Presentation av galaxsystemet och universums storskaliga struktur. Lektionspresentation "universums struktur och utveckling". Virgo Constellation Galaxy

Vad vet vi om universum, hur är kosmos? Universum är en gränslös värld som är svår att förstå av det mänskliga sinnet, som verkar overkligt och icke-materiellt. Faktum är att vi är omgivna av materia, gränslösa i rum och tid, kapabla att ta olika former. För att försöka förstå den sanna skalan av yttre rymden, hur universum fungerar, universums struktur och evolutionens processer, måste vi korsa tröskeln till vår egen världsbild, se på världen omkring oss från en annan vinkel, från insidan.

En titt på de stora vidderna av rymden från jorden

Bildandet av universum: första stegen

Rymden som vi observerar genom teleskop är bara en del av stjärnuniversumet, den så kallade Megagalaxen. Parametrarna för Hubbles kosmologiska horisont är kolossala - 15-20 miljarder ljusår. Dessa data är ungefärliga, eftersom universum ständigt expanderar under evolutionsprocessen. Universums expansion sker genom spridning av kemiska element och kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning. Universums struktur förändras ständigt. I rymden uppstår galaxhopar, universums objekt och kroppar är miljarder stjärnor som bildar element i det nära rymden - stjärnsystem med planeter och satelliter.

Var är början? Hur uppstod universum? Förmodligen är universums ålder 20 miljarder år. Det är möjligt att hett och tätt protomater blev källan till kosmisk materia, vars kluster exploderade vid ett visst ögonblick. De minsta partiklarna som bildades som ett resultat av explosionen spreds i alla riktningar, och fortsätter att röra sig bort från epicentret i vår tid. Big Bang-teorin, som nu dominerar det vetenskapliga samfundet, är den mest exakta beskrivningen av universums bildandeprocess. Ämnet som uppstod till följd av en kosmisk katastrof var en heterogen massa bestående av de minsta instabila partiklarna som, kolliderande och spridande, började interagera med varandra.

Big Bang är en teori om universums ursprung, som förklarar dess bildande. Enligt denna teori fanns det initialt en viss mängd materia, som, som ett resultat av vissa processer, exploderade med kolossal kraft och spred en massa av mamma i det omgivande rummet.

En tid senare, enligt kosmiska standarder - ett ögonblick, enligt jordisk kronologi - miljoner år, har scenen för materialisering av rymden kommit. Vad är universum gjort av? Dispergerad materia började koncentreras till proppar, stora och små, på vars plats de första elementen i universum senare började dyka upp, enorma gasmassor - barnkammaren för framtida stjärnor. I de flesta fall förklaras processen för bildning av materiella objekt i universum av fysikens och termodynamikens lagar, men det finns ett antal punkter som ännu inte kan förklaras. Till exempel varför i en del av rymden den expanderande substansen är koncentrerad mer, medan i en annan del av universum materian är mycket sällsynt. Svar på dessa frågor kan endast erhållas när mekanismen för bildandet av rymdobjekt, stora som små, blir tydlig.

Nu förklaras universums bildningsprocess av verkan av universums lagar. Gravitationsinstabilitet och energi i olika områden utlöste bildandet av protostjärnor, som i sin tur, under påverkan av centrifugalkrafter och gravitation, bildade galaxer. Med andra ord, medan materien fortsatte och fortsätter att expandera, började kompressionsprocesser under påverkan av gravitationskrafter. Partiklar av gasmoln började koncentreras runt det imaginära centrumet och bildade så småningom en ny tätning. Byggmaterialet i denna gigantiska byggarbetsplats är molekylärt väte och helium.

Universums kemiska beståndsdelar är det primära byggnadsmaterialet från vilket bildningen av universums föremål därefter fortsatte.

Vidare börjar termodynamikens lag fungera, processerna för sönderfall och jonisering aktiveras. Molekyler av väte och helium bryts upp till atomer, av vilka kärnan i en protostjärna bildas under påverkan av gravitationskrafter. Dessa processer är universums lagar och har tagit formen av en kedjereaktion, som äger rum i alla avlägsna hörn av universum, och fyller universum med miljarder, hundratals miljarder stjärnor.

Evolution of the Universe: Höjdpunkter

Idag, i vetenskapliga kretsar, finns det en hypotes om cykliciteten hos de stater från vilka universums historia är vävd. Efter att ha uppstått som ett resultat av en explosion av protomater blev gasansamlingar en plantskola för stjärnor, som i sin tur bildade många galaxer. Men efter att ha nått en viss fas börjar materia i universum sträva efter sitt ursprungliga, koncentrerade tillstånd, d.v.s. Explosionen och den efterföljande expansionen av materia i rymden följs av kompression och en återgång till ett supertät tillstånd, till utgångspunkten. Därefter upprepar allt sig, födseln följs av finalen och så vidare i många miljarder år, i oändlighet.

Början och slutet av universum i enlighet med den cykliska karaktären av universums utveckling

Men efter att ha utelämnat ämnet om bildandet av universum, vilket förblir en öppen fråga, bör vi gå vidare till universums struktur. Tillbaka på 30-talet av XX-talet blev det klart att yttre rymden är uppdelad i regioner - galaxer, som är enorma formationer, var och en med sin egen stjärnpopulation. Galaxer är dock inte statiska objekt. Utvidgningshastigheten för galaxer från universums imaginära centrum förändras ständigt, vilket framgår av konvergensen av vissa och avlägsnandet av andra från varandra.

Alla dessa processer, ur synvinkeln av jordelivets varaktighet, varar mycket långsamt. Ur vetenskapens och dessa hypotesers synvinkel sker alla evolutionära processer snabbt. Konventionellt kan universums utveckling delas in i fyra stadier - epoker:

• hadron era;
• lepton eran;
• foton era;
• stellar era.

Kosmisk tidsskala och universums utveckling, enligt vilken utseendet på rymdobjekt kan förklaras

I det första skedet koncentrerades all materia i en stor kärndroppen, bestående av partiklar och antipartiklar, kombinerade i grupper - hadroner (protoner och neutroner). Förhållandet mellan partiklar och antipartiklar är ungefär 1:1,1. Sedan kommer processen för förintelse av partiklar och antipartiklar. De återstående protonerna och neutronerna är byggnadsmaterialet som universum bildas av. Varaktigheten av hadron-eran är försumbar, bara 0,0001 sekunder - perioden för den explosiva reaktionen.

Vidare, efter 100 sekunder, börjar processen för syntes av element. Vid en temperatur på en miljard grader bildas väte- och heliummolekyler i processen för kärnfusion. Hela denna tid fortsätter ämnet att expandera i rymden.

Från detta ögonblick börjar ett långt, från 300 tusen till 700 tusen år, skede av rekombination av kärnor och elektroner, vilket bildar väte- och heliumatomer. I det här fallet observeras en minskning av ämnets temperatur, och strålningsintensiteten minskar. Universum blir transparent. Väte och helium som bildas i kolossala mängder, under påverkan av gravitationskrafter, förvandlar det primära universum till en gigantisk byggarbetsplats. Efter miljontals år börjar stjärnepoken - som är processen för bildandet av protostjärnor och de första protogalaxerna.

Denna uppdelning av evolutionen i stadier passar in i modellen av det heta universum, vilket förklarar många processer. De sanna orsakerna till Big Bang, mekanismen för materiens expansion förblir oförklarade.

Universums struktur och struktur

Med bildandet av vätgas börjar stjärntiden för universums utveckling. Väte under påverkan av gravitationen ackumuleras i enorma ansamlingar, blodproppar. Massan och densiteten för sådana hopar är kolossala, hundratusentals gånger större än massan av själva den bildade galaxen. Den ojämna fördelningen av väte, som observerades i det inledande skedet av universums bildande, förklarar skillnaderna i storlekarna på de bildade galaxerna. Där det borde ha varit en maximal ansamling av vätgas bildades megagalaxer. Där koncentrationen av väte var försumbar, dök mindre galaxer upp, som vårt stjärnhem, Vintergatan.

Den version enligt vilken universum är en startslutpunkt runt vilken galaxer kretsar i olika utvecklingsstadier

Från och med detta ögonblick tar universum emot de första formationerna med tydliga gränser och fysiska parametrar. Dessa är inte längre nebulosor, ansamlingar av stjärngas och kosmiskt damm (explosionsprodukter), protokluster av stjärnmateria. Dessa är stjärnländer, området som är enormt när det gäller det mänskliga sinnet. Universum blir fullt av intressanta kosmiska fenomen.

Ur synvinkeln av vetenskapliga motiveringar och den moderna modellen av universum, bildades galaxer först som ett resultat av gravitationskrafternas inverkan. Materien förvandlades till en kolossal universell bubbelpool. Centripetalprocesser säkerställde den efterföljande fragmenteringen av gasmoln i kluster, som blev födelseplatsen för de första stjärnorna. Protogalaxer med en snabb rotationsperiod förvandlades till spiralgalaxer med tiden. Där rotationen var långsam, och processen med komprimering av materia huvudsakligen observerades, bildades oregelbundna galaxer, oftare elliptiska. Mot denna bakgrund ägde mer grandiosa processer rum i universum - bildandet av superkluster av galaxer, som nära berör varandra med sina kanter.

Superkluster är många grupper av galaxer och galaxhopar i universums storskaliga struktur. Inom 1 miljard St. år finns det cirka 100 superkluster

Från det ögonblicket blev det klart att universum är en enorm karta, där kontinenter är kluster av galaxer, och länder är megagalaxer och galaxer som bildades för miljarder år sedan. Var och en av formationerna består av ett kluster av stjärnor, nebulosor, ansamlingar av interstellär gas och stoft. Men hela denna befolkning är bara 1% av den totala volymen av universella formationer. Galaxernas huvudmassa och volym upptas av mörk materia, vars natur inte är möjlig att ta reda på.

Universums mångfald: klasser av galaxer

Genom insatser från den amerikanske astrofysikern Edwin Hubble har vi nu universums gränser och en tydlig klassificering av galaxerna som bebor det. Klassificeringen baserades på de strukturella egenskaperna hos dessa jätteformationer. Varför har galaxer olika former? Svaret på denna och många andra frågor ges av Hubble-klassificeringen, enligt vilken universum består av galaxer i följande klasser:

• spiral;
• elliptisk;
• oregelbundna galaxer.

De förra inkluderar de vanligaste formationerna som fyller universum. Karakteristiska egenskaper hos spiralgalaxer är närvaron av en tydligt definierad spiral som roterar runt en ljus kärna eller tenderar till en galaktisk bro. Spiralgalaxer med en kärna betecknas med symbolerna S, medan objekt med en central stapel har beteckningen redan SB. Denna klass inkluderar även vår Vintergatans galax, i vars centrum kärnan är separerad av en lysande stapel.

En typisk spiralgalax. I mitten syns tydligt en kärna med en bro från vars ändar spiralarmar utgår.

Liknande formationer är utspridda över hela universum. Den spiralgalax som ligger närmast oss, Andromeda, är en jätte som snabbt närmar sig Vintergatan. Den största representanten för denna klass som vi känner till är jättegalaxen NGC 6872. Diametern på den galaktiska skivan av detta monster är cirka 522 tusen ljusår. Detta objekt ligger på ett avstånd av 212 miljoner ljusår från vår galax.

Nästa vanliga klass av galaktiska formationer är elliptiska galaxer. Deras beteckning i enlighet med Hubble-klassificeringen är bokstaven E (elliptisk). Till formen är dessa formationer ellipsoider. Trots att det finns många liknande objekt i universum är elliptiska galaxer inte särskilt uttrycksfulla. De består huvudsakligen av släta ellipser som är fyllda med stjärnhopar. Till skillnad från galaktiska spiraler innehåller ellipser inte ansamlingar av interstellär gas och kosmiskt damm, vilket är de viktigaste optiska effekterna av att visualisera sådana objekt.

En typisk representant för denna klass, känd idag, är en elliptisk ringnebulosa i stjärnbilden Lyra. Detta objekt är beläget på ett avstånd av 2100 ljusår från jorden.

