Вселенная, Галактика і Сонячна система

Міністерство вищої й середнього спеціальної освіти республіки Узбекистан.

Ташкентський государственный.

Технічний Університет імені Абу Райхана Беруни.

Тема: Вселленная, Галактика і Сонячна система.

Виконав: студент ИЭФ групи 1−01 МН (У) Домлатжанов Умид.

ТАШКЕНТ — 2002 Впродовж кількох останніх років, починаючи з Рене Декарта (1596−1650), було висловлено кілька десятків космогонічних гіпотез, у яких розглянуті найрізноманітніші варіанти ранню історію Сонячної системи. Ведучи мову про далеких об'єктах Всесвіту, астрономи зазвичай скаржаться, що з часто є замало даних, щоб висвітлити розвиток об'єктів. Тут можна сказати, що все виглядає навпаки — даних занадто багато. Історично першої гіпотезою про походження планет була гіпотеза Декарта (1644 р.). Декарт припустив, що це світові простору заповнене всепроницающей рідиною, частки якої в вихреобразном русі. Кожна планета, по Декарту, як соломина у вир, рухається у власній вихорі. Також він пояснював і рух планет по орбітам. «Оновлену» теорію вихорів використовував у планетної космогонії. Тер Хаар (1938 р.) і Ко. Вейцзекер. У 1745 р. французький учений Бюффон висловив припущення, що планети утворилися з речовини, викинули з Сонця за його зустрічі з кометою. Гіпотеза «зустрічі» Сонця з іншим небесним тілом — зіркою користувалася популярності в багатьох вчених від Бикертона (1878 р.) до Джинсу (1916 р.). Німецький філософ І. Кант (1724−1804) у своїй книжці «природна Загальна історія та теорія неба» (1755 р.) розвинув гіпотезу, відповідно до якої початку світовий простір було заповнене матерією, що у стані первозданного хаосу. Під впливом двох сил — притягування й відштовхування — матерія згодом мав потрапити у тим більше організовані форми. Сонце і оточуючі його планети утворилися внаслідок злипання порошин первинного речовини. Цілком інша гіпотеза було викладено у книзі французького ученого Лапласа «Переказ системи світу», що вийшла у світ у 1796 р. По Лапласу, у ранній стадії свого розвитку Сонце була величезну повільно обертову розпечену туманність. Під впливом Сили тяжкості протосолнце стискалося, а його обертання все збільшувалася, тому вона набувало сплюснутую форму. І щойно на екваторі сила тяжкості врівноважувалася відцентровій силою, від протосолнца відмежовувалася гігантське кільце, яке надалі охлаждалось і розривалося на окремі згустки. У тому числі що й формувалася планета. Такий відрив кілець від протосолнца, по Лапласу, відбувався кілька разів. Аналогічним шляхом нібито утворилися і супутники планет. У 1935 р. Р. Рессел припустив, що Сонце було подвійного зіркою. Один із компонент нібито була розірвано зустрічної зіркою і утворила волокно, з яких пізніше сформувалися планети. Рік, через Литлон припустив, що Сонце було потрійний зіркою. Дві їх нібито зіткнулись і пішли в межзвёздное простір, залишаючи «будівельний матеріал». У 1944 р. Ф. Хойл висловив припущення, що Сонце в свій час було подвійний зіркою, причому одне з них спалахнула як наднова, скинула газову оболонку і залишила систему. Загалом, кажучи гіпотез, було мало, але насправді сучасна гіпотеза свідчить, що планети і Сонце утворилися вже з і ще ж газопилового хмари. Передбачається що майже п’яти мільярдів років тому вони в протяжённом