zrkadlovou plochou 20 km. Realizácia projektu sa očakáva v priebehu nasledujúcich 10-20 rokov. Náklady na plánovanú stavbu sú skutočne astronomické – minimálne 10 miliárd dolárov. Projektovaný komplex rádioteleskopov umožní prijímať umelé rádiové signály v okruhu 1000 svetelných rokov (12).

V poslednom desaťročí medzi vedcami a filozofmi čoraz viac prevláda názor, že ľudstvo je samo, ak nie v celom Vesmíre, tak aspoň v našej Galaxii. Takýto názor zahŕňa najdôležitejšie ideologické závery o zmysle a hodnote pozemskej civilizácie, jej úspechov.

Záver

Vesmír je celý existujúci hmotný svet, neobmedzený v čase a priestore a nekonečne rôznorodý vo formách, ktoré hmota nadobúda v procese svojho vývoja.

Vesmír v najširšom slova zmysle je naše životné prostredie. Dôležitosť praktickej činnosti človeka spočíva v tom, že vo Vesmíre dominujú nezvratné fyzikálne procesy, ktoré sa v čase menia, sú v neustálom vývoji. Človek začal skúmať vesmír, išiel do otvoreného vesmíru. Naše úspechy získavajú čoraz väčší rozsah, globálne a dokonca aj kozmické rozmery. A aby sme mohli brať do úvahy ich okamžité a dlhodobé dôsledky, zmeny, ktoré môžu priniesť do stavu nášho biotopu vrátane vesmíru, musíme študovať nielen pozemské javy a procesy, ale aj vzorce v kozmickom meradle.

Pôsobivý pokrok vedy o vesmíre, iniciovaný veľkou koperníkovskou revolúciou, opakovane viedol k veľmi hlbokým, niekedy radikálnym zmenám vo výskumnej činnosti astronómov a v dôsledku toho aj v systéme vedomostí o štruktúre a vývoji vesmírne objekty. V našej dobe sa astronómia rozvíja obzvlášť rýchlym tempom a rastie každé desaťročie. Tok výnimočných objavov a úspechov ju neodolateľne napĺňa novým obsahom.

Začiatkom 21. storočia čelia vedci novým otázkam o štruktúre vesmíru, odpovede na ktoré dúfajú, že dostanú pomocou urýchľovača – Veľkého hadrónového urýchľovača.

Moderný vedecký obraz sveta je dynamický a rozporuplný. Obsahuje viac otázok ako odpovedí. Ohromuje, desí, mätie, šokuje. Pátranie po poznajúcej mysli nepozná hraníc a v najbližších rokoch nás môžu zavaliť nové objavy a nové nápady.

Bibliografia

1. Naidysh V.M. Pojmy moderných prírodných vied: učebnica \ ed. 2., revidované. a ďalšie - M.: Alfa-M; INFRA-M, 2004. - 622 s.

2. Lavrinenko V.N. Pojmy moderných prírodných vied: učebnica\V.N. Lavrinenko, V.P. Ratniková - M.: 2006. - 317 s.

3. Novinky z astronómie, Vesmír, astronómia, filozofia: vyd. Moskovská štátna univerzita 1988. - 192 s.

4. Danilova V.S., Kozhevnikov N.I. Základné pojmy moderných prírodných vied: učebnica \ M .: Aspect-press, 2000 - 256 s.

5. Karpenkov S.Kh. Moderné prírodné vedy: učebnica \ M. Akademický projekt 2003. - 560 s.

6. Novinky z astronómie, astronautiky, vesmíru. - URL: Universe-news.ru

7. Likhin A. F. Koncepty moderných prírodných vied: učebnica \ TK Welby, Vydavateľstvo Prospekt, 2006. - 264 s.

8. Tursunov A. Filozofia a moderná kozmológia M. \ INFRA-M, 2001, - 458 s.

Astronómia. Lekcia 1.

Astronómia je veda o nebeských telesách (zo starogréckych slov aston - hviezda a nomos - zákon)

Študuje viditeľné a skutočné pohyby a zákony,
určujúce tieto pohyby, tvar, veľkosť, hmotnosť a reliéf
Povrchy, povaha a fyzický stav nebeských telies,
interakciu a ich vývoj.

Skúmanie vesmíru

Počet hviezd v galaxii je v biliónoch. Najpočetnejší
Hviezdy sú trpaslíci s hmotnosťou asi 10-krát menšou ako Slnko. Okrem
jednotlivé hviezdy a ich satelity (planéty), vrátane Galaxie
dvojité a viacnásobné hviezdy, ako aj skupiny hviezd spojených gravitáciou
a pohyb v priestore ako celok, nazývaný hviezdny
klastre. Niektoré z nich možno nájsť na oblohe cez ďalekohľad, a
niekedy aj voľným okom. Takéto zhluky nemajú správne
formuláre; dnes ich je známych viac ako tisíc. hviezdokopy
rozdelené na rozptýlené a guľovité. Na rozdiel od rozptylu hviezd
hviezdokopy pozostávajúce hlavne z hviezd, ktoré patria k hlavným
sekvencie, guľové hviezdokopy obsahujú červenú a žltú
obri a supergianti. Röntgenové prieskumy oblohy
teleskopy namontované na špeciálnych umelých družiciach
Zeme, viedli k objavu röntgenového žiarenia mnohých sférických
klastre.