Vy över den elliptiska galaxen Centaurus A genom CFHT-teleskopet

Den sista klassen av galaktiska objekt som befolkar universum är oregelbundna eller oregelbundna galaxer. Hubble-klassificeringsbeteckningen är det latinska tecknet I. Huvuddraget är en oregelbunden form. Sådana föremål har med andra ord inte tydliga symmetriska former och ett karakteristiskt mönster. I sin form liknar en sådan galax en bild av universellt kaos, där stjärnhopar alternerar med moln av gas och kosmiskt damm. På universums skala är oregelbundna galaxer ett frekvent fenomen.

I sin tur är oregelbundna galaxer uppdelade i två undertyper:

• Oregelbundna galaxer av subtyp I har en komplex oregelbunden struktur, en hög tät yta, som kännetecknas av ljusstyrka. Ofta är en sådan kaotisk form av oregelbundna galaxer resultatet av kollapsade spiraler. Ett typiskt exempel på en sådan galax är de stora och små magellanska molnen;
• Oregelbundna galaxer av subtyp II har en låg yta, en kaotisk form och är inte särskilt ljusa. På grund av minskningen av ljusstyrkan är sådana formationer svåra att upptäcka i universums vidd.

Det stora magellanska molnet är den oregelbundna galaxen som ligger närmast oss. Båda formationerna är i sin tur Vintergatans satelliter och kan snart (om 1-2 miljarder år) absorberas av ett större föremål.

Den oregelbundna galaxen Det stora magellanska molnet är en satellit för vår Vintergatans galax.

Trots att Edwin Hubble ganska exakt placerade galaxerna i klasser är denna klassificering inte idealisk. Vi skulle kunna uppnå fler resultat om vi inkluderade Einsteins relativitetsteori i processen att känna till universum. Universum representeras av en mängd olika former och strukturer, som var och en har sina egna karakteristiska egenskaper och egenskaper. På senare tid har astronomer kunnat upptäcka nya galaktiska formationer som beskrivs som mellanliggande objekt mellan spiral- och elliptiska galaxer.

Vintergatan är den mest kända delen av universum för oss.

Två spiralarmar, symmetriskt placerade runt mitten, utgör huvuddelen av galaxen. Spiraler består i sin tur av ärmar som smidigt flyter in i varandra. I korsningen mellan Skyttens och Cygnus armar ligger vår sol, belägen från centrum av Vintergatans galax på ett avstånd av 2,62 10¹⁷ km. Spiralgalaxernas spiraler och armar är hopar av stjärnor som ökar i täthet när de närmar sig det galaktiska centrumet. Resten av massan och volymen av galaktiska spiraler är mörk materia, och endast en liten del står för interstellär gas och kosmiskt stoft.

Solens position i Vintergatans armar, platsen för vår galax i universum

Tjockleken på spiralerna är cirka 2 tusen ljusår. Hela denna lagerkaka är i konstant rörelse och roterar med en enorm hastighet på 200-300 km/s. Ju närmare galaxens centrum, desto högre rotationshastighet. Det kommer att ta solen och vårt solsystem 250 miljoner år att göra en fullständig revolution runt Vintergatans centrum.

Vår galax består av en biljon stjärnor, stora och små, supertunga och medelstora. Den tätaste stjärnhopen i Vintergatan är Skyttens arm. Det är i denna region som den maximala ljusstyrkan för vår galax observeras. Den motsatta delen av den galaktiska cirkeln, tvärtom, är mindre ljus och dåligt särskiljbar genom visuell observation.

Den centrala delen av Vintergatan representeras av en kärna, vars dimensioner förmodligen är 1000-2000 parsecs. I detta ljusaste område av galaxen är det maximala antalet stjärnor koncentrerat, som har olika klasser, sina egna utvecklingsvägar och evolution. I grund och botten är dessa gamla supertunga stjärnor som befinner sig i slutskedet av Main Sequence. Bekräftelse på närvaron av Vintergatans åldrande centrum är närvaron i denna region av ett stort antal neutronstjärnor och svarta hål. I själva verket är mitten av spiralskivan i en spiralgalax ett supermassivt svart hål, som, likt en gigantisk dammsugare, suger in himlaobjekt och verklig materia.

Det supermassiva svarta hålet i den centrala delen av Vintergatan är platsen där alla galaktiska objekt dör.

När det gäller stjärnhopar lyckades forskare idag klassificera två typer av hopar: sfäriska och öppna. Förutom stjärnhopar består Vintergatans spiraler och armar, precis som alla andra spiralgalaxer, av spridd materia och mörk energi. Eftersom materia är en konsekvens av Big Bang, befinner sig materia i ett mycket sällsynt tillstånd, vilket representeras av försyltade interstellära gas- och dammpartiklar. Den synliga delen av materien representeras av nebulosor, som i sin tur är uppdelade i två typer: planetariska och diffusa nebulosor. Den synliga delen av nebulosornas spektrum förklaras av brytningen av ljuset från stjärnor, som utstrålar ljus inuti spiralen i alla riktningar.

Det är i denna kosmiska soppa som vårt solsystem finns. Nej, vi är inte de enda i denna enorma värld. Liksom solen har många stjärnor sina egna planetsystem. Hela frågan är hur man upptäcker avlägsna planeter, om avstånden även inom vår galax överskrider varaktigheten av existensen av någon intelligent civilisation. Tid i universum mäts med andra kriterier. Planeter med sina satelliter är de minsta objekten i universum. Antalet sådana föremål är oöverskådligt. Var och en av dessa stjärnor som är i det synliga området kan ha sina egna stjärnsystem. Det är i vår makt att bara se de planeter som finns närmast oss. Vad som händer i grannskapet, vilka världar som finns i andra armar av Vintergatan, och vilka planeter som finns i andra galaxer, förblir ett mysterium.

Kepler-16 b är en exoplanet runt dubbelstjärnan Kepler-16 i stjärnbilden Cygnus

Slutsats

Med bara en ytlig uppfattning om hur universum såg ut och hur det utvecklas, har en person bara tagit ett litet steg mot att förstå och förstå universums skala. De storslagna dimensioner och skalor som forskare har att göra med idag tyder på att den mänskliga civilisationen bara är ett ögonblick i denna bunt av materia, rum och tid.

Modell av universum i enlighet med konceptet om närvaron av materia i rymden, med hänsyn till tid

Studiet av universum går från Kopernikus till våra dagar. Först utgick forskarna från den heliocentriska modellen. Faktum är att det visade sig att kosmos inte har ett riktigt centrum och all rotation, rörelse och rörelse sker enligt universums lagar. Trots att det finns en vetenskaplig förklaring till de pågående processerna är universella föremål indelade i klasser, typer och typer, ingen kropp i rymden liknar en annan. Storleken på himlakroppar är ungefärliga, liksom deras massa. Placeringen av galaxer, stjärnor och planeter är villkorad. Poängen är att det inte finns något koordinatsystem i universum. När vi observerar rymden gör vi en projektion på hela den synliga horisonten, och betraktar vår jord som en nollreferenspunkt. I själva verket är vi bara en mikroskopisk partikel, förlorad i universums oändliga vidder.

Universum är ett ämne där alla objekt existerar i nära relation till rum och tid

På samma sätt som att binda till dimensioner bör tid i universum betraktas som huvudkomponenten. Ursprunget och åldern för rymdobjekt låter dig göra en bild av världens födelse, för att belysa stadierna av universums utveckling. Systemet vi har att göra med är nära kopplat till tidsramar. Alla processer som sker i rymden har cykler - början, bildning, transformation och slutlig, åtföljd av döden av ett materiellt föremål och övergången av materia till ett annat tillstånd.

Introduktion

Huvudsak

1. Kosmologi

2. Universums struktur:

2.1. Metagalaxi

2.2 Galaxer

2.3.Stjärnor

2.4Planet och solsystem

3. Medel för att observera objekt i universum

4. Problemet med att söka efter utomjordiska civilisationer

Slutsats

Introduktion

Universum är det mest globala objektet i megavärlden, gränslöst i tid och rum. Enligt moderna idéer är det en enorm, gränslös sfär. Det finns vetenskapliga hypoteser om ett "öppet", det vill säga ett "ständigt expanderande" universum, såväl som ett "stängt", det vill säga ett "pulserande" universum. Båda hypoteserna finns i flera varianter. Det krävs dock mycket grundlig forskning tills en eller annan av dem övergår i en mer eller mindre välgrundad vetenskaplig teori.

Universum på olika nivåer, från villkorligt elementarpartiklar till gigantiska superkluster av galaxer, kännetecknas av struktur. Universums struktur är föremål för studier av kosmologi, en av naturvetenskapens viktiga grenar, belägen i korsningen av många naturvetenskaper: astronomi, fysik, kemi, etc. Universums moderna struktur är resultatet av kosmisk evolution, under vilken galaxer bildades från protogalaxer, stjärnor från protostjärnor, protoplanetära moln - planeter.

Kosmologi

Kosmologi är en astrofysisk teori om strukturen och dynamiken i Metagalaxy, som inkluderar en viss förståelse för hela universums egenskaper.

Själva termen "kosmologi" kommer från två grekiska ord: kosmos - universum och logos - lag, lära. I sin kärna är kosmologi en gren av naturvetenskap som använder prestationer och metoder för astronomi, fysik, matematik och filosofi. Den naturvetenskapliga grunden för kosmologi är astronomiska observationer av galaxen och andra stjärnsystem, den allmänna relativitetsteorin, fysiken för mikroprocesser och höga energitätheter, relativistisk termodynamik och ett antal andra senaste fysikaliska teorier.

Många bestämmelser i modern kosmologi verkar fantastiska. Begreppen universum, oändligheten, Big Bang är inte mottagliga för visuell fysisk perception; sådana objekt och processer kan inte fångas direkt. På grund av denna omständighet får man intrycket att vi talar om något övernaturligt. Men ett sådant intryck är vilseledande, eftersom kosmologins funktion är av mycket konstruktiv karaktär, även om många av dess bestämmelser visar sig vara hypotetiska.

Modern kosmologi är en gren av astronomi som kombinerar data från fysik och matematik, såväl som universella filosofiska principer, därför är det en syntes av vetenskaplig och filosofisk kunskap. En sådan syntes inom kosmologi är nödvändig, eftersom reflektioner över universums ursprung och struktur är empiriskt svåra att testa och oftast existerar i form av teoretiska hypoteser eller matematiska modeller. Kosmologiska studier utvecklas vanligtvis från teori till praktik, från modell till experiment, och här blir de initiala filosofiska och allmänvetenskapliga attityderna av stor betydelse. Av denna anledning skiljer sig kosmologiska modeller avsevärt från varandra - de är ofta baserade på motsatta initiala filosofiska principer. I sin tur påverkar eventuella kosmologiska slutsatser också allmänna filosofiska idéer om universums struktur, d.v.s. förändra människans grundläggande idéer om världen och sig själv.

Den moderna kosmologins viktigaste postulat är att naturlagarna, fastställda på grundval av studier av en mycket begränsad del av universum, kan extrapoleras till mycket bredare regioner, och i slutändan till hela universum. Kosmologiska teorier skiljer sig åt beroende på vilka fysiska principer och lagar de bygger på. Modeller byggda på deras grund bör möjliggöra verifiering för den observerade regionen av universum, och slutsatserna av teorin bör bekräftas av observationer eller i alla fall inte motsäga dem.

Universums struktur

Metagalaxi

En metagalaxi är en del av universum som är tillgänglig för studier med astronomiska medel. Den består av hundratals miljarder galaxer, som var och en roterar runt sin axel och samtidigt sprider sig från varandra med hastigheter från 200 till 150 000 km. sek(2).

En av de viktigaste egenskaperna hos Metagalaxy är dess ständiga expansion, vilket framgår av "expansionen" av galaxhopar. Bevis på att kluster av galaxer rör sig bort från varandra är "rödförskjutningen" i galaxernas spektra och upptäckten av kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning (extragalaktisk bakgrundsstrålning motsvarande en temperatur på cirka 2,7 K) (1).

En viktig konsekvens följer av Metagalaxens expansion: förr var avstånden mellan galaxerna mindre. Och om vi tar med i beräkningen att själva galaxerna förr var utvidgade och glesa gasmoln, så är det uppenbart att för miljarder år sedan stängdes gränserna för dessa moln och bildade ett enda homogent gasmoln som ständigt expanderade.