газопылевом хмарі, просякнутому магнітними лініями, утворилися згущення — протосолнце, яке повільно стискалося. Інша частина хмари з безліччю приблизно 10 разів менше цієї, повільно оберталося навколо неї. Через війну поступово сплющувалася і розігрівалася. Так навколо протосолнца утворився протяжний диск, пронизаний магнітними силовими лініями. У значної його частину відбувалося інтенсивне конвективно-турбулентное перемішування речовини. Це сприяло швидкому переносу енергії, звільнюваної при гравітаційному стисканні хмари, на нескінченність. Внаслідок цього газопылевой диск істотно охолоджувався. Під впливом світлового тиску легкі хімічні елементи водень і гелій «выметались» з близьких околиць Сонця. І, навпаки, потрапляючи на порошини, світлові промені гальмували їх рух навколо Сонця. У цьому пилові частки втрачали свій орбітальний момент кількості руху, і наближалися до Сонцю. Цей механізм гальмування «працює» навіть тоді, якщо розміри частки досягають кількох метрів. У остаточному підсумку те й призвело до суттєвого розбіжності в хімічний склад планет, їх поділу на дві групи. Після досягнення «критичної» щільності пилової диск, у відповідність із критерієм гравітаційної нестійкості, розпадався деякі згущення. Далі внаслідок взаємних сутичок відбувалося злипання окремих порошин й освіту твердих тіл, котрим американський біолог Т. Чемберлен ще 1901 р. і запровадив назва «планетезимали». За оцінками У. З. Сафронова, перетворення системи згущень пилу в рій твердих тіл тривало всього 10 000 років з відривом Землі від поверхні Сонця і близько 1 000 000 років з відривом Юпітера. У цьому маса планетезималий в області планет земної групи була значна менше, ніж у області планетегигантов. Усе це час протосолнце було дуже дорогу активність. При потужних спалахи воно викидав потоки заражённых частинок, які, рухаючись вздовж магнітних силових ліній, переносили момент кількості руху від поверхні Сонця до протопланетному хмарі. З іншого боку, завдяки сутичкам високоенергічних, легких частинок (протонів і нейтронів) з речовиною протопланетного хмари, відбувалися певні ядерні реакції. Саме таким шляхом і утворився великий надлишок легких хімічних елементів — літію, берилію і бору, що у земної корі і метеоритах значно більше, ніж у атмосфері Сонця. Через війну взаємних сутичок планетезималий відбувався зростання одним і роздрібнення інших. Згодом орбіти найбільших із них наближалися до круговим орбітам, не бажаючи вони перетворювалися на зародки планет, об'єднуючи все навколишнє речовина. Розрахунки показують, зростання Землі до сучасних розмірів тривав усього 100 млрд. років. Випадання окремих згущень на Землю і її стиснення сприяли поступового розігріву її надр. Зараз сформування Землі температура у її центрі не перевищувала 800 До, лежить на поверхні 300 До, але в глибині 300−500 км — близько 1500 До. Згодом все великій ролі тут грали процеси радіоактивного розпаду, у якому виділялося значну кількість енергії. У результаті окремі області земних надр розігрілися до температури плавлення. Настала тривала фаза гравітаційної диференціації речовини: Тяжкі хімічні елементи і з'єднання опускалися вниз, легені - піднімалися вгору. Цей є початковим етапом формування земної кори тривав близько 1 млрд. лет.