Štruktúra galaxie

Prevažná väčšina hviezd a difúznej hmoty v Galaxii je
lentikulárny objem. Slnko je vo vzdialenosti asi 10 000 pc od
stred Galaxie, ktorý pred nami ukrývajú oblaky medzihviezdneho prachu. V centre
Galaxia má jadro, ktoré bolo nedávno starostlivo premyslené
skúmané v infračervených, rádiových a röntgenových vlnových dĺžkach.
Nepriehľadné oblaky prachu nám zakrývajú jadro a bránia videniu
a bežné fotografické pozorovania tohto najzaujímavejšieho objektu
Galaxie. Ak by sme sa na galaktický disk mohli pozrieť „zhora“, tak
by našiel obrovské špirálové vetvy,
väčšinou obsahujú najhorúcejšie a najjasnejšie hviezdy, ako aj
masívne oblaky plynu. Základ tvorí kotúč so špirálovými ramenami
plochý subsystém Galaxie. A predmety koncentrujúce sa smerom k jadru
Galaxie a len čiastočne prenikajúce na disk sú sférické.
subsystému. Toto je zjednodušená forma štruktúry Galaxie.

Typy galaxií

1 Špirála. Toto je 30% galaxií. Sú dvojakého druhu. Normálne a
prekrížené.
2 Eliptický. Predpokladá sa, že väčšina galaxií má tvar
sploštená guľa. Medzi nimi sú sférické a takmer ploché. Najviac
najväčšia známa eliptická galaxia je M87 v súhvezdí Panna.
3 Nie je správne. Mnohé galaxie majú členitý tvar bez jasu
výrazný obrys. Medzi ne patrí aj náš Magellanov oblak
miestna skupina.

slnko

Slnko je centrom nášho planetárneho systému, jeho hlavným prvkom, bez ktorého
nebola by na nej žiadna Zem, ani život. Ľudia s pozorovaním hviezd
staroveku. Odvtedy sa naše znalosti o svietidle výrazne rozšírili,
obohatený o množstvo informácií o pohybe, vnútornej štruktúre a
charakter tohto vesmírneho objektu. Štúdium Slnka navyše výrazne prispieva
príspevok k pochopeniu štruktúry vesmíru ako celku, najmä jeho prvkov,
ktoré sú si podstatou a princípmi „práce“ podobné.

slnko

Slnko je objekt, ktorý existuje
podľa ľudských štandardov už veľmi dávno.
Jeho vznik sa začal okolo 5
pred miliardou rokov. Potom na mieste
Slnečná sústava bola obrovská
molekulárny oblak.
Pod vplyvom gravitačných síl to začalo
objavujú sa turbulencie, podobne ako na zemi
tornáda. V strede jedného z nich je látka (v
bol to väčšinou vodík) začal kondenzovať,
a pred 4,5 miliardami rokov mladý
hviezda, ktorá po dlhom čase
obdobie dostalo názov Slnko.
Okolo neho sa postupne začalo formovať
planét - náš kútik vesmíru začal
zoznámiť sa s moderným
ľudský druh. -

žltý trpaslík

Slnko nie je jedinečný objekt. Patrí do triedy žltých trpaslíkov,
relatívne malé hviezdy hlavnej postupnosti. Termín
„služby“ pridelenej takýmto orgánom je približne 10 miliárd
rokov. Na pomery priestoru je to dosť málo. Teraz naše svietidlo, môžete
povedzme, v rozkvete života: ešte nie starý, už nie mladý - dopredu
o pol života viac.

Štruktúra slnka

Svetelný rok

Svetelný rok je vzdialenosť, ktorú svetlo prejde za jeden rok. Medzinárodná astronomická
únia poskytla vysvetlenie pre svetelný rok - to je vzdialenosť, ktorú svetlo prechádza vo vákuu, bez neho
účasť gravitácie pre juliánsky rok. Juliánsky rok sa rovná 365 dňom. Toto je dešifrovanie
používaná vo vedeckej literatúre. Ak si vezmeme odbornú literatúru, tak tam je odstup
vypočítané v parsekoch alebo kilo- a megaparsekoch.
Do roku 1984 bol svetelný rok vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za jeden tropický rok.
Nová definícia sa líši od tej starej len o 0,002 %. Zvláštny rozdiel medzi definíciami
č.
Existujú konkrétne údaje, ktoré určovali vzdialenosť svetelných hodín, minút, dní atď.
Svetelný rok je 9 460 800 000 000 km,
mesiac - 788 333 miliónov km.,
týždeň - 197 083 miliónov km.,
deň - 26 277 miliónov km,
hodina - 1 094 miliónov km.,
minúta - asi 18 miliónov km.,
druhý - asi 300 tisíc km.