En annan viktig egenskap hos Metagalaxy är den likformiga fördelningen av materia i den (vars största del är koncentrerad till stjärnorna). I sitt nuvarande tillstånd är Metagalaxy homogen på en skala av cirka 200 Mpc. Det är osannolikt att hon var så här tidigare. Redan i början av Metagalaxyns expansion kunde materiens heterogenitet mycket väl existera. Sökandet efter spår av heterogeniteten i de tidigare tillstånden i Metagalaxen är ett av de viktigaste problemen inom extragalaktisk astronomi (2).

Homogeniteten hos Metagalaxen (och universum) måste också förstås i den meningen att de strukturella elementen i avlägsna stjärnor och galaxer, de fysiska lagarna som de lyder, och fysiska konstanter, uppenbarligen, är desamma överallt med en hög grad av noggrannhet, dvs. samma som i vår region av Metagalaxy, inklusive jorden. En typisk galax hundra miljoner ljusår bort ser i princip likadan ut som vår. Atomspektra, därför, kemins och atomfysikens lagar där är identiska med dem som antagits på jorden. Denna omständighet gör det möjligt att med tillförsikt utvidga fysikens lagar som upptäckts i det terrestra laboratoriet till bredare regioner av universum.

Idén om Metagalaxis homogenitet bevisar återigen att jorden inte intar någon privilegierad position i universum. Naturligtvis verkar jorden, solen och galaxen viktiga och exceptionella för oss människor, men de är inte så för universum som helhet.

Enligt moderna idéer kännetecknas Metagalaxyn av en cellulär (nätverk, porös) struktur. Dessa representationer är baserade på data från astronomiska observationer, som visade att galaxer inte är jämnt fördelade, utan är koncentrerade nära cellgränserna, inom vilka det nästan inte finns några galaxer. Dessutom har enorma volymer av rymden hittats där inga galaxer ännu har hittats.

Om vi ​​inte tar separata sektioner av Metagalaxen, utan dess storskaliga struktur som helhet, så är det uppenbart att det i denna struktur inte finns några speciella platser eller riktningar som sticker ut på något sätt, och ämnet är relativt jämnt fördelat.

Åldern för Metagalaxy är nära universums ålder, eftersom bildandet av dess struktur faller på perioden efter separationen av materia och strålning. Enligt moderna data uppskattas åldern på Metagalaxy till 15 miljarder år. Forskare tror att åldern för galaxerna som bildades i ett av de inledande stadierna av expansionen av Metagalaxi också är nära detta.

galaxer

En galax är en samling stjärnor i en linsformad volym. De flesta stjärnorna är koncentrerade i denna volyms symmetriplan (galaktiska planet), en mindre del är koncentrerad i en sfärisk volym (galaktisk kärna).

Förutom stjärnor inkluderar galaxer interstellär materia (gaser, damm, asteroider, kometer), elektromagnetiska fält, gravitationsfält och kosmisk strålning. Solsystemet ligger nära det galaktiska planet i vår galax. För en marklevande observatör smälter stjärnorna som koncentrerar sig i det galaktiska planet samman till den synliga bilden av Vintergatan.

Den systematiska studien av galaxer började i början av förra seklet, då instrument installerades på teleskop för spektralanalys av stjärnors ljusemissioner.

Den amerikanske astronomen E. Hubble utvecklade en metod för att klassificera de galaxer som han kände till vid den tiden, med hänsyn till deras observerade form. I hans klassificering urskiljs flera typer (klasser) av galaxer, som var och en har undertyper eller underklasser. Han bestämde också den ungefärliga procentuella fördelningen av observerade galaxer: elliptiska till formen (cirka 25 %), spiralformade (cirka 50 %), linsformade (cirka 20 %) och speciella (oregelbundet formade) galaxer (cirka 5 %) (2).

Elliptiska galaxer har en rumslig form av en ellipsoid med olika grader av kompression. De är de enklaste i strukturen: fördelningen av stjärnor minskar jämnt från mitten.

Oregelbundna galaxer har inte en uttalad form, de saknar en central kärna.

Spiralgalaxer presenteras i form av en spiral, inklusive spiralarmar. Detta är den mest talrika typen av galaxer som vår galax tillhör - Vintergatan.

Vintergatan är tydligt synlig en månlös natt. Det verkar vara en samling lysande nebulösa massor som sträcker sig från ena sidan av horisonten till den andra och består av cirka 150 miljarder stjärnor. Till formen liknar den en tillplattad boll. I dess centrum finns kärnan, från vilken flera spiralformade stjärngrenar sträcker sig. Vår galax är extremt stor: från den ena kanten till den andra färdas en ljusstråle omkring 100 000 jordår. De flesta av dess stjärnor är koncentrerade i en gigantisk skiva som är cirka 1500 ljusår tjock. På ett avstånd av cirka 2 miljoner ljusår från oss finns den närmaste galaxen till oss - Andromeda-nebulosan, som i sin struktur liknar Vintergatan, men avsevärt överstiger den i storlek.  Vår galax, Andromeda-nebulosan, tillsammans med andra angränsande stjärnsystem, bildar den lokala gruppen av galaxer. Solen ligger på ett avstånd av cirka 30 tusen ljusår från galaxens centrum.

Idag är det känt att galaxer kombineras till stabila strukturer (kluster och superkluster av galaxer). Astronomer känner till ett moln av galaxer med en densitet på 220 032 galaxer per kvadratgrad. Vår galax är en del av ett kluster av galaxer som kallas det lokala systemet.

Det lokala systemet inkluderar vår galax, Andromedagalaxen, spiralgalaxen från konstellationen Triangulum och 31 andra stjärnsystem. Diametern på detta system är 7 miljoner ljusår. Denna sammanslutning av galaxer inkluderar Andromeda-nebulosan, som är mycket större än vår galax: dess diameter är mer än 300 tusen sv. år. Den ligger på ett avstånd av 2,3 miljoner sv. år från vår galax och består av flera miljarder stjärnor. Tillsammans med en så enorm galax som Andromeda-nebulosan känner astronomer till dvärggalaxer (3).

I konstellationerna Lejonet och Skulptören upptäcktes nästan sfäriska galaxer med en storlek på 3000 ljusår. år över. Det finns data om de linjära dimensionerna av följande storskaliga strukturer i universum: stjärnsystem - 108 km, galaxer som innehåller cirka 1013 stjärnor - 3 104 sv. år, ett kluster av galaxer (av 50 ljusa galaxer) - 107sv. år, superkluster av galaxer - 109 sv. år. Avståndet mellan galaxhopar är ungefär 20 107 sv. år.(1).

Beteckningen på galaxer ges vanligtvis i förhållande till motsvarande katalog: katalogbeteckning plus galaxnummer (NGC2658, där NGC är den nya allmänna Dreyer-katalogen, 2658 är galaxnumret i denna katalog) I de första stjärnkatalogerna registrerades galaxer felaktigt som nebulosor med en viss ljusstyrka. Under andra hälften av nittonhundratalet. det visade sig att klassificeringen av Hubble-galaxer inte är korrekt: det finns ett stort antal varianter av galaxer som är speciella till formen. Det lokala systemet (galaxkluster) är en del av en gigantisk superkluster av galaxer, vars diameter är 100 miljoner år, vårt lokala system ligger på ett avstånd av mer än 30 miljoner ljusår från centrum av denna superkluster. år(1). Modern astronomi använder ett brett utbud av metoder för att studera föremål som befinner sig på stora avstånd från observatören. En stor plats inom astronomisk forskning upptas av metoden för radiologiska mätningar, utvecklad i början av förra seklet.

Stjärnor

Stjärnornas värld är ovanligt mångfaldig. Och även om alla stjärnor är heta bollar, liknande solen, skiljer sig deras fysiska egenskaper ganska markant.(1) Det finns till exempel stjärnor - jättar och superjättar. De är större än solen i storlek.

Förutom jättestjärnor finns det även dvärgstjärnor, mycket mindre än solen i storlek. Vissa dvärgar är mindre än jorden och till och med månen. Hos vita dvärgar sker praktiskt taget inte termonukleära reaktioner, de är endast möjliga i atmosfären av dessa stjärnor, där väte från det interstellära mediet kommer in. I grund och botten lyser dessa stjärnor på grund av de enorma reserverna av termisk energi. Deras nedkylningstid är hundratals miljoner år. Gradvis svalnar den vita dvärgen, dess färg ändras från vit till gul och sedan till röd. Slutligen förvandlas den till en svart dvärg - en död kall liten stjärna av jordens storlek, som inte kan ses från ett annat planetsystem (3).

Det finns också neutronstjärnor - dessa är enorma atomkärnor.

Stjärnor har olika yttemperaturer – från flera tusen till tiotusentals grader. Följaktligen särskiljs också stjärnornas färg. Relativt "kalla" stjärnor med en temperatur på 3-4 tusen grader är röda. Vår sol med en yta "uppvärmd" upp till 6 tusen grader, har en gulaktig färg. De hetaste stjärnorna - de med temperaturer över 12 000 grader - är vita och blåaktiga.

Stjärnor existerar inte isolerade, utan bildar system. De enklaste stjärnsystemen - består av 2 eller fler stjärnor. Stjärnor kombineras också till ännu större grupper - stjärnhopar.

Stjärnornas ålder varierar över ett ganska brett spektrum av värden: från 15 miljarder år, motsvarande universums ålder, till hundratusentals av de yngsta. Det finns stjärnor som håller på att bildas och befinner sig i protostellärstadiet, det vill säga att de ännu inte har blivit riktiga stjärnor.

Stjärnornas födelse sker i gas-dammnebulosor under inverkan av gravitationskrafter, magnetiska och andra krafter, på grund av vilka instabila enhetligheter bildas och diffus materia bryts upp i ett antal kondensationer. Om sådana klumpar kvarstår tillräckligt länge förvandlas de till stjärnor med tiden. Det är viktigt att notera att födelseprocessen inte är en separat isolerad stjärna, utan stjärnföreningar.

Stjärnan är en plasmaboll. Huvudmassan (98-99%) av synlig materia i den del av universum som vi känner till är koncentrerad i stjärnor. Stjärnor är kraftfulla energikällor. I synnerhet livet på jorden har sin existens att tacka solens strålningsenergi.

En stjärna är ett dynamiskt, riktningsföränderligt plasmasystem. Under en stjärnas liv förändras dess kemiska sammansättning och fördelning av kemiska element avsevärt. I de senare stadierna av utvecklingen övergår stjärnmateria till ett tillstånd av degenererad gas (där den kvantmekaniska påverkan av partiklar på varandra avsevärt påverkar dess fysikaliska egenskaper - tryck, värmekapacitet, etc.), och ibland neutronmateria (pulsarer - neutronstjärnor, bursters - röntgenkällor, etc.).

Stjärnor föds från kosmisk materia som ett resultat av dess kondensation under påverkan av gravitationskrafter, magnetiska och andra krafter. Under påverkan av den universella gravitationens krafter bildas en tät boll från ett gasmoln - en protostjärna, vars utveckling går igenom tre steg.

Det första steget av evolution är förknippat med separation och komprimering av kosmisk materia. Den andra är den snabba sammandragningen av protostjärnan. Vid någon tidpunkt ökar gastrycket inuti protostjärnan, vilket saktar ner processen för dess kompression, men temperaturen i de inre regionerna är fortfarande otillräcklig för att starta en termonukleär reaktion. I det tredje steget fortsätter protostjärnan att krympa och dess temperatur stiger, vilket leder till början av en termonukleär reaktion. Trycket från gasen som strömmar ut ur stjärnan balanseras av attraktionskraften, och gaskulan upphör att krympa. Ett jämviktsobjekt bildas - en stjärna. En sådan stjärna är ett självreglerande system. Om temperaturen inuti inte stiger, sväller stjärnan. I sin tur leder avkylningen av stjärnan till dess efterföljande kompression och uppvärmning, och kärnreaktioner i den accelereras. Därmed återställs temperaturbalansen. Processen att omvandla en protostjärna till en stjärna tar miljontals år, vilket är relativt kort i kosmisk skala.