На ранній стадії свого розвитку протоземля була оточена хмарою невеликих супутників, радіуси яких досягали 100 км. З часом із них з відривом близько 20 земних радіусів (60 000 км) сформувалася Місяць. Одночасно почалося її повільне видалення то Землі, що тривають і тепер. Воно супроводжується зменшенням швидкості обертання Землі навколо її осі. І усе ж таки вже можна цілком упевнено говорити, що планети і Сонце утворилися вже з газопилового хмари й які самі планети сформувалися з рою холодних i твердих тел.

Ні Землі людини, який, та вдивляючись у зоряне небо, не відчував б усієї своєї вроди й величі, який відчула б бажання пізнати його таємниці. Успіхи астрономії і космонавтики «наблизили» нас до зіркам. Сьогодні кожен погляд людини у небо наповнюється конкретним змістом: десь за вигадливу мозаїку із найяскравіших зірок прокладає свій шлях черговий пілотований космічний корабель, й інші сузір'ї розташований дуже цікавий пульсар, у третій — щонайменше знаменита галактика чи квазар. Зараз звёздном небі виділено близько 100 сузір'їв. Вона має точно зазначені на карті неба кордону. 235 зірок, крім буквених позначень, мають власні назви, які у переважній більшості випадків перейшли від арабських астрономов.

Спостерігаючи річним переміщенням Сонця серед зірок, древні люди навчилися завчасно визначати наступу одного чи іншого часу року. Вони поділяли смугу неба вздовж екліптики на 12 сузір'їв (Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрелець, Козеріг, Водолій і Риба), у кожному у тому числі Сонце перебуває місяць. Як зазначалося, ці сузір'я було названо зодіакальними (слід сказати, рухаючись від сузір'я, Скорпіон в сузір'я Стрільця Сонце проходить і через 13-те сузір'я — Змееносец!).

Ще за 2000 років до нашої ери древні спостерігачі помітили серед зодіакальних сузір'їв п’ять особливих світил, які, постійно змінюючи своє становище на небі, переходять із одного зодіакального сузір'я до іншого. Згодом грецькі астрономи називали ці світила планетами, т. е. «блукаючими». Це Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн, зберегли в своїх назвах донині імена давньоримських богів. Місяць і Сонце теж вважалися блукаючими світилами. Мабуть, минуло багато століть, як древнім астрономам вдалося встановити певні закономірності рухається планет і, встановити часові відтинки, після закінчення яких становище планети на небі стосовно Сонцю повторюється. Цей проміжок часу пізніше був названо синодическим (від грецького синодос — зближення) періодом звернення планети. Після цього можна було продукувати наступний крок — будувати загальну модель світу, у якій кожної з планет було б відведено певний місце, і користуючись якої було заздалегідь передбачити становище планети на кілька місяців, або років вперед. Поступово, століттями астрономія все ускладнювалася, і перша людина, заявивши і, що земля огинається коло Сонця, був великий польський математик, фізик і астроном Микола Коперник (1473−1543). Він створив своє безсмертне творіння — книжку «Про вращениях небесних тіл», цим він перший заснував геліоцентричну систему. Після дослідження Всесвіту з допомогою телескопів розпочато Галілео Галілеєм (1564−1642) в 1602—1610 рр. Телескопи Галілея були невеликими, одну з найкращих мав діаметр об'єктива 5,3 див і фокусне відстань 124,5 див. Але вже з такими невеликими інструментами було зроблено великий крок вперед у викритті таємниць світобудови. На поверхні Місяці Галілей виявив нерівності - гори, долини і кратери, він відкрив супутники Юпітера і фази Венери. Довгий і копіткий шлях пройшла наука, як було встановлено структура навколишньої Всесвіту. Тільки на початку 20 століття було остаточно доведено, що це видимі на небі зірки утворюють відокремлену звёздную систему — Галактику. Поступово з’ясувалося, що зірки Чумацького Шляху — світлої сріблястою смуги, опоясывающей все небо, становлять основну частину нашої сильно сплющеної системи — Галактики. Оскільки смуга Чумацького Шляху опоясують небо великим колу, ми перебуваємо поблизу нього площині, яку називають галактичної. Далі всього Галактика простирається вздовж цієї області. У перпендикулярному їй напрямі щільність зірок швидко падає, отже, Галактика у цьому напрямі простирається негаразд далеко. Іноді невдало кажуть, що Чумацький Шлях — і є наша Галактика. Чумацький Шлях — це видиме нами на небі Світле кільце, а наша Галактика — це гігантський зоряний острів. Більшість її зірок перебуває у смузі Чумацького Шляху, але ними вона вичерпується. У Галактику входять зірки всіх сузір'їв. Підраховано, що кількість зірок 21-й розміру й всіх, яскравіших на всьому небі становить близько 2*10⁹, але лише невелику частину звёздного «населення» нашої звёздной системи — Галактики. Розміри Галактики накреслив розміщенням зірок, очевидним на великих відстанях. Це цефеиды і гарячі надгіганти. Діаметр Галактики можна взяти приблизно рівним 30 000 пк, чи 100 000 світлових років, але чіткої кордону в неї немає, оскільки звёздная щільність в Галактиці поступово сходить нанівець. У центрі Галактики перебуває ядро діаметром 1000 — 2000 пк — величезне уплотнённое скупчення зірок. Воно розміщено ми з відривом майже 10 000 пк (30 000 світлових років) у бік сузір'я Стрільця, але повністю приховано завісою хмар, містять космічну пыль.