Galaxia v súhvezdí Panny

Pannu je najlepšie vidieť v
skoro na jar, konkrétne v marci -
apríla, kedy prechádza na juh
časť horizontu. Vďaka
súhvezdie
Má
impozantný
rozmerov, je v ňom Slnko
viac ako mesiac - od 16
septembra do 30. októbra. Na
antické hviezdne atlasy Panna
reprezentované ako dievča s kláskom
pšenica v pravej ruke. Nie však
každý
schopný
rozoznať
v
chaotický rozptyl hviezd
takýto obraz. Avšak, nájsť
súhvezdie Panna na oblohe to tak nie je
ťažké. Obsahuje hviezdu
prvej magnitúdy, vďaka svetlu
svetlo, ktoré Panna ľahko dokáže
hľadať medzi inými súhvezdiami.

Hmlovina Andromeda

Najväčšia galaxia najbližšie k Mliečnej dráhe.
Obsahuje približne 1 bilión hviezd, čo je 2,5-5 krát viac
Mliečna dráha. Nachádza sa v súhvezdí Andromeda a je vzdialený
od Zeme vo vzdialenosti 2,52 milióna sv. rokov. Rovina galaxie je naklonená
k priamke pohľadu pod uhlom 15°, jeho zdanlivá veľkosť je 3,2 × 1,0°, viditeľné
magnitúda - +3,4m.

mliečna dráha

Mliečna dráha je špirálová galaxia
typu. Zároveň má skokan v podobe obrovskej
hviezdny systém prepojený
gravitačné sily. Verí sa, že Milky
Cesta existuje už viac ako trinásť miliárd
rokov. Toto je obdobie, počas ktorého sa
Galaxia vytvorila asi 400 miliárd súhvezdí
a hviezdy, ktorých veľkosť je viac ako tisíc
plynné hmloviny, zhluky a oblaky. Formulár
Mliečna dráha je jasne viditeľná na mape vesmíru. O
pri pohľade na to je jasné, že
zhluk hviezd je disk, priemer
čo sa rovná 100 000 svetelným rokom (jeden taký
svetelný rok je desať biliónov
kilometre). Hrúbka hviezdokopy je 15 tisíc,
a hĺbka je asi 8 tisíc svetelných rokov. Koľko váži
Mliečna dráha? Toto (definícia jeho hmotnosti je veľmi
náročná úloha) nie je možné vypočítať
možné. Ťažkosť spočíva v definovaní
masy tmavej hmoty, ktoré nevstupujú do
interakcia s elektromagnetickým žiarením. Tu
prečo astronómovia nedokážu definitívne odpovedať
táto otázka. Existujú však hrubé odhady
podľa ktorého je hmotnosť Galaxie vo vnútri
500 až 3000 miliárd hmotností Slnka

Jadro Mliečnej dráhy

Táto časť Mliečnej dráhy sa nachádza v súhvezdí Strelca. Jadro obsahuje zdroj netepelného
žiarenie s teplotou asi desať miliónov stupňov. V strede tejto časti
Mliečna dráha obsahuje pečať nazývanú „vydutina“. Je to celý reťazec starých hviezd
ktorý sa pohybuje po predĺženej obežnej dráhe. Pre väčšinu týchto nebeských telies už životný cyklus prebieha
prichádza ku koncu. V strede jadra Mliečnej dráhy je supermasívna čierna
diera. Tento kus vesmíru, ktorého hmotnosť sa rovná hmotnosti troch miliónov sĺnk,
má silnú gravitáciu. Okolo nej sa točí ďalšia čierna diera, len menšia
veľkosť. Takýto systém vytvára také silné gravitačné pole, že
v blízkosti sa súhvezdia a hviezdy pohybujú po veľmi neobvyklých trajektóriách. blízko centra
Mliečna dráha má iné vlastnosti. Vyznačuje sa teda veľkým zhlukom hviezd.
Okrem toho je vzdialenosť medzi nimi stokrát menšia ako vzdialenosť pozorovaná na periférii.
vzdelanie.
Jadro Mliečnej dráhy

Späť dopredu

Pozor! Ukážka snímky slúži len na informačné účely a nemusí predstavovať celý rozsah prezentácie. Ak vás táto práca zaujala, stiahnite si plnú verziu.

Typ lekcie: hodina štúdia a primárne upevňovanie nových poznatkov.

