Туманності

 

                                               Тема: Туманності 
Мета уроку: навчити використовувати на практиці здобуті знання, вміння і навички  
розвинути погляди учнів на навколишній світ і те що знаходиться навколо нас 
виховати любов до науки 
Обладнання уроку: презентація, конспект уроку.  
Тип уроку: лекція з елементами бесіди. 
Вид уроку: вивчення нового матеріалу. 
 
Планування уроку: 
1.    Організаційна частина     (       ) 
2.    Пояснення нового матеріалу (       ) 
3.    Закріплення нового матеріалу (       ) 
4.    Підведення підсумків (       ) 
 
План уроку 
1 Історичні відомості

2 Типи туманностей

2.1 Темні туманності

2.2 Відбивні туманності

2.3 Туманності, іонізованниє випромінюванням

2.3.1 Планетарні туманності

2.4 Туманності, створені ударними хвилями

2.4.1 Залишки наднових і нових зірок

2.4.2 Туманності навколо зірок Вольфа - Райе

2.4.3 Туманності навколо O-зірок

2.4.4 Туманності в областях зореутворення

Хід уроку 
І. Організаційна частина. 
Заходжу в клас, вітаюся з учнями та перевіряю присутніх і їх готовність до уроку. 
ІІ. Пояснення нового матеріалу

       Туманність - ділянка міжзоряного середовища, що виділяється своїм випромінюванням або поглинанням випромінювання на загальному тлі неба.

Раніше туманностями називали всякий нерухомий на небі протяжний  об'єкт.

 

 

 

У 1920-і роки з'ясувалося, що серед туманностей багато галактик (наприклад, Туманність Андромеди). Після  цього термін «туманність» став розумітися більш вузько, в зазначеному вище сенсі.

Туманності складаються  з пилу, газу та плазми.

Історичні відомості

       Спочатку туманностями в астрономії називали будь нерухомі протяжні (дифузні) світяться астрономічні об'єкти, включаючи зоряні скупчення або галактики за межами Чумацького Шляху, які не вдавалося вирішити на зірки.

Деякі приклади такого використання збереглися до цих пір. Наприклад, Галактику  Андромеди часто називають «Туманність  Андромеди».

       Так, Шарль Мессьє, інтенсивно займався пошуком комет, склав в 1787 році каталог нерухомих дифузних об'єктів, схожих на комети. У каталог Мессьє потрапили як власне туманності, так і галактики (наприклад, згадана вище галактика Андромеди - М 31) і кульові зоряні скупчення (М 13 - скупчення Геркулеса).

       У міру розвитку астрономії і роздільної здатності телескопів, поняття «туманність» все більше уточнювалося: частина «туманностей» була ідентифікована як зоряні скупчення, були виявлені темні (поглинаючі) газопилові туманності і, нарешті, в 1920-х роках, спочатку Лундмарк, а потім і Хабблу, вдалося вирішити на зірки периферійні області ряду галактик і тим самим встановити їх природу. З цього часу термін «туманність» вживається в наведеному вище сенсі.

Типи туманностей

       Первинна ознака, використовуваний при