Stjärnornas födelse i galaxer sker kontinuerligt. Denna process kompenserar också för stjärnors pågående död. Därför är galaxer uppbyggda av gamla och unga stjärnor. De äldsta stjärnorna är koncentrerade i klothopar, deras ålder är jämförbar med galaxens ålder. Dessa stjärnor bildades när det protogalatiska molnet bröts upp i mindre och mindre klumpar. Unga stjärnor (cirka 100 tusen år gamla) existerar på grund av energin från gravitationssammandragning, som värmer stjärnans centrala område till en temperatur på 10-15 miljoner K och "startar" den termonukleära reaktionen att omvandla väte till helium. Det är den termonukleära reaktionen som är källan till stjärnornas egen glöd.

Från det ögonblick som den termonukleära reaktionen börjar, och omvandlar väte till helium, kommer en stjärna som vår sol in i den så kallade huvudsekvensen, enligt vilken stjärnans egenskaper kommer att förändras över tiden: dess ljusstyrka, temperatur, radie, kemiska sammansättning och massa . Efter att väte brinner ut i den centrala zonen bildas en heliumkärna nära stjärnan. Termonukleära reaktioner med väte fortsätter att fortgå, men bara i ett tunt lager nära ytan av denna kärna. Kärnreaktioner rör sig till stjärnans periferi. Den utbrända kärnan börjar krympa, och det yttre skalet expanderar. Skalet sväller till en kolossal storlek, den yttre temperaturen blir låg och stjärnan övergår till scenen av en röd jätte. Från det ögonblicket går stjärnan in i det sista skedet av sitt liv. Vår sol väntar på detta om cirka 8 miljarder år. Samtidigt kommer dess dimensioner att öka till Merkurius omloppsbana, och kanske till och med jordens omloppsbana, så att ingenting kommer att finnas kvar av de terrestra planeterna (eller smälta stenar kommer att finnas kvar).

En röd jätte kännetecknas av en låg yttre men mycket hög inre temperatur. Samtidigt ingår allt tyngre kärnor i termonukleära processer, vilket leder till syntesen av kemiska grundämnen och den röda jättens kontinuerliga förlust av materia, som kastas ut i det interstellära rymden. Så på bara ett år kan solen, när den befinner sig i en röd jättes stadie, gå ner en miljondel av sin vikt. På bara tio till hundra tusen år finns bara den centrala heliumkärnan kvar från den röda jätten, och stjärnan blir en vit dvärg. Således mognar den vita dvärgen så att säga inuti den röda jätten och fäller sedan resterna av skalet, ytskikten, som bildar en planetarisk nebulosa som omger stjärnan.

Vita dvärgar är små i storlek - deras diameter är ännu mindre än jordens diameter, även om deras massa är jämförbar med solens. Densiteten hos en sådan stjärna är miljarder gånger större än vattentätheten. En kubikcentimeter av dess ämne väger mer än ett ton. Detta ämne är dock en gas, om än av monstruös densitet. Ämnet som utgör en vit dvärg är en mycket tät joniserad gas, bestående av atomkärnor och enskilda elektroner.

Hos vita dvärgar sker praktiskt taget inte termonukleära reaktioner, de är endast möjliga i atmosfären av dessa stjärnor, där väte från det interstellära mediet kommer in. I grund och botten lyser dessa stjärnor på grund av de enorma reserverna av termisk energi. Deras nedkylningstid är hundratals miljoner år. Gradvis svalnar den vita dvärgen, dess färg ändras från vit till gul och sedan till röd. Slutligen förvandlas den till en svart dvärg – en död, kall, liten, klotstor stjärna som inte kan ses från ett annat planetsystem.

Mer massiva stjärnor utvecklas något annorlunda. De lever bara några tiotals miljoner år. Väte brinner ut i dem mycket snabbt, och de förvandlas till röda jättar på bara 2,5 miljoner år. Samtidigt, i deras heliumkärna, stiger temperaturen till flera hundra miljoner grader. Denna temperatur gör det möjligt för reaktionerna i kolcykeln att fortgå (fusion av heliumkärnor, vilket leder till bildning av kol). Kolkärnan kan i sin tur fästa en annan heliumkärna och bilda kärnan av syre, neon osv. ner till kisel. Stjärnans brinnande kärna komprimeras, och temperaturen i den stiger till 3-10 miljarder grader. Under sådana förhållanden fortsätter kombinationsreaktionerna tills bildandet av järnkärnor - det mest stabila kemiska elementet i hela sekvensen. Tyngre kemiska element - från järn till vismut bildas också i djupet av röda jättar, i processen med långsam neutronfångst. I det här fallet frigörs inte energi, som i termonukleära reaktioner, utan absorberas tvärtom. Som ett resultat accelererar stjärnans kompression (4).

Bildandet av de tyngsta kärnorna, som stänger det periodiska systemet, sker förmodligen i skalen på exploderande stjärnor, under deras omvandling till nya eller supernovastjärnor, som blir några röda jättar. I en slaggad stjärna störs jämvikten, elektrongasen klarar inte längre trycket från kärngasen. En kollaps inträffar - en katastrofal komprimering av stjärnan, den "exploderar inuti". Men om avstötningen av partiklar eller andra skäl ändå stoppar denna kollaps, inträffar en kraftig explosion - en supernovaexplosion. Samtidigt kastas inte bara stjärnans skal, utan också upp till 90% av dess massa in i det omgivande rymden, vilket leder till bildandet av gasnebulosor. I det här fallet ökar stjärnans ljusstyrka miljarder gånger. Således registrerades en supernovaexplosion 1054. I de kinesiska krönikorna registrerades att den var synlig under dagen, liksom Venus, i 23 dagar. I vår tid har astronomer funnit att denna supernova lämnade efter sig Krabbnebulosan, som är en kraftfull källa för radioutstrålning (5).

Explosionen av en supernova åtföljs av frigörandet av en monstruös mängd energi. I det här fallet föds kosmiska strålar, vilket kraftigt ökar den naturliga strålningsbakgrunden och normala doser av kosmisk strålning. Så, astrofysiker har beräknat att ungefär en gång var tionde miljon år blossar supernovor upp i solens omedelbara närhet, vilket ökar den naturliga bakgrunden med 7 000 gånger. Detta är fyllt med de allvarligaste mutationerna av levande organismer på jorden. Dessutom, under en supernovaexplosion, dumpas hela det yttre skalet av stjärnan tillsammans med "slaggen" som ackumulerats i den - kemiska element, resultaten av nukleosyntes. Därför förvärvar det interstellära mediet relativt snabbt alla för närvarande kända kemiska grundämnen som är tyngre än helium. Stjärnorna i nästa generationer, inklusive solen, innehåller från allra första början i sin sammansättning och i sammansättningen av gas- och stoftmolnet som omger dem en blandning av tunga grundämnen (5).

Planeter och solsystem

Solsystemet är ett stjärnplanetsystem. Det finns ungefär 200 miljarder stjärnor i vår galax, bland vilka, enligt experter, vissa stjärnor har planeter. Solsystemet inkluderar den centrala kroppen, solen och nio planeter med sina satelliter (mer än 60 satelliter är kända). Solsystemets diameter är mer än 11,7 miljarder km. (2).

I början av 2000-talet ett föremål upptäcktes i solsystemet, som astronomer kallade Sedna (namnet på havets eskimågudinna). Sedna har en diameter på 2000 km. Ett varv runt solen är 10 500 jordår (7).

Vissa astronomer kallar detta objekt för en planet i solsystemet. Andra astronomer kallar planeter endast rymdobjekt som har en central kärna med relativt hög temperatur. Till exempel når temperaturen i Jupiters centrum, enligt beräkningar, 20 000 K. Eftersom Sedna för närvarande ligger på ett avstånd av cirka 13 miljarder km från solsystemets centrum är informationen om detta objekt ganska knapphändig. På den längsta punkten i omloppsbanan når avståndet från Sedna till solen ett enormt värde - 130 miljarder km.

Vårt stjärnsystem inkluderar två bälten av mindre planeter (asteroider). Den första ligger mellan Mars och Jupiter (innehåller mer än 1 miljon asteroider), den andra är bortom planeten Neptunus omloppsbana. Vissa asteroider är över 1000 km i diameter. Solsystemets yttre gränser är omgivna av det så kallade Oort-molnet, uppkallat efter den holländska astronomen som antog att detta moln fanns under förra seklet. Som astronomer tror består kanten av detta moln närmast solsystemet av isflak av vatten och metan (kometkärnor), som liksom de minsta planeterna kretsar runt solen under påverkan av dess gravitationskraft på ett avstånd av över 12 miljarder km. Antalet sådana miniatyrplaneter är i miljarder (2).

Solsystemet är en grupp av himlakroppar, mycket olika i storlek och fysisk struktur. Denna grupp inkluderar: Solen, nio stora planeter, dussintals satelliter av planeter, tusentals små planeter (asteroider), hundratals kometer, otaliga meteoritkroppar. Alla dessa kroppar är förenade i ett system på grund av attraktionskraften från den centrala kroppen - solen. Solsystemet är ett ordnat system som har sina egna strukturmönster. Solsystemets enhetliga karaktär manifesteras i det faktum att alla planeter kretsar runt solen i samma riktning och nästan i samma plan. Solen, planeterna, planeternas satelliter roterar runt sina axlar i samma riktning som de rör sig längs sina banor. Solsystemets struktur är också naturlig: varje nästa planet är ungefär dubbelt så långt från solen som den föregående (2).

Solsystemet bildades för cirka 5 miljarder år sedan, och solen är en andra generationens stjärna. Moderna koncept för ursprunget till solsystemets planeter är baserade på det faktum att det är nödvändigt att ta hänsyn till inte bara mekaniska krafter utan också andra, särskilt elektromagnetiska. Man tror att det var elektromagnetiska krafter som spelade en avgörande roll för solsystemets uppkomst (2).

I enlighet med moderna koncept bestod det ursprungliga gasmolnet från vilket både solen och planeterna bildades av joniserad gas, utsatt för inverkan av elektromagnetiska krafter. Efter att solen bildades från ett enormt gasmoln med hjälp av koncentration, låg små delar av detta moln kvar på ett mycket stort avstånd från det. Gravitationskraften började attrahera den återstående gasen till den bildade stjärnan - solen, men dess magnetfält stoppade den fallande gasen på avstånd - precis där planeterna är. Gravitationskonstanten och magnetiska krafter påverkade koncentrationen och förtjockningen av den fallande gasen, och som ett resultat bildades planeterna. När de största planeterna uppstod upprepades samma process i mindre skala, vilket skapade system av satelliter.

Det finns flera mysterier i studiet av solsystemet.

1. Harmoni i planeternas rörelse. Alla planeter i solsystemet kretsar runt solen i elliptiska banor. Rörelsen av alla planeter i solsystemet sker i samma plan, vars centrum är beläget i den centrala delen av solens ekvatorialplan. Planet som bildas av planeternas banor kallas ekliptikans plan.

2. Alla planeter och solen roterar runt sin egen axel. Solens och planeternas rotationsaxlar, med undantag för planeten Uranus, är, grovt sett, riktade vinkelrätt mot ekliptikans plan. Uranus axel är riktad mot ekliptikans plan nästan parallellt, d.v.s. den roterar liggande på sidan. En annan egenskap hos den är att den roterar runt sin axel i en annan riktning, som Venus, till skillnad från solen och andra planeter. Alla andra planeter och solen roterar mot klockans riktning. Uranus har 15 månar.

3. Mellan Mars och Jupiters banor finns ett bälte av mindre planeter. Detta är det så kallade asteroidbältet. Små planeter har en diameter på 1 till 1000 km. Deras totala massa är mindre än 1/700 av jordens massa.

4. Alla planeter är indelade i två grupper (jordiska och utomjordiska). Den första är planeter med hög densitet; tunga kemiska element upptar huvudplatsen i deras kemiska sammansättning. De är små i storlek och roterar långsamt runt sin axel. Denna grupp inkluderar Merkurius, Venus, Jorden och Mars. Det finns för närvarande förslag på att Venus är jordens förflutna och Mars är dess framtid.

Den andra gruppen inkluderar: Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus och Pluto. De består av lätta kemiska grundämnen, roterar snabbt runt sin axel, kretsar långsamt runt solen och får mindre strålningsenergi från solen. Nedan (i tabellen) ges data om planeternas genomsnittliga yttemperatur på Celsiusskalan, längden på dagen och natten, längden på året, diametern på solsystemets planeter och massan av planet i förhållande till jordens massa (tagen som 1).