До складу ядра Галактики входить багато червоних гігантів і короткоперіодичних цефеид. Зірки верхню частину головною послідовності, і особливо надгіганти і класичні цефеиды, перевищують молоде населення. Воно розташовується далі від центру і утворює порівняно тонкий шар, чи диск. Серед зірок цього диска розташована пилова матерія і хмари газу. Субкарлики і гіганти утворюють навколо ядра і диска Галактики сферичну систему. Усі зірки Галактики звертаються навколо її центру. Кутова швидкість звернення зірок у внутрішній області Галактики приблизно однакова, а зовнішні її частини обертаються повільніше. Цим звернення зірок в Галактиці відрізняється від звернення планет в Сонячну систему, що й кутова, і лінійна швидкості швидко зменшуються зі збільшенням радіуса орбіти. Це відмінність пов’язана з тим, що ядро Галактики не переважає у ній щодо маси, як Сонце в Сонячної системе.

Сонячна система робить повний оборот навколо центру Галактики приблизно за 200 млн. років від швидкістю близько 250 км/с. Напрям, в якому рухається Сонячна система, називається апексом руху. У напрямі апекса зірки загалом наближаються до нас швидкістю 20 км/с, а протилежному напрямі, такою ж швидкістю середньому видаляються ми. Отже, Сонячна система рухається у бік сузір'їв Ліри і Геркулеса зі швидкістю 20км/с стосовно сусіднім звёздам.