Cieľ: Formovanie predstáv o štruktúre vesmíru a mieste planéty Zem vo vesmíre.

Úlohy: Vzdelávacie: uviesť študentov do kozmológie, predstaviť nesystémové jednotky merania používané v kozmológii, predstaviť vek a veľkosť vesmíru, predstaviť pojem galaxie, predstaviť typy galaxií, vytvoriť si predstavu o kopách galaxií, typoch galaxií hviezdokopy, vznik hmlovín vo vesmíre, zaviesť pomocou spektrálnej analýzy v kozmológii poznatky o fenoméne červeného posunu spektrálnych čiar v spektrách galaxií, o Dopplerovom jave, o Hubbleovom zákone, zaviesť Veľký tresk Teória, zaviesť koncept kritickej hustoty hmoty.

Vzdelávacie: podporovať výchovu k mravným vlastnostiam, tolerantnému postoju ku všetkým obyvateľom našej planéty a zodpovednosti za bezpečnosť života na planéte Zem.

Vzdelávacie: podporovať zvýšenie záujmu o štúdium odboru "Fyzika", podporovať rozvoj logického myslenia (analýza, zovšeobecňovanie získaných poznatkov).

Počas vyučovania

I. Organizačný moment.

Snímky 1-2

Pred študentmi sa stanovia ciele hodiny, vyzdvihne sa priebeh hodiny a konečné výsledky jej realizácie.

II. Motivácia výchovno-vzdelávacej činnosti.

Poznanie štruktúry a vývoja Vesmíru pomáha uvedomiť si miesto každého z nás na tomto svete a zodpovednosť, ktorá na nás leží za bezpečnosť života a našej jedinečnej planéty pre budúce generácie ľudí.

III. Aktualizácia znalostí.

Frontálny prieskum

1. Ako sa volá hviezda najbližšia k planéte Zem? (Slnko)
2. Koľko planét je v slnečnej sústave? (Osem)
3. Aké sú názvy planét v slnečnej sústave? (Ortuť, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn, Urán, Neptún)
4. Aká je vzdialenosť od Slnka k planéte Zem v slnečnej sústave? (Planéta Zem je tretia planéta od Slnka)

IV. Prezentácia nového materiálu.

Snímky 3-5. kozmológia. Nesystémové merné jednotky. Vek a veľkosť vesmíru.

„Vesmír je pojem, ktorý v astronómii a filozofii nemá striktnú definíciu. Delí sa na dva zásadne odlišné entity: špekulatívny (filozofický) a materiálny, prístupný pozorovaniu v súčasnosti alebo v dohľadnej dobe. Podľa tradície sa prvý nazýva Vesmír a druhý - astronomický vesmír alebo Metagalaxia. Dnes sa zoznámime so štruktúrou astronomického vesmíru. A určíme miesto našej planéty Zem vo vesmíre. "Vesmír je predmetom štúdia kozmológie."

Vzdialenosti a hmotnosti objektov vo vesmíre sú veľmi veľké. Kozmológia používa nesystémové jednotky merania. 1 svetelný rok(1 St. G.) - vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za 1 rok vo vákuu - 9,5 * 10 15 m; 1 astronomická jednotka(1 AU) - priemerná vzdialenosť od Zeme k Slnku (priemerný polomer zemskej obežnej dráhy) - 1,5 * 10 11 m; 1 parsek(1 ks) - vzdialenosť, z ktorej je priemerný polomer zemskej obežnej dráhy (rovnajúci sa 1 AU), kolmý na zornú čiaru, viditeľný pod uhlom jednej oblúkovej sekundy (1") - 3 * 10 16 m; 1 slnečná hmotnosť(1 M o) - 2 * 10 30 kg.

Vedci určili vek a veľkosť vesmíru. Vek vesmíru t=1,3 * 10 10 rokov. Polomer vesmíru R=1,3 * 10 10 sv.l.

Snímky 6-19. Galaxie. Typy galaxií. zhluky galaxií.

Začiatkom 20. storočia sa ukázalo, že takmer všetka viditeľná hmota vo vesmíre je sústredená v obrovských ostrovoch hviezdneho plynu s charakteristickou veľkosťou niekoľkých kpc. Tieto „ostrovy“ sa stali známymi ako galaxie.

galaxie sú veľké hviezdne systémy, v ktorých sú hviezdy navzájom spojené gravitačnými silami. Existujú galaxie obsahujúce bilióny hviezd. „Táto skupina galaxií sa nazýva Stephanovo kvinteto. Na kozmickom tanci sa však zúčastňujú len štyri galaxie z tejto skupiny, ktoré sa od nás nachádzajú 300 miliónov svetelných rokov, pričom sa teraz k sebe približujú a potom od seba vzďaľujú. Nájsť ho je celkom jednoduché. Štyri interagujúce galaxie majú žltkastú farbu a majú skrútené slučky a chvosty tvarované ničivými prílivovými gravitačnými silami. Modrá galaxia v ľavom hornom rohu obrázku je oveľa bližšie ako ostatné, len 40 miliónov svetelných rokov od nás.“

Existujú rôzne typy galaxií: eliptické, špirálové a nepravidelné.