Avståndet mellan planeternas banor fördubblas ungefär när man flyttar från var och en av dem till nästa - "Titius-regeln - Bode", observerad i arrangemanget av planeterna.

När man överväger planeternas verkliga avstånd till solen, visar det sig att Pluto i vissa perioder är närmare solen än Neptunus, och därför ändrar den sitt serienummer enligt Titius-Bode-regeln.

Mysteriet med planeten Venus. I de gamla astronomiska källorna i Kina, Babylon, Indien, 3,5 tusen år gamla, nämns inte Venus. Amerikansk vetenskapsman I. Velikovsky i boken "Colliding Worlds", som dök upp på 50-talet. XX-talet., Han antog att planeten Venus tog sin plats först nyligen, under bildandet av forntida civilisationer. Ungefär en gång vart 52:e år kommer Venus nära jorden, på ett avstånd av 39 miljoner km. Under perioden av stora konfrontationer, vart 175:e år, när alla planeter radar upp sig efter varandra i samma riktning, närmar sig Mars jorden på ett avstånd av 55 miljoner km.

Medel för observation av objekt i universum

Moderna astronomiska instrument används för att mäta de exakta positionerna för armaturerna på himlaklotet (systematiska observationer av detta slag gör det möjligt att studera himlakropparnas rörelser); för att bestämma himlakropparnas rörelsehastighet längs siktlinjen (radialhastigheter): för att beräkna de geometriska och fysiska egenskaperna hos himlakroppar; att studera de fysiska processer som sker i olika himlakroppar; för att bestämma deras kemiska sammansättning och för många andra studier av himlaobjekt där astronomi ägnar sig åt. All information om himlakroppar och andra rymdobjekt erhålls genom att studera olika strålningar som kommer från rymden, vars egenskaper är direkt beroende av himlakropparnas egenskaper och av de fysiska processer som äger rum i världsrymden. I detta avseende är de viktigaste medlen för astronomiska observationer mottagare av kosmisk strålning, och i första hand teleskop som samlar ljuset från himlakroppar.

Tre huvudtyper av optiska teleskop används för närvarande: linsteleskop eller refraktorer, spegelteleskop eller reflektorer och blandade spegel-linssystem. Kraften hos ett teleskop beror direkt på de geometriska dimensionerna hos dess lins eller spegel som samlar upp ljus. Därför har reflekterande teleskop under senare år använts alltmer, eftersom det enligt de tekniska förhållandena är möjligt att tillverka speglar med betydligt större diametrar än optiska linser.

Moderna teleskop är mycket komplexa och sofistikerade enheter, vars skapande använder de senaste prestationerna inom elektronik och automation. Modern teknik har gjort det möjligt att skapa ett antal enheter och enheter som kraftigt har utökat möjligheterna för astronomiska observationer: TV-teleskop gör det möjligt att få tydliga bilder av planeterna på skärmen, elektronoptiska omvandlare gör att observationer kan göras i osynliga infraröda strålar och automatiska korrigeringsteleskop kompenserar för påverkan av atmosfärisk störning. Under de senaste åren har nya mottagare av kosmisk strålning - radioteleskop - blivit mer och mer utbredda, vilket gör att du kan titta in i universums tarmar mycket längre än de mest kraftfulla optiska systemen.

Radioastronomi, som uppstod i början av 1930-talet, berikade avsevärt vår förståelse av universum. vårt århundrade. 1943, sovjetiska vetenskapsmän L.I., Mandelstam och N.D. Papaleksi underbyggde teoretiskt möjligheten av månens radar (10).

Radiovågor som skickats av människan nådde månen och, reflekterade från den, återvände till jorden. - en period av ovanligt snabb utveckling av radioastronomi. Varje år förde radiovågor från rymden ny fantastisk information om himlakropparnas natur. Idag använder radioastronomi de känsligaste mottagarna och de största antennerna. Radioteleskop har trängt in i sådana djup av rymden som hittills förblir otillgängliga för konventionella optiska teleskop. Radiorummet öppnade sig inför människan - en bild av universum i radiovågor (10).

Det finns också ett antal astronomiska instrument som har ett specifikt syfte och som används för vissa studier. Sådana instrument inkluderar till exempel soltornets teleskop byggt av sovjetiska forskare och installerat vid Krim Astrophysical Observatory.

Olika känsliga enheter används mer och mer allmänt i astronomiska observationer, som gör det möjligt att fånga den termiska och ultravioletta strålningen från himlakroppar, för att fixera föremål som är osynliga för ögat på en fotografisk platta.

Nästa steg i transatmosfäriska observationer var skapandet av orbitala astronomiska observatorier (OAO) på konstgjorda jordsatelliter. Sådana observatorier är i synnerhet de sovjetiska Salyut-omloppsstationerna. Orbitalastronomiska observatorier av olika slag och syften har blivit fast etablerade i praktiken (9).

Under astronomiska observationer erhålls serier av siffror, astrofotografier, spektrogram och andra material, som måste utsättas för laboratoriebearbetning för slutresultat. Denna bearbetning utförs med hjälp av laboratoriemätinstrument. Vid bearbetning av resultaten av astronomiska observationer används elektroniska datorer.

Koordinatmätmaskiner används för att mäta positionerna för bilder av stjärnor på astrofotografier och bilder av konstgjorda satelliter i förhållande till stjärnor på satellitgram. Mikrofotometrar används för att mäta svärtning i fotografier av himlakroppar och spektrogram. Ett viktigt instrument som behövs för observationer är den astronomiska klockan(9).

Problemet med att hitta utomjordiska civilisationer

Utvecklingen av naturvetenskapen under andra hälften av 1900-talet, enastående upptäckter inom området astronomi, kybernetik, biologi, radiofysik gjorde det möjligt att överföra problemet med utomjordiska civilisationer från ett rent spekulativt och abstrakt-teoretiskt till ett praktiskt plan. För första gången i mänsklighetens historia blev det möjligt att bedriva djupgående och detaljerad experimentell forskning om detta viktiga grundläggande problem. Behovet av denna typ av forskning bestäms av det faktum att upptäckten av utomjordiska civilisationer och att etablera kontakt med dem kan ha en enorm inverkan på samhällets vetenskapliga och tekniska potential, ha en positiv inverkan på mänsklighetens framtid.

Ur modern vetenskaps synvinkel har antagandet om möjligheten av existensen av utomjordiska civilisationer objektiva skäl: idén om världens materiella enhet; om materiens utveckling, evolution som dess allmänna egendom; naturvetenskapliga data om den vanliga, naturliga naturen hos livets ursprung och utveckling, såväl som människans ursprung och utveckling på jorden; astronomiska uppgifter om att solen är en typisk, vanlig stjärna i vår galax och det finns inga skäl att skilja den från många andra liknande stjärnor; Samtidigt utgår astronomi från det faktum att det i kosmos finns en mängd olika fysiska förhållanden, vilket i princip kan leda till uppkomsten av de mest skilda formerna av högorganiserad materia.

Bedömningen av den möjliga förekomsten av utomjordiska (kosmiska) civilisationer i vår galax utförs enligt Drake-formeln:

Det aktuella dokumentet innehåller inga källor. N=R x f x n x k x d x q x L

där N är antalet utomjordiska civilisationer i galaxen; R är takten för stjärnbildning i galaxen, i genomsnitt över hela tiden av dess existens (antal stjärnor per år); f är andelen stjärnor med planetsystem; n är det genomsnittliga antalet planeter som ingår i planetsystem och är ekologiskt lämpliga för liv; k är andelen planeter på vilka liv faktiskt uppstod; d är andelen planeter på vilka, efter livets uppkomst, dess intelligenta former utvecklats, q är andelen planeter där intelligent liv nådde en fas som ger möjlighet till kommunikation med andra världar, civilisationer: L är den genomsnittliga varaktigheten av förekomsten av sådana utomjordiska (kosmiska, tekniska) civilisationer ( 3).

Med undantag för det första värdet (R), som hänvisar till astrofysik och kan beräknas mer eller mindre exakt (cirka 10 stjärnor per år), är alla andra storheter mycket, mycket osäkra, så de bestäms av kompetenta forskare på basis av av sakkunnig bedömning, som naturligtvis är subjektiva.

Ämnet om kontakt med utomjordiska civilisationer är kanske ett av de mest populära inom science fiction-litteratur och film. Det orsakar som regel det mest brinnande intresset bland fans av denna genre, alla som är intresserade av universums problem. Men den konstnärliga fantasin måste här vara föremål för den rationella analysens stela logik. En sådan analys visar att följande typer av kontakter är möjliga: direkta kontakter, dvs. ömsesidiga (eller ensidiga) besök; kontakter via kommunikationskanaler; kontakter av blandad typ - skickar automatiska sonder till en utomjordisk civilisation som överför den mottagna informationen via kommunikationskanaler.

För närvarande är kontakter via kommunikationskanaler verkligen möjliga kontakter med utomjordiska civilisationer. Om signalutbredningstiden i båda riktningarna t är längre än en civilisations livstid (t > L), så kan vi prata om envägskontakt. Om 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

Studiet av utomjordiska civilisationer bör föregås av upprättandet av en eller annan form av kommunikation med dem. För närvarande finns det flera riktningar för att söka efter spår av utomjordiska civilisationers aktivitet (6).

Först, sökandet efter spår av utomjordiska civilisationers astrologiska ingenjörsaktiviteter. Denna riktning är baserad på antagandet att tekniskt avancerade civilisationer förr eller senare måste gå över till omvandlingen av det omgivande yttre rymden (skapande av konstgjorda satelliter, konstgjord biosfär, etc.), i synnerhet för att fånga upp en betydande del av stjärnans energi. Som beräkningar visar bör strålningen från huvuddelen av sådana astrologiska tekniska strukturer koncentreras i det infraröda området av spektrumet. Därför bör uppgiften att upptäcka sådana utomjordiska civilisationer börja med en sökning efter lokala källor för infraröd strålning eller stjärnor med ett anomalt överskott av infraröd strålning. Sådan forskning pågår för närvarande. Som ett resultat upptäcktes flera dussin infraröda källor, men än så länge finns det ingen anledning att associera någon av dem med en utomjordisk civilisation.

För det andra, sökandet efter spår av besökande utomjordiska civilisationer på jorden. Denna riktning är baserad på antagandet att utomjordiska civilisationers aktivitet kunde manifestera sig i det historiska förflutna i form av att besöka jorden, och ett sådant besök kunde inte annat än lämna spår i monumenten av olika folks materiella eller andliga kultur. På denna väg finns det många möjligheter till olika slags förnimmelser - häpnadsväckande "upptäckter", kvasivetenskapliga myter om individuella kulturers kosmiska ursprung (eller deras element); sålunda kallas legender om helgonens uppstigning till himlen historien om astronauter. Konstruktionen av stora stenstrukturer, som fortfarande är oförklarliga, bevisar inte heller deras kosmiska ursprung. Till exempel avfärdades spekulationer av detta slag kring gigantiska stenavgudar på Påskön av T. Heyerdahl: ättlingarna till den antika befolkningen på denna ö visade honom hur detta gjordes inte bara utan inblandning av astronauter, utan också utan någon teknik. På samma rad finns hypotesen att Tunguska-meteoriten inte var en meteorit eller en komet, utan en främmande rymdfarkost. Sådana hypoteser och antaganden måste undersökas på det mest grundliga sättet (6)

För det tredje, sökandet efter signaler från utomjordiska civilisationer. Detta problem är för närvarande formulerat, först och främst, som problemet med att söka efter artificiella signaler i radio- och optiska (till exempel genom en starkt riktad laserstråle) räckvidden. Det mest troliga är radiokommunikation. Därför är den viktigaste uppgiften att välja det optimala vågintervallet för en sådan anslutning. Analysen visar att artificiella signaler med största sannolikhet finns vid vågor = 21 cm (väteradiolinje), = 18 cm (OH-radiolinje), = 1,35 cm (vattenångradiolinje) eller på vågor kombinerade från grundfrekvensen med någon matematisk konstant , etc.).