Зірки, близькі друг до друга на небі, у просторі може бути розташовані далеко друг від одного й рухатися з різними швидкостями. Тож за закінченні тисячоліть вид сузір'їв повинен сильно змінюватися внаслідок власних рухів зірок. Астрономи знайшли безліч гігантських звёздных систем межами нашої Галактики, їм дали загальне назва галактик на відміну нашої Галактики. З власного зовнішнім виглядом галактики діляться на спіральні, неправильні і еліптичні. Більшість можна побачити галактик спіральні. Наша Галактика і галактика в сузір'ї Андромеди ставляться до спіральних галактик дуже великої розміру. Усі спіральні галактики обертаються з періодами на кілька сотень мільйонів років. Маси їх сягають 10¹⁰ — 10¹¹ мас Сонця. Гілки спіральних галактик, як і в нашої Галактики, складаються з гарячих зірок, цефеид, сверхгигантов, розсіяних звёздных скупчень і газових туманностей. Галактики випромінюють радіохвилі. Радіовипромінювання походить від нейтрального водню на довжині хвилі 21 див, і навіть від ионизованного гарячого водню в світлих туманностях. Нейтрального водню у яких міститься до 10% від безлічі галактики. Є у галактиках й пил. Її присутність добре помітно у його їх, які повёрнуты до нас руба, тому нагадують веретено чи сочевицю. Уздовж галактичної площині вони проходить тёмная смуга — скупчення пилових туманностей. Під час експедиції Магеллана в 16 столітті спостережувані на південній півкулі неба дві великі країни звёздных хмари назвали Великим і Малим Магеллановыми Хмарами. Ці галактики з їхньої безформному виду належать до типу неправильних. Вони є супутниками нашої Галактики. До них близько 150 000 світлових років. Їх зоряний склад той самий, як і в гілок спіральних галактик, а ядра немає. Неправильні галактики значно менше спіральних і трапляються нечасто. Еліптичні галактики спостерігаються часто. По виду схожі на кульові звёздные скупчення, але вулицю значно більше їх за розмірам. Вони крутяться вкрай повільно й тому слабко сплюснені на відміну швидко обертових спіральних галактик. Еліптичні галактики не містять ні зіроксверхгигантов, ні дифузних туманностей. Різноманітні і світності галактик. У гігантських галактик абсолютна звёздная величина близько — 21. Існують галактики-карлики, в тисячі разів слабші з абсолютної звёздной величиною близько — 13. Деякі галактики вивищилися над іншими особливо потужним синхротронным радиоизлучением, що виникає при взаємодії дуже швидких електронів з магнітним полем. Їх назвали радиогалактиками. Найчастіше мають два вогнища радіовипромінювання, розташовані на обидві сторони галактики. Вони виникли внаслідок активності ядер галактик, які показують в супротивники швидкі потоки речовини. На місці деяких радіоджерел на небі знайшли об'єкти, неотличимые на фотографіях від дуже неяскравих зірок. Але як показали особливості їх випромінювання, ці об'єкти неможливо знайти зірками. У тому спектрі є яскраві лінії з великим червоним зміщенням. У окремих випадках це лінії газу, зазвичай спостережувані в ультрафіолетової області спектра, зміщені в його видиму частина. Червоне усунення так велике, що він відповідають відстані мільярди світлових років. Ці об'єкти, названі квазизвёздами (звездоподобными) джерелами радіовипромінювання чи квазарами, є найбільш далёкими небесними тілами, відстані до що вдалося визначити. Найяскравіший з квазарів виглядає як зірка 13-й звёздной величини, але з світності деякі квазари у сотні разів яскравіше, ніж гігантські галактики. Залишається незрозумілим походження колоссольных потоків енергії, випромінюваної ними в оптичному і радіодіапазоні. Спостереження свідчать, що квазари подібні за своєю природою з активними ядрами дуже далеких звёздных систем.

Галактики, бувають подвійними, кратними, утворюють групи і скупчення. Більшість галактик зосереджене у скупчення. Скупчення галактик, бувають розсіяними і кулястими мають десятки, іноді тисячі членів. Найближче до нас скупчення галактик мають десятки, іноді тисячі членів. Найближче до нас скупчення галактик перебуває у сузір'ї Діви на відстані близько 20 млн. пк. Останніми роками було знайдено, що у просторовому розподілі галактик та його скупчень спостерігаються певна закономірність — ячеистостільниковий структура. Стінки цих осередків, які з безлічі галактик, завтовшки 3 — 4 млн. пк, а розміри самих осередків близько 100 Мщк. Великі скупчення галактик утворюють вузли цих ячеек.

Уся що спостерігається система галактик та його скупчень називається — Метагалактикою. Метагалактика — частина безмежної Всесвіту. У Метагалактиці діє закон червоного усунення Хаббла, і визнано, що це усунення справді записано особливості руху галактик, безупинне збільшення відстаней з-поміж них. Це означає, що галактики видаляються ми (і один від друга) в різні боки, і швидше, що вони ми далі. Цей процес відбувається захоплює всю спостережувану частина Всесвіту, а можливо, й усю Всесвіт, і тому його ім'ям названо розширенням Вселенной.