Eliptické galaxie tvoria asi 25 % z celkového počtu galaxií s vysokou svietivosťou.

Eliptické galaxie majú tvar kruhov alebo elipsy, jasnosť postupne klesá od stredu k periférii, nerotujú, majú málo plynu a prachu, M 10 13 M o . Pred vami je eliptická galaxia M87 v súhvezdí Panna.

Špirálové galaxie svojím vzhľadom pripomínajú dve dosky naskladané na seba alebo bikonvexnú šošovku. Majú halo aj masívny hviezdny disk. Centrálna časť disku, ktorá je viditeľná ako opuch, sa nazýva vydutie. Tmavý pás pozdĺž disku je nepriehľadná vrstva medzihviezdneho média, medzihviezdneho prachu. Tvar plochého disku je spôsobený rotáciou. Existuje hypotéza, že počas formovania galaxie odstredivé sily bránia pretogalaktickému mraku zrútiť sa v smere kolmom na os rotácie. Plyn je sústredený v určitej rovine – tak vznikli disky galaxií.

Špirálové galaxie sa skladajú z jadra a niekoľkých špirálových ramien alebo vetiev, vetiev siahajúcich priamo z jadra. Špirálové galaxie rotujú, majú veľa plynu a prachu, M 10 12 M?

„Americká letecká a kozmická agentúra NASA spustila svoj vlastný účet na sieti Instagram, kde sú zverejnené fotografie s pohľadmi na Zem a ďalšie kúty vesmíru. Ohromujúce fotografie z Hubbleovho teleskopu, najslávnejšieho Veľkého observatória NASA, vám umožňujú vidieť veci, ktoré ľudské oko nikdy nevidelo. Doteraz nevidené vzdialené galaxie a hmloviny, umierajúce a znovuzrodené hviezdy ohromujú predstavivosť svojou rozmanitosťou a posúvajú sen o vzdialených cestách. Úžasné krajiny hviezdneho prachu a oblakov plynu odhaľujú pred nami tajomné fenomény ohromujúcej krásy.“ Pred vami je jedna z najkrajších špirálových galaxií v súhvezdí Coma Berenices.

V 20. rokoch. V 20. storočí sa ukázalo, že špirálové hmloviny sú obrovské hviezdne systémy podobné našej Galaxii a sú od nej vzdialené milióny svetelných rokov. V roku 1924 Hubble a Ritchie rozložili špirálové ramená hmlovín v Andromede a Triangulum na hviezdy. Zistilo sa, že tieto „extragalaktické hmloviny“ sú od nás niekoľkonásobne ďalej, ako je priemer sústavy Mliečnej dráhy. Tieto systémy sa začali nazývať galaxie analogicky s našimi. „Stredne veľká galaxia M33 sa tiež nazýva galaxia Triangulum podľa súhvezdia, v ktorom sa nachádza. Má asi 4-krát menší polomer ako naša galaxia Mliečna dráha a galaxia Andromeda. M33 je blízko Mliečnej dráhy a je dobre viditeľná s dobrým ďalekohľadom.“

„Galaxia Andromeda je z obrovských galaxií najbližšie k našej Mliečnej dráhe. S najväčšou pravdepodobnosťou naša galaxia vyzerá približne rovnako ako táto. Stovky miliárd hviezd, ktoré tvoria galaxiu Andromeda, spolu vytvárajú viditeľnú difúznu žiaru. Jednotlivé hviezdy na obrázku sú v skutočnosti hviezdy v našej Galaxii, oveľa bližšie ako vzdialený objekt.“

„Pri pozorovaní hviezdnej oblohy ďaleko od veľkých miest, za bezmesačnej noci, je na nej jasne viditeľný široký svetelný pás – Mliečna dráha. Mliečna dráha sa tiahne ako striebristý pás cez obe hemisféry a uzatvára sa do hviezdneho prstenca. Pozorovania preukázali, že všetky hviezdy tvoria obrovský hviezdny systém (galaxiu). Galaxia obsahuje dva hlavné subsystémy vnorené jeden do druhého: halo (jej hviezdy sú sústredené smerom k stredu galaxie) a hviezdny disk („dve platne zložené na okrajoch“). „Slnečná sústava je súčasťou galaxie Mliečna dráha. Sme vo vnútri galaxie, takže je pre nás ťažké predstaviť si jej vzhľad, ale vo vesmíre je mnoho ďalších podobných galaxií a z nich môžeme posúdiť našu Mliečnu dráhu.“ Galaxia Mliečna dráha pozostáva z jadra v strede galaxie a troch špirálových ramien.