Ett seriöst tillvägagångssätt för sökandet efter signaler från utomjordiska civilisationer kräver skapandet av en permanent tjänst som täcker hela den himmelska sfären. Dessutom bör en sådan tjänst vara ganska universell - utformad för att ta emot signaler av olika slag (puls, smalband och bredband). Det första arbetet med sökandet efter signaler från utomjordiska civilisationer utfördes i USA 1950. Radioemissionen från de närmaste stjärnorna (Cetus och Eridanus) vid en våglängd av 21 cm studerades. Därefter (70–80-talet) studerades sådana studier genomfördes också i Sovjetunionen. Under forskningens gång erhölls uppmuntrande resultat. Till exempel, 1977 i USA (Ohio University Observatory), medan man undersökte himlen vid en våglängd av 21 cm, registrerades en smalbandig signal, vars egenskaper indikerade dess utomjordiska och förmodligen artificiella ursprung (8 Denna signal kunde dock inte spelas in igen, och frågan om dess karaktär förblev öppen. Sedan 1972 har sökningar inom det optiska området utförts vid orbitalstationer. Projekt för konstruktion av multispegelteleskop på jorden och på månen, gigantiska rymdradioteleskop etc diskuterades.

Sökandet efter signaler från utomjordiska civilisationer är en sida av kontakten med dem. Men det finns en annan sida - ett budskap till sådana civilisationer om vår jordiska civilisation. Därför, tillsammans med sökandet efter signaler från rymdcivilisationer, gjordes försök att skicka ett meddelande till utomjordiska civilisationer. 1974 sändes ett radiomeddelande från radioastronomiobservatoriet i Arecibo (Puerto Rico) till klotklustret M-31, beläget på ett avstånd av 24 tusen ljusår från jorden, innehållande en kodad text om livet och civilisationen på jorden (8). Informationsmeddelanden placerades också upprepade gånger på rymdfarkoster, vars banor gav dem en utgång bortom solsystemet. Naturligtvis finns det väldigt liten chans att dessa meddelanden någonsin kommer att nå sitt mål, men man måste börja någonstans. Det är viktigt att mänskligheten inte bara på allvar tänker på kontakter med intelligenta varelser från andra världar, utan redan kan etablera sådana kontakter, om än i den enklaste formen.

Kosmiska naturliga strålningskällor genomför en konstant intensiv "radiosändning" på vågorna i mätarområdet. För att det inte ska skapa störande störningar måste radiokommunikation mellan de bebodda världarna utföras vid våglängder som inte överstiger 50 cm (11).

Kortare radiovågor (flera centimeter) är inte lämpliga, eftersom den termiska radioemissionen från planeterna sker precis vid sådana vågor, och det kommer att "stoppa" konstgjord radiokommunikation. I USA diskuteras ett projekt för att skapa ett komplex för att ta emot utomjordiska radiosignaler, bestående av tusen synkrona radioteleskop installerade på ett avstånd av 15 km från varandra. I huvudsak liknar ett sådant komplex ett gigantiskt paraboliskt radioteleskop med en spegelyta på 20 km. Projektet förväntas genomföras inom de närmaste 10-20 åren. Kostnaden för det planerade bygget är verkligen astronomisk - minst 10 miljarder dollar. Det projicerade komplexet av radioteleskop kommer att göra det möjligt att ta emot artificiella radiosignaler inom en radie av 1000 ljusår (12).

Under det senaste decenniet, bland vetenskapsmän och filosofer, har åsikten att mänskligheten är ensam, om inte i hela universum, så åtminstone i vår galax, blivit alltmer rådande. En sådan åsikt innebär de viktigaste ideologiska slutsatserna om innebörden och värdet av den jordiska civilisationen, dess prestationer.

Slutsats

Universum är hela den existerande materiella världen, obegränsad i tid och rum och oändligt mångsidig i de former som materien tar i sin utveckling.

Universum i vid bemärkelse är vår miljö. Vikten av mänsklig praktisk aktivitet är det faktum att irreversibla fysiska processer dominerar i universum, att det förändras över tiden, är i ständig utveckling. Människan började utforska yttre rymden, gick ut i den öppna rymden. Våra prestationer får allt större omfattning, globala och till och med kosmiska skalor. Och för att ta hänsyn till deras omedelbara och långsiktiga konsekvenser, de förändringar som de kan medföra till tillståndet för vår livsmiljö, inklusive rymden, måste vi studera inte bara terrestra fenomen och processer, utan också mönster i kosmisk skala.

De imponerande framstegen för vetenskapen om universum, initierade av den stora kopernikanska revolutionen, har upprepade gånger lett till mycket djupa, ibland radikala förändringar i astronomers forskningsaktiviteter och, som ett resultat, i kunskapssystemet om strukturen och utvecklingen av rymdobjekt. I vår tid utvecklas astronomi i en särskilt snabb takt och växer för varje decennium. Flödet av enastående upptäckter och prestationer fyller det oemotståndligt med nytt innehåll.

I början av 2000-talet står forskare inför nya frågor om universums struktur, svaren som de hoppas få med hjälp av en accelerator - Large Hadron Collider

Den moderna vetenskapliga bilden av världen är dynamisk och motsägelsefull. Den innehåller fler frågor än svar. Det förvånar, skrämmer, förvirrar, chockerar. Strävan efter det kognitiva sinnet känner inga gränser, och under de kommande åren kan vi bli överväldigade av nya upptäckter och nya idéer.

Bibliografi

1. Naidysh V.M. Begrepp för modern naturvetenskap: lärobok \ ed. 2:a, reviderad. och ytterligare - M .: Alfa-M; INFRA-M, 2004. - 622 sid.

2. Lavrinenko V.N. Begrepp för modern naturvetenskap: lärobok\V.N. Lavrinenko, V.P. Ratnikova - M.: 2006. - 317 sid.

3. Nyheter om astronomi, universum, astronomi, filosofi: red. Moscow State University 1988. - 192 s.

4. Danilova V.S., Kozhevnikov N.I. Grundläggande begrepp inom modern naturvetenskap: lärobok \ M .: Aspect-press, 2000 - 256 sid.

5. Karpenkov S.Kh. Modern naturvetenskap: lärobok \ M. Akademiskt projekt 2003. - 560 sid.

6. Nyheter om astronomi, astronautik, universum. - URL: universe-news.ru

7. Likhin A. F. Concepts of modern natural science: lärobok \ TK Welby, Prospekt Publishing House, 2006. - 264 sid.

8. Tursunov A. Filosofi och modern kosmologi M. \ INFRA-M, 2001, - 458 sid.

Astronomi. Lektion 1.

Astronomi är vetenskapen om himlakroppar (från de antika grekiska orden aston - stjärna och nomos - lag)

Den studerar synliga och faktiska rörelser och lagar,
bestämma dessa rörelser, form, storlek, massa och relief
Himlakropparnas ytor, natur och fysiska tillstånd,
interaktion och deras utveckling.

Utforska universum

Antalet stjärnor i galaxen är i biljoner. De mest talrika
Stjärnor är dvärgar med massorna cirka 10 gånger mindre än solen. Bortsett från
enstaka stjärnor och deras satelliter (planeter), inkluderar galaxen
dubbla och multipla stjärnor, samt grupper av stjärnor sammankopplade med gravitation
och rör sig i rymden som helhet, kallad stjärna
kluster. Några av dem kan hittas på himlen genom ett teleskop, och
ibland med blotta ögat. Sådana kluster har inte rätt
former; mer än tusen av dem är nu kända. stjärnhopar
uppdelad i spridda och sfäriska. Till skillnad från spridning av stjärnor
hopar bestående huvudsakligen av stjärnor som hör till huvudet
sekvenser, klotformiga kluster innehåller rött och gult
jättar och superjättar. Skyundersökningar gjorda med röntgen
teleskop monterade på speciella konstgjorda satelliter
Jorden, ledde till upptäckten av röntgenstrålning av många sfäriska
kluster.

Galaxens struktur

De allra flesta stjärnor och diffus materia i galaxen är
linsformig volym. Solen är på ett avstånd av cirka 10 000 pc från
galaxens centrum, gömt för oss av moln av interstellärt damm. I mitten
Galaxen har en kärna, som nyligen har varit noggrant
undersökt i de infraröda, radio- och röntgenvåglängderna.
Ogenomskinliga moln av damm skymmer kärnan för oss och hindrar synen
och vanliga fotografiska observationer av detta mest intressanta föremål
Galaxer. Om vi ​​kunde titta på den galaktiska skivan "uppifrån", alltså
skulle hitta enorma spiralgrenar,
mestadels innehåller de hetaste och ljusaste stjärnorna, samt
massiva gasmoln. En skiva med spiralarmar utgör basen
galaxens platt delsystem. Och föremål som koncentrerar sig mot kärnan
Galaxer och endast delvis penetrerande skivan är sfäriska.
delsystem. Detta är den förenklade formen av galaxens struktur.

Typer av galaxer

1 Spiral. Detta är 30 % av galaxerna. De är av två slag. Normal och
korsade.
2 Elliptisk. Man tror att de flesta galaxer är formade
tillplattad sfär. Bland dem finns sfäriska och nästan platta. Mest
den största kända elliptiska galaxen är M87 i stjärnbilden Jungfrun.
3 Inte korrekt. Många galaxer har en trasig form utan ljus
uttalad kontur. Dessa inkluderar vårt magellanska moln
lokal grupp.

Sol

Solen är centrum för vårt planetsystem, dess huvudelement, utan vilket
det skulle inte finnas någon jord, inget liv på den. Stjärnskådande människor gör med
antiken. Sedan dess har vår kunskap om armaturen utökats avsevärt,
berikad med mängder av information om rörelsen, inre struktur och
arten av detta rymdobjekt. Dessutom, studiet av solen bidrar med en enorm
bidrag till förståelsen av universums struktur som helhet, särskilt de av dess element,
som liknar essensen och principerna för "arbete".

Sol

Solen är ett objekt som finns
med mänskliga mått mätt, för mycket länge sedan.
Dess bildande började omkring 5
miljarder år sedan. Sen på plats
Solsystemet var ett stort
molekylärt moln.
Under påverkan av gravitationskrafter började det
turbulenser uppstår, liknande jorden
tromber. I mitten av en av dem, ämnet (i
det var mestadels väte) började kondensera,
och för 4,5 miljarder år sedan en ung
stjärna, som efter lång tid
tidsperioden fick namnet solen.
Runt honom började gradvis bildas
planeter - vårt hörn av universum började
skaffa sig bekant för modern
mänskligheten. -

gul dvärg

Solen är inget unikt objekt. Den tillhör klassen av gula dvärgar,
relativt små huvudsekvensstjärnor. Termin
"service" som tilldelas sådana organ är cirka 10 miljarder
år. Med utrymmesnormer är det här ganska lite. Nu kan du vår ljuskälla
säg, i livets bästa tid: ännu inte gammal, inte längre ung - framåt
ett halvt liv längre.

Solens struktur

Ljusår

Ett ljusår är den sträcka som ljuset färdas på ett år. Internationell astronomisk
facket gav sin förklaring till ljusåret - detta är den sträcka som ljuset färdas i ett vakuum, utan
gravitationens deltagande, för det julianska året. Det julianska året är lika med 365 dagar. Det är denna dekryptering
används i vetenskaplig litteratur. Tar vi facklitteratur så finns det ett avstånd
beräknas i parsecs eller kilo- och megaparsecs.
Fram till 1984 var ett ljusår den sträcka som ljuset reste under ett tropiskt år.
Den nya definitionen skiljer sig från den gamla med endast 0,002 %. Särskild skillnad mellan definitioner
Nej.
Det finns specifika siffror som bestämmer avståndet för ljustimmar, minuter, dagar etc.
Ett ljusår är 9 460 800 000 000 km,
månad - 788 333 miljoner km.,
vecka - 197 083 miljoner km.,
dag - 26 277 miljoner km,
timme - 1 094 miljoner km.,
minut - cirka 18 miljoner km.,
andra - cirka 300 tusen km.