Наука, що вивчає Всесвіт як єдине ціле, називається космологією. Більшість існуючих космологічних теорій спирається на теорію тяжіння, фізику елементарних частинок, загальну теорію відносності та інші фундаментальні фізичні теорії та, звісно, на астрономічні спостереження. У космології широко використовується метод моделювання, вчені будують теоретичні моделі Всесвіту, шукають спостережні факти, з урахуванням яких можна перевірити правильність теоретичних висновків. Застосування ЕОМ дає змогу провадити необхідні у своїй розрахунки. Зокрема, такі розрахунки показали, сто під впливом гравітаційних сил спочатку практично однорідна середовище зрештою, за мільярди могла придбати структуру, спостережувану у Всесвіті до сучасного епоху. Реальна Всесвіт, як з’ясувалося, добре описується моделями розширення Всесвіту, з яких випливає, що раніше галактики був у середньому ближчі один до одна одній, що тепер, а 10 — 15 млрд. років тому середню щільність матерії у Всесвіті була такою великою, температура настільки високої, що речовина могло існувати лише у вигляді елементарних частинок. У процесі розширення відбувалося освіту хімічних елементів і поступове формування галактик, зірок та. Теорія розширення Всесвіту дозволяє пояснити бачимо співвідношення змісту водню і гелію в звёздах. Випромінення, испущенное гарячим газом мільярди років тому, ще до освіти галактик, приходить до нас з великих відстаней досі і названо, тому реліктовим. Його існування було теоретично передбачено набагато раніше виявлення. Енергія реліктового випромінювання максимальна у сфері дуже коротких (міліметрових) радіохвиль. Це випромінювання приходить рівномірно з усіх напрямків неба. Беручи його з допомогою радіотелескопів, ми маємо інформацію про фізичних властивості речовини на ранніх етапах розширення Всесвіту, що його середня щільність був у сотні мільйонів разів більше, ніж у час. Відкриття реликтивного випромінювання підтвердила висновки теорії у тому, що речовина тоді було гарячим і розподілялося рівномірно. Що була Всесвіт на початок розширення, на ранніх його етапах, й заміниться у майбутньому розширення стиском? Це дуже складні питання, над розв’язанням яких вчені розв’язують нині. Всесвіт безмежна в часі та просторі. Вона вони мали початку будівництва і ніколи мати кінця, вона завжди існувала, і буде існувати. Усе це стосується Всесвіту загалом, точніше, матерії, з якої плані вона складається. А окремі її частини, наприклад Земля, Сонячна система, зірки і навіть звёздные системи — галактики, виникають, роблять довгий шлях розвитку та коли-небудь припинять своє існування, про те щоб утворює їх матерія прийняла нової форми. Повільно змінюється від і вся навколишнє наше Всесвіт. Про це свідчить, наприклад, що у наше час збільшення відстаней між галактиками. На зміну що віджило світам з’являються нові світи. Там з часом за сприятливих умов може виникнути життя, шляхом поступового ускладнення відтворювальна своє вище вираз — розумні мислячі істоти. Нині ми можемо ще навіть приблизно оцінити, в якого кількості зірок є планети, на скількох їх могла зародитися життя, життя встигла відтворити розумні суті й техніку, допускає можливість обміну інформацією між коїться з іншими цивілізаціями. Ми знаємо, що центральне тіло нашої планетної системи — Сонце, що є звичайній зіркою. І Сонце і Земля, та інші члени Сонячної системи складаються з тих ж хімічних елементів і підлягають тим самим законам фізики, що інші тіла, спостережувані на різних відстанях. Тому й умови, які колись сприяли зародженню життя Землі, повинні реалізуватись й у інших галузях Всесвіту, навіть коли ці умови пов’язані із завидною збігом обставин. Спалахи життя, а тим паче розумної життя, може бути відділені друг від друга дуже великих відстанню, що дуже утрудняє їх пошук. Розвиток науку й техніки дозволить у майбутньому з відповіддю про распространённости життя в Вселенной.

Можлива унікальність земної цивілізації підвищує відповідальність людства збереження природи нашої планети і життя у ньому заради миру і прогресса.

Использованная литература:

«Астрономия нашого часу» І. А. Климишин. «Микола Коперник» Є. А. Гребенников. «Астрономія 11 — клас» Б. А. Воронцов.