"Štúdie distribúcie hviezd, plynu a prachu ukázali, že naša galaxia Mliečna dráha je plochý systém so špirálovou štruktúrou." Naša galaxia je obrovská. Priemer disku galaxie je asi 30 pc (100 000 ly); hrúbka - asi 1 000 St. l.

V našej galaxii je asi 100 miliárd hviezd. Priemerná vzdialenosť medzi hviezdami v galaxii je asi 5 sv. rokov. Stred galaxie sa nachádza v súhvezdí Strelca. „Astronómovia v súčasnosti starostlivo študujú stred našej galaxie. Pozorovania pohybu jednotlivých hviezd v blízkosti stredu galaxie ukázali, že tam sa na malej ploche s rozmermi porovnateľnými s veľkosťou slnečnej sústavy sústreďuje neviditeľná hmota, ktorej hmotnosť prevyšuje hmotnosť Slnka o 2 mil. krát. To naznačuje existenciu masívnej čiernej diery v strede galaxie. Galaxia Mliečna dráha sa točí okolo stredu galaxie. Slnko vykoná jednu revolúciu okolo stredu galaxie za 200 miliónov rokov.

Príkladmi nepravidelných galaxií sú Veľký Magellanov oblak a Malý Magellanov oblak, nám najbližšie galaxie, viditeľné voľným okom na južnej pologuli oblohy v blízkosti Mliečnej dráhy. Tieto dve galaxie sú satelitmi našej galaxie.

Nepravidelným galaxiám chýba jasne definované jadro, žiadna rotačná symetria a približne polovicu hmoty v nich tvorí medzihviezdny plyn. Pri skúmaní oblohy ďalekohľadmi bolo objavených veľa nepravidelných, roztrhaných galaxií, podobných Magellanovým mrakom.

„V jadrách niektorých galaxií prebiehajú prudké procesy; takéto galaxie sa nazývajú aktívne galaxie. V galaxii M87 v súhvezdí Panna dochádza k vyvrhovaniu hmoty rýchlosťou 3000 km/s, hmotnosť tohto vyvrhnutia je Táto galaxia sa ukázala ako silný zdroj rádiovej emisie. Ešte silnejším zdrojom rádiového vyžarovania sú kvazary. Kvazary sú tiež silnými zdrojmi infračerveného, ​​röntgenového a gama žiarenia. Ale veľkosti kvazarov sa ukázali byť malé, asi 1 AU. Kvazary nie sú hviezdy; sú to jasné a vysoko aktívne galaktické jadrá vzdialené miliardy svetelných rokov od Zeme. „V strede kvazaru je supermasívna čierna diera, ktorá do seba nasáva hmotu – hviezdy, plyn a prach. Hmota pádom do čiernej diery vytvára obrovský disk, v ktorom sa trením a pôsobením slapových síl zahrieva na gigantické teploty.“ „Webová stránka Hubbleovho teleskopu zverejnila pravdepodobne jednu z najdetailnejších fotografií kvazaru. Toto je jeden z najznámejších kvazarov, 3C 273, ktorý sa nachádza v súhvezdí Panna. Stal sa prvým otvoreným objektom svojho druhu; začiatkom 60. rokov 20. storočia ho objavil astronóm Alan Sandage. "Quasar 3C 273 je najjasnejší a jeden z najbližších kvazarov: jeho vzdialenosť je asi 2 miliardy svetelných rokov a vďaka svojej brilantnosti je viditeľný v amatérskom ďalekohľade."

Galaxie sú zriedka jediné. 90 % galaxií je sústredených v zhlukoch, ktoré zahŕňajú desiatky až niekoľko tisíc členov. Priemerný priemer kopy galaxií je 5 Mpc, priemerný počet galaxií v zhluku je 130. „Miestna skupina galaxií, ktorých rozmery sú 1,5 Mpc, zahŕňa našu Galaxiu, galaxiu Andromeda M31, galaxiu Triangulum M33, Veľký Magellanov oblak (LMC), Malý Magellanov oblak (MMO) – spolu 35 galaxií spojených vzájomnou gravitáciou. Galaxie Miestnej skupiny sú spojené spoločnou gravitáciou a pohybujú sa okolo spoločného ťažiska v súhvezdí Panna.“

Snímky 21-23. hviezdokopy.

V galaxii je každá tretia hviezda dvojitá, existujú sústavy troch a viacerých hviezd. Známe sú aj zložitejšie objekty – hviezdokopy.

Otvorené hviezdokopy sa nachádzajú v blízkosti galaktickej roviny. Pred vami je hviezdokopa Plejády. Modrý opar, ktorý sprevádza Plejády, je rozptýlený prach, ktorý odráža svetlo hviezd.