Virgo Constellation Galaxy

Jungfrun kan bäst ses i
tidig vår, nämligen i mars -
april, då den går över i den södra
del av horisonten. Tack vare
konstellation
Det har
imponerande
dimensioner, är solen i den
mer än en månad - från 16
september till 30 oktober. På
forntida stjärnatlas Jungfrun
representerad som en flicka med en spikelet
vete i höger hand. Dock inte
varje
kunna
hångla
i
en kaotisk spridning av stjärnor
en sådan bild. Hitta dock
stjärnbilden Jungfrun på himlen är inte så
svår. Den innehåller en stjärna
första magnituden, tack vare det ljusa
vars ljus Jungfrun lätt kan
söka bland andra konstellationer.

Andromedas nebulosa

Största galaxen närmast Vintergatan.
Innehåller cirka 1 biljon stjärnor, vilket är 2,5-5 gånger mer
Vintergatan. Beläget i stjärnbilden Andromeda och avlägset
från jorden på ett avstånd av 2,52 miljoner sv. år. Galaxens plan lutar
till siktlinjen i en vinkel av 15°, dess skenbara storlek är 3,2 × 1,0°, synlig
magnitud - +3,4m.

Vintergatan

Vintergatan är en spiralgalax
typ. Samtidigt har den en bygel i form av en enorm
stjärnsystem sammankopplat
gravitationskrafter. Man tror att Milky
Vägen har funnits i mer än tretton miljarder
år. Detta är den period under vilken
Galaxen bildade cirka 400 miljarder stjärnbilder
och stjärnor, över tusen enorma i storlek
gasformiga nebulosor, kluster och moln. Formen
Vintergatan är tydligt synlig på kartan över universum. På
när man tittar på det blir det tydligt att
en stjärnhop är en skiva, diameter
vilket är lika med 100 tusen ljusår (ett sådant
ett ljusår är tio biljoner
kilometer). Tjockleken på stjärnhopen är 15 tusen,
och djupet är cirka 8 tusen ljusår. Hur mycket väger det
Vintergatan? Detta (definitionen av dess massa är mycket
svår uppgift) är det inte möjligt att beräkna
möjlig. Svårigheten ligger i att definiera
massor av mörk materia som inte kommer in
interaktion med elektromagnetisk strålning. Här
varför astronomer inte kan svara definitivt
den här frågan. Men det finns grova uppskattningar
enligt vilken vikten av Galaxy är inom
500 till 3000 miljarder solmassor

Vintergatans kärna

Denna del av Vintergatan ligger i stjärnbilden Skytten. Kärnan innehåller en källa av icke-termisk
strålning, med en temperatur på cirka tio miljoner grader. I mitten av detta avsnitt
Vintergatan innehåller en säl som kallas "utbuktningen". Det är en hel rad gamla stjärnor
som rör sig i en långsträckt bana. För de flesta av dessa himlakroppar är livscykeln redan
kommer till slutet. I mitten av Vintergatans kärna finns en supermassiv svart
hål. Denna del av yttre rymden, vars vikt är lika med massan av tre miljoner solar,
har stark gravitation. Ett annat svart hål kretsar runt det, bara mindre
storlek. Ett sådant system skapar ett så starkt gravitationsfält att
i närheten rör sig konstellationer och stjärnor längs mycket ovanliga banor. nära centrum
Vintergatan har andra funktioner. Så det kännetecknas av ett stort kluster av stjärnor.
Dessutom är avståndet mellan dem hundratals gånger mindre än det som observeras i periferin.
utbildning.
Vintergatans kärna

Tillbaka framåt

Uppmärksamhet! Förhandsvisningen av bilden är endast i informationssyfte och representerar kanske inte hela omfattningen av presentationen. Om du är intresserad av detta arbete, ladda ner den fullständiga versionen.

Lektionstyp: lektion av studier och primär konsolidering av ny kunskap.

Mål: Bildande av idéer om universums struktur och planetens plats i universum.

Uppgifter: Pedagogisk: introducera eleverna för kosmologi, introducera icke-systemiska måttenheter som används inom kosmologi, introducera universums ålder och storlek, introducera begreppet en galax, introducera typerna av galaxer, bilda en idé om galaxhopar, typer av stjärnhopar, bildandet av nebulosor i universum, introducera med hjälp av spektralanalys i kosmologi, för att bilda kunskap om fenomenet rödförskjutning av spektrallinjer i galaxernas spektra, om Dopplereffekten, om Hubble-lagen, för att introducera Big Bang Teori, för att introducera begreppet materiens kritiska densitet.

Pedagogisk: att främja utbildning av moraliska egenskaper, en tolerant attityd mot alla invånare på vår planet och ansvar för livets säkerhet på planeten Jorden.

Pedagogisk: att främja ett ökat intresse för studiet av disciplinen "Fysik", för att främja utvecklingen av logiskt tänkande (analys, generalisering av den kunskap som vunnits).

Under lektionerna

I. Organisatoriskt ögonblick.

Bild 1-2

Innan eleverna bestäms målen för lektionen, lektionens gång och slutresultaten av dess genomförande belyses.

II. Motivation av pedagogisk verksamhet.

Kunskap om universums struktur och utveckling hjälper till att inse var och en av oss plats i denna värld och det ansvar som ligger på oss för livets säkerhet och vår unika planet för framtida generationer av människor.

III. Kunskapsuppdatering.

Frontalundersökning

1. Vad heter den stjärna som ligger närmast planeten jorden? (Sol)
2. Hur många planeter finns i solsystemet? (Åtta)
3. Vad heter planeterna i solsystemet? (Mercurius, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus)
4. Vad är avståndet från solen till planeten jorden i solsystemet? (Planeten jorden är den tredje planeten från solen)

IV. Presentation av nytt material.

Bild 3-5. Kosmologi. Icke-systemmåttenheter. Universums ålder och storlek.

"Universum är ett begrepp som inte har en strikt definition inom astronomi och filosofi. Den är uppdelad i två fundamentalt olika enheter: spekulativ (filosofisk) och materiell, tillgänglig för observation i nuläget eller inom överskådlig framtid. Enligt traditionen kallas det första universum och det andra - det astronomiska universum, eller Metagalaxi. Idag ska vi bekanta oss med det astronomiska universums struktur. Och vi kommer att bestämma platsen för vår planet Jorden i universum. "Universum är föremål för studier av kosmologi."

Avstånden och massorna av objekt i universum är mycket stora. Kosmologi använder icke-systemiska måttenheter. 1 ljusår(1 St. G.) - avståndet som ljuset färdas på 1 år i vakuum - 9,5 * 10 15 m; 1 astronomisk enhet(1 AU) - det genomsnittliga avståndet från jorden till solen (medelradien för jordens omloppsbana) - 1,5 * 10 11 m; 1 parsec(1 st) - avståndet från vilket medelradien för jordens omloppsbana (lika med 1 AU), vinkelrät mot siktlinjen, är synlig i en vinkel på en bågsekund (1") - 3 * 10 16 m; 1 solmassa(1 M o) - 2 * 10 30 kg.

Forskare har bestämt universums ålder och storlek. Universums ålder t=1,3 * 10 10 år. Universums radie R=1,3 * 10 10 sv.l.

Bild 6-19. Galaxer. Typer av galaxer. hopar av galaxer.

I början av 1900-talet blev det uppenbart att nästan all synlig materia i universum är koncentrerad till gigantiska stjärngasöar med en karakteristisk storlek på flera kpc. Dessa "öar" blev kända som galaxer.

galaxerär stora stjärnsystem där stjärnor är förbundna med varandra genom gravitationskrafter. Det finns galaxer som innehåller biljoner stjärnor. "Denna grupp av galaxer kallas Stephans kvintett. Men bara fyra galaxer från denna grupp, som ligger 300 miljoner ljusår från oss, deltar i den kosmiska dansen, som nu närmar sig och sedan flyttar sig bort från varandra. Det är ganska lätt att hitta en. De fyra interagerande galaxerna är gulaktiga till färgen och har vridna öglor och svansar formade av destruktiva tidvattengravitationskrafter. Den blåaktiga galaxen längst upp till vänster på bilden är mycket närmare än de andra, bara 40 miljoner ljusår bort.”

Det finns olika typer av galaxer: elliptiska, spiralformade och oregelbundna.

Elliptiska galaxer utgör cirka 25 % av det totala antalet galaxer med hög ljusstyrka.

Elliptiska galaxer har formen av cirklar eller ellipser, ljusstyrkan minskar gradvis från centrum till periferin, de roterar inte, de har lite gas och damm, M 10 13 M o . Före dig är den elliptiska galaxen M87 i stjärnbilden Jungfrun.

Spiralgalaxer liknar till utseendet två plattor staplade ihop eller en bikonvex lins. De har både en halo och en massiv stjärnskiva. Den centrala delen av disken, som är synlig som en svullnad, kallas utbuktningen. Det mörka bandet som löper längs skivan är ett ogenomskinligt lager av det interstellära mediet, interstellärt stoft. Den platta skivformen beror på rotation. Det finns en hypotes om att under bildandet av en galax förhindrar centrifugalkrafter det protogalatiska molnet från att kollapsa i en riktning vinkelrät mot rotationsaxeln. Gasen är koncentrerad i ett visst plan - det är så galaxskivorna bildades.

Spiralgalaxer består av en kärna och flera spiralarmar eller grenar, grenar som sträcker sig direkt från kärnan. Spiralgalaxer roterar, de har mycket gas och damm, M 10 12 M?

”Den amerikanska flyg- och rymdbyrån NASA har lanserat ett eget konto på Instagram-nätverket, där bilder läggs upp med utsikt över jorden och andra hörn av universum. Fantastiska fotografier från Hubble-teleskopet, NASA:s mest berömda Grand Observatory, låter dig se saker som aldrig har setts av det mänskliga ögat. Tidigare osynliga avlägsna galaxer och nebulosor, döende och återfödda stjärnor förvånar fantasin med sin mångfald och driver på drömmen om avlägsna resor. Fantastiska landskap av stjärndamm och gasmoln avslöjar mystiska fenomen av fantastisk skönhet framför oss.” Before you är en av de vackraste spiralgalaxerna i stjärnbilden Coma Berenices.

På 20-talet. På 1900-talet blev det klart att spiralnebulosor är enorma stjärnsystem som liknar vår galax och miljontals ljusår bort från den. 1924 bröt Hubble och Ritchie ner spiralarmarna i nebulosorna i Andromeda och Triangulum till stjärnor. Dessa "extragalactic nebulosor" har visat sig vara flera gånger längre från oss än diametern på Vintergatans system. Dessa system började kallas galaxer i analogi med våra. ”Den medelstora galaxen M33 kallas även Triangulum-galaxen efter den konstellation som den befinner sig i. Den är ungefär fyra gånger mindre i radie än vår Vintergatans galax och Andromedagalaxen. M33 ligger inte långt från Vintergatan och är perfekt synlig med bra kikare.”

"Andromedagalaxen är den av de gigantiska galaxerna som ligger närmast vår Vintergatan. Troligtvis ser vår galax ungefär likadan ut som den här. De hundratals miljarder stjärnor som utgör Andromedagalaxen ger tillsammans ett synligt diffust sken. De enskilda stjärnorna på bilden är faktiskt stjärnor i vår galax, mycket närmare än det avlägsna objektet."

"När man observerar stjärnhimlen långt från stora städer, en månlös natt, är ett brett lysande band tydligt synligt på den - Vintergatan. Vintergatan sträcker sig som en silverfärgad remsa över båda halvkloten och låser sig i en stjärnring. Observationer har fastställt att alla stjärnor bildar ett enormt stjärnsystem (galax). Galaxen innehåller två huvuddelsystem kapslade inuti varandra: en halo (dess stjärnor är koncentrerade mot galaxens mitt) och en stjärnskiva ("två plattor vikta i kanterna"). "Solsystemet är en del av Vintergatans galax. Vi är inne i en galax, så det är svårt för oss att föreställa oss dess utseende, men det finns många andra liknande galaxer i universum och vi kan bedöma vår Vintergatan utifrån dem.” Vintergatans galax består av en kärna i mitten av galaxen och tre spiralarmar.

"Studier av fördelningen av stjärnor, gas och stoft har visat att vår Vintergatans galax är ett platt system med en spiralstruktur." Vår galax är enorm. Galaxens skivdiameter är cirka 30 pc (100 000 ly); tjocklek - cirka 1 000 St. l.

Det finns cirka 100 miljarder stjärnor i vår galax. Det genomsnittliga avståndet mellan stjärnor i en galax är cirka 5 sv. år. Galaxens centrum ligger i stjärnbilden Skytten. "Astronomer studerar för närvarande noggrant mitten av vår galax. Observationer av enskilda stjärnors rörelse nära galaxens centrum visade att det, i ett litet område med dimensioner jämförbara med solsystemets storlek, är osynlig materia koncentrerad, vars massa överstiger solens massa med 2 miljoner gånger. Detta indikerar att det finns ett massivt svart hål i mitten av galaxen." Vintergatans galax kretsar runt galaxens mitt. Solen gör ett varv runt galaxens centrum på 200 miljoner år.

Exempel på oregelbundna galaxer är det stora magellanska molnet och det lilla magellanska molnet, de galaxer som ligger närmast oss, synliga för blotta ögat på himlens södra halvklot, nära Vintergatan. Dessa två galaxer är satelliter i vår galax.

Oregelbundna galaxer saknar en tydligt definierad kärna, ingen rotationssymmetri, och ungefär hälften av materien i dem är interstellär gas. När man undersökte himlen med teleskop upptäcktes många oregelbundna, trasiga galaxer, liknande de magellanska molnen.

"I kärnorna i vissa galaxer äger våldsamma processer rum, sådana galaxer kallas aktiva galaxer. I galaxen M87 i stjärnbilden Jungfrun sker en utstötning av materia med en hastighet av 3000 km/s, massan av denna utstötning är. Denna galax visade sig vara en kraftfull källa för radioemission. En ännu kraftfullare källa för radioutstrålning är kvasarer. Kvasarer är också kraftfulla källor till infraröd, röntgenstrålning och gammastrålning. Men storlekarna på kvasarer visade sig vara små, cirka 1 AU. Kvasarer är inte stjärnor; dessa är ljusa och mycket aktiva galaktiska kärnor miljarder ljusår från jorden." "I mitten av kvasaren finns ett supermassivt svart hål som suger in materia i sig själv - stjärnor, gas och damm. Materia faller in i ett svart hål och bildar en enorm skiva, i vilken den värms upp från friktion och tidvattenkrafternas inverkan till gigantiska temperaturer." "Hubble-webbplatsen har publicerat vad som förmodligen är ett av de mest detaljerade fotografierna av en kvasar hittills. Detta är en av de mest kända kvasarerna, 3C 273, som ligger i stjärnbilden Jungfrun.” Det blev det första öppna föremålet i sitt slag; i början av 1960-talet upptäcktes den av astronomen Alan Sandage. "Qusar 3C 273 är den ljusaste och en av de närmaste kvasarerna: den är cirka 2 miljarder ljusår bort och tillräckligt ljus för att ses i ett amatörteleskop."

Galaxer är sällan singel. 90 % av galaxerna är koncentrerade i kluster, som inkluderar från tio till flera tusen medlemmar. Medeldiametern för en galaxhop är 5 Mpc, det genomsnittliga antalet galaxer i ett kluster är 130. "Den lokala gruppen av galaxer, vars dimensioner är 1,5 Mpc, inkluderar vår galax, Andromedagalaxen M31, Triangulumgalaxen M33, det stora magellanska molnet (LMC), det lilla magellanska molnet (MMO) - totalt 35 galaxer sammankopplade av ömsesidig gravitation. Galaxerna i den lokala gruppen är bundna av en gemensam gravitation och rör sig runt ett gemensamt masscentrum i stjärnbilden Jungfrun."

Bild 21-23. stjärnhopar.

I galaxen är var tredje stjärna en dubbel, det finns system med tre eller fler stjärnor. Mer komplexa objekt är också kända - stjärnhopar.

Öppna stjärnhopar finns nära det galaktiska planet. Framför dig finns Plejadernas stjärnhop. Det blå diset som följer Plejaderna är utspritt damm som reflekterar stjärnljuset.

Globulära hopar är de äldsta formationerna i vår galax, deras ålder är från 10 till 15 miljarder år och är jämförbar med universums ålder. Den dåliga kemiska sammansättningen och långsträckta banor längs vilka de rör sig i galaxen indikerar att klotformade hopar bildades under eran av bildandet av själva galaxen. Globulära hopar sticker ut starkt mot stjärnbakgrunden på grund av ett betydande antal stjärnor och en tydlig sfärisk form. Diametern på klothopar sträcker sig från 20 till 100 st. M= 104 106 M?

Slides 24-29. Interstellär materia. Nebulosor.

Förutom stjärnor, kosmiska strålar (protoner, elektroner och atomkärnor hos kemiska element), som rör sig med hastigheter nära ljusets hastighet, innehåller galaxer gas och damm. Gas och damm i galaxen är mycket ojämnt fördelade. Förutom sällsynta dammmoln observeras täta mörka dammmoln. När dessa täta moln belyses av ljusa stjärnor reflekterar de sitt ljus, och då ser vi nebulosor.

"Hubble-teamet släpper en fantastisk bild varje år för att fira årsdagen av rymdteleskopets uppskjutning den 24 april 1990. 2013 presenterade de världen med ett fotografi av den berömda hästhuvudnebulosan, som ligger i stjärnbilden Orion, 1500 ljusår från jorden.

"Den ljusa lagunnebulosan innehåller många olika astronomiska objekt. Objekt av särskilt intresse inkluderar en ljus öppen stjärnhop och flera aktiva stjärnbildande regioner."

"Den färgglada Trifid-nebulosan låter dig utforska kosmiska kontraster. Även känd som M20, ligger den cirka 5 000 ljusår bort i den nebulosarika konstellationen Skytten. Storleken på nebulosan är cirka 40 sv. l.”

"Det är ännu inte känt vad som lyser upp denna nebulosa. Särskilt förbryllande är den ljusa, inverterade V-formade bågen som markerar den övre kanten av bergsliknande interstellära dammmoln nära bildens mitt. Denna spöklika nebulosa innehåller ett litet stjärnbildande område fyllt med mörkt damm. Den sågs första gången på infraröda bilder tagna av IRAS-satelliten 1983. Här visas en anmärkningsvärd bild tagen av rymdteleskopet Hubble. Även om det visar många nya detaljer, kunde orsaken till utseendet på en ljus, klar båge inte fastställas. ”

Den totala massan av stoft är bara 0,03 % av galaxens totala massa. Dess totala ljusstyrka är 30 % av stjärnornas ljusstyrka och bestämmer helt galaxens strålning i det infraröda området. Dammtemperatur 15-25 K.

Bilder 30-33. Tillämpning av spektralanalys. Rödförskjutning. Dopplereffekt. Hubble lag.

Galaxernas ljus är det totala ljuset från miljarder stjärnor och gas. För att studera galaxernas fysikaliska egenskaper använder astronomer spektralanalysmetoder . Spektralanalys- en fysikalisk metod för kvalitativ och kvantitativ bestämning av ett ämnes atomära och molekylära sammansättning, baserad på studiet av dess spektrum. Astronomer använder metoden för spektralanalys för att bestämma den kemiska sammansättningen av föremål och deras rörelsehastighet.

År 1912 upptäckte Slifer, en amerikansk astronom, en förskjutning av linjer mot den röda änden i spektra av avlägsna galaxer. "Det här fenomenet har kallats rödförskjutning. I det här fallet visade sig förhållandet mellan skiftningen av spektrallinjen och våglängden vara detsamma för alla linjer i en given galaxs spektrum. Attityd , var är våglängden för spektrallinjen som observeras i laboratoriet, kännetecknar rödförskjutningen”.

"Den för närvarande accepterade tolkningen av detta fenomen är relaterad till Dopplereffekten. Förskjutningen av spektrallinjerna till den röda änden av spektrumet orsakas av rörelsen (borttagningen) av det utstrålande objektet (galaxen) med en hastighet v i riktning från observatören. Vid små rödförskjutningar (z) kan galaxens hastighet hittas med hjälp av Dopplerformeln: , där c är ljusets hastighet i vakuum”.

1929 fann Hubble att hela systemet av galaxer expanderar. "Enligt galaxernas spektra har det konstaterats att de "springer iväg" från oss med en hastighet v, proportionell mot avståndet till galaxen:

v= H r, där H = 2,4 * 10 -18 s -1 är Hubble-konstanten, r är avståndet till galaxen (m)”.

Bild 34-38. Big Bang-teorin. Materias kritiska densitet.

Teorin om det expanderande universum dök upp, enligt vilken vårt universum uppstod från ett supertätt tillstånd under loppet av en storslagen explosion och dess expansion fortsätter i vår tid. För cirka 13 miljarder år sedan var all materia från Metagalaxy koncentrerad i en liten volym. Ämnets densitet var mycket hög. Detta tillstånd av materia kallas "singular". Expansionen till följd av "explosionen" ("pop") ledde till en minskning av ämnets densitet. Galaxer och stjärnor började bildas.

Det finns ett kritiskt värde för materiens densitet, på vilket arten av dess rörelse beror på. Det kritiska värdet för ämnets densitet kr beräknas med formeln:

där H \u003d 2,4 * 10 -18 s -1 är Hubble-konstanten, G \u003d 6,67 * 10 -11 (N * m 2) / kg 2 är gravitationskonstanten. Om vi ​​ersätter numeriska värden får vi kr =10 -26 kg/m 3 . På< кр - расширение Вселенной. При >cr - komprimering av universum. Medeldensiteten av materia i universum = 3 * 10 -28 kg/m 3 .

Människan försöker alltid lära känna världen omkring sig. Studiet av universum har precis börjat. Mycket återstår att veta. Mänskligheten är bara i början av vägen att studera universum och dess mysterier. "Vi representerar universum som hela den omgivande världen och gör det omedelbart unikt och unikt. Och samtidigt berövar vi oss själva möjligheten att beskriva det i termer av klassisk mekanik: på grund av dess unikhet kan universum inte interagera med någonting, det är ett system av system, och därför sådana begrepp som massa, form, storlek förlora sin mening i förhållande till det. Istället måste man ta till termodynamikens språk och använda begrepp som densitet, tryck, temperatur, kemisk sammansättning.”

För mer detaljerad bekantskap med denna information kan du använda följande källor:

ett). Fysik. Årskurs 11: lärobok. för allmänbildning Institutioner: grundläggande och profil. nivåer / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Chagurin; ed. IN OCH. Nikolaev, N.A. Parfentiev. - 19:e upplagan. - M .: Education, 2010. - 399 s., L. sjuk. - (Klassisk kurs). – ISBN 978-5-09-022777-3.;

fyra). http://www.adme.ru

Adressen till vårt hem i universum: universum, den lokala gruppen av galaxer, Vintergatans galax, solsystemet, planeten jorden - den tredje planeten från solen.

Vi älskar vår planet och kommer alltid att skydda den!

V. Primär konsolidering av kunskap.

Frontalundersökning

• Vad heter vetenskapen som studerar universums struktur och utveckling? (Kosmologi)
• Vilka måttenheter utanför systemet används i kosmologi? (ljusår, astronomisk enhet, parsec, solmassa)
• Vilket avstånd kallas ljusår? (sträcka tillryggalagd av ljus på ett år)

VI. Självständigt arbete.

Eleverna uppmanas att självständigt lösa problemet: Den genomsnittliga densiteten av materia i universum = 3 * 10 -28 kg/m 3 . Beräkna det kritiska värdet av materiens densitet och jämför det med den genomsnittliga materiedensiteten i universum. Analysera resultatet och dra en slutsats om huruvida universum expanderar eller krymper.

VII. Reflexion.

Eleverna uppmanas att utvärdera lärarens arbete och sitt eget arbete under lektionen genom att rita positiva eller negativa uttryckssymboler på pappersarken som läraren utfärdat.

VIII. Läxa.

Punkterna 124, 125, 126 Svara muntligt på frågorna på sidorna 369, 373.

Litteratur:

1. Fysik. Årskurs 11: lärobok. för allmänbildning Institutioner: grundläggande och profil. nivåer / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Chagurin; ed. IN OCH. Nikolaev, N.A. Parfentiev. - 19:e upplagan. - M .: Education, 2010. - 399 s., L. sjuk. - (Klassisk kurs). – ISBN 978-5-09-022777-3.
2. http://en.wikipedia.org
3. http://www.adme.ru