Guľové hviezdokopy sú najstaršími útvarmi v našej Galaxii, ich vek je od 10 do 15 miliárd rokov a je porovnateľný s vekom vesmíru. Zlé chemické zloženie a predĺžené dráhy, po ktorých sa v Galaxii pohybujú, naznačujú, že guľové hviezdokopy vznikli počas éry vzniku samotnej Galaxie. Guľové hviezdokopy výrazne vynikajú na pozadí hviezd vďaka značnému počtu hviezd a jasnému guľovitému tvaru. Priemer guľových hviezdokôp sa pohybuje od 20 do 100 ks. M = 104 106 M?

Snímky 24-29. Medzihviezdna hmota. hmloviny.

Okrem hviezd, kozmického žiarenia (protónov, elektrónov a atómových jadier chemických prvkov), ktoré sa pohybujú rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, galaxie obsahujú plyn a prach. Plyn a prach sú v galaxii rozmiestnené veľmi nerovnomerne. Okrem riedkych prachových oblakov sú pozorované husté tmavé prachové oblaky. Keď sú tieto husté oblaky osvetlené jasnými hviezdami, odrážajú ich svetlo a potom vidíme hmloviny.

„Tím Hubbleovho teleskopu vydáva každý rok úžasnú fotografiu na oslavu výročia vypustenia vesmírneho teleskopu 24. apríla 1990. V roku 2013 predstavili svetu fotografiu známej hmloviny Konská hlava, ktorá sa nachádza v súhvezdí Orion, 1500 svetelných rokov od Zeme.

„Jasná hmlovina Lagúna obsahuje mnoho rôznych astronomických objektov. Medzi mimoriadne zaujímavé objekty patrí jasná otvorená hviezdokopa a niekoľko aktívnych oblastí tvorby hviezd.

„Farebná hmlovina Trifid vám umožňuje skúmať kozmické kontrasty. Tiež známy ako M20, leží asi 5 000 svetelných rokov ďaleko v súhvezdí Strelca bohatom na hmloviny. Veľkosť hmloviny je asi 40 sv. l."

„Zatiaľ nie je známe, čo osvetľuje túto hmlovinu. Obzvlášť záhadný je jasný oblúk v tvare obráteného V, ktorý označuje horný okraj medzihviezdnych oblakov prachu v blízkosti stredu snímky. Táto strašidelná hmlovina obsahuje malú oblasť tvorby hviezd vyplnenú tmavým prachom. Prvýkrát bol videný na infračervených snímkach, ktoré urobil satelit IRAS v roku 1983. Tu je zobrazená pozoruhodná snímka, ktorú urobil Hubblov vesmírny teleskop. Aj keď ukazuje veľa nových detailov, dôvod vzniku jasného a jasného oblúka sa nepodarilo zistiť.

Celková hmotnosť prachu je len 0,03 % celkovej hmotnosti galaxie. Jeho celková svietivosť je 30% svietivosti hviezd a úplne určuje vyžarovanie galaxie v infračervenej oblasti. Teplota prachu 15-25 K.

Snímky 30-33. Aplikácia spektrálnej analýzy. Červený posun. Dopplerov efekt. Hubbleov zákon.

Svetlo galaxií je celkové svetlo miliárd hviezd a plynu. Na štúdium fyzikálnych vlastností galaxií používajú astronómovia metódy spektrálnej analýzy . Spektrálna analýza- fyzikálna metóda na kvalitatívne a kvantitatívne stanovenie atómového a molekulového zloženia látky, založená na štúdiu jej spektra. Astronómovia používajú metódu spektrálnej analýzy na určenie chemického zloženia objektov a rýchlosti ich pohybu.

V roku 1912 americký astronóm Slipher objavil v spektrách vzdialených galaxií posun čiar smerom k červenému koncu. „Tento jav sa nazýva červený posun. V tomto prípade sa pomer posunu spektrálnej čiary k vlnovej dĺžke ukázal byť rovnaký pre všetky čiary v spektre danej galaxie. Postoj , kde je vlnová dĺžka spektrálnej čiary pozorovaná v laboratóriu, charakterizuje červený posun“.

„V súčasnosti akceptovaná interpretácia tohto javu súvisí s Dopplerovým efektom. Posun spektrálnych čiar na červený koniec spektra je spôsobený pohybom (odstránením) vyžarujúceho objektu (galaxie) rýchlosťou v v smere od pozorovateľa. Pri malých červených posunoch (z) možno rýchlosť galaxie zistiť pomocou Dopplerovho vzorca: , kde c je rýchlosť svetla vo vákuu“.

V roku 1929 Hubble zistil, že celý systém galaxií sa rozširuje. „Podľa spektier galaxií sa zistilo, že od nás „utekajú“ rýchlosťou vúmerné vzdialenosti ku galaxii:

v= H r, kde H = 2,4 * 10 -18 s -1 je Hubbleova konštanta, r je vzdialenosť ku galaxii (m)“.

Snímky 34-38. Teória veľkého tresku. Kritická hustota hmoty.

Objavila sa teória rozpínajúceho sa vesmíru, podľa ktorej náš vesmír vznikol zo superhustého stavu v priebehu grandióznej explózie a jeho expanzia pokračuje aj v našej dobe. Asi pred 13 miliardami rokov bola všetka hmota Metagalaxie sústredená v malom objeme. Hustota látky bola veľmi vysoká. Tento stav hmoty sa nazýva „singulár“. Expanzia v dôsledku „výbuchu“ („pop“) viedla k zníženiu hustoty látky. Začali sa formovať galaxie a hviezdy.

Existuje kritická hodnota hustoty hmoty, od ktorej závisí povaha jej pohybu. Kritická hodnota hustoty látky kr sa vypočíta podľa vzorca:

kde H \u003d 2,4 * 10 -18 s -1 je Hubbleova konštanta, G \u003d 6,67 * 10 -11 (N * m 2) / kg 2 je gravitačná konštanta. Dosadením číselných hodnôt dostaneme kr =10 -26 kg/m 3 . O< кр - расширение Вселенной. При >cr - kompresia vesmíru. Priemerná hustota hmoty vo vesmíre = 3 * 10 -28 kg/m 3 .

Človek sa vždy snaží spoznávať svet okolo seba. Štúdium vesmíru sa práve začalo. Zostáva ešte veľa vedieť. Ľudstvo je len na samom začiatku cesty štúdia vesmíru a jeho tajomstiev. „Reprezentujúc vesmír ako celý okolitý svet, okamžite ho robíme jedinečným a jedinečným. A zároveň sa pripravujeme o možnosť opísať ho z hľadiska klasickej mechaniky: vesmír pre svoju jedinečnosť nemôže s ničím interagovať, je to systém systémov, a preto také pojmy ako hmotnosť, tvar, veľkosť vo vzťahu k nemu strácajú význam. Namiesto toho sa musíme uchýliť k jazyku termodynamiky a používať také pojmy ako hustota, tlak, teplota, chemické zloženie.

Pre podrobnejšie oboznámenie sa s týmito informáciami môžete použiť nasledujúce zdroje:

jeden). fyzika. 11. ročník: učebnica. pre všeobecné vzdelanie Inštitúcie: základné a profilové. úrovne / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. chagurin; vyd. IN AND. Nikolaev, N.A. Parfentiev. - 19. vyd. - M .: Vzdelávanie, 2010. - 399 s., Ľ. chorý. - (Klasický kurz). – ISBN 978-5-09-022777-3.;

štyri). http://www.adme.ru

Adresa nášho domova vo Vesmíre: Vesmír, Miestna skupina galaxií, Galaxia Mliečna dráha, Slnečná sústava, Planéta Zem – tretia planéta od Slnka.

Milujeme našu planétu a vždy ju budeme chrániť!

V. Primárne upevnenie vedomostí.

Frontálny prieskum

• Ako sa volá veda, ktorá študuje štruktúru a vývoj vesmíru? (kozmológia)
• Aké mimosystémové meracie jednotky sa používajú v kozmológii? (svetelný rok, astronomická jednotka, parsek, slnečná hmotnosť)
• Aká vzdialenosť sa nazýva svetelný rok? (vzdialenosť prejdená svetlom za jeden rok)

VI. Samostatná práca.

Študenti sú vyzvaní, aby samostatne vyriešili problém: Priemerná hustota hmoty vo vesmíre = 3 * 10 -28 kg/m 3 . Vypočítajte kritickú hodnotu hustoty hmoty a porovnajte ju s priemernou hustotou hmoty vo vesmíre. Analyzujte výsledok a urobte záver o tom, či sa vesmír rozširuje alebo zmršťuje.

VII. Reflexia.

Študenti sú vyzvaní, aby zhodnotili prácu učiteľa a svoju vlastnú prácu na hodine nakreslením pozitívnych alebo negatívnych emotikonov na hárky papiera vydané učiteľom.

VIII. Domáca úloha.

Odseky 124, 125, 126 Ústne odpovedzte na otázky na stranách 369, 373.

Literatúra:

1. fyzika. 11. ročník: učebnica. pre všeobecné vzdelanie Inštitúcie: základné a profilové. úrovne / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. chagurin; vyd. IN AND. Nikolaev, N.A. Parfentiev. - 19. vyd. - M .: Vzdelávanie, 2010. - 399 s., Ľ. chorý. - (Klasický kurz). – ISBN 978-5-09-022777-3.
2. http://en.wikipedia.org
3. http://www.adme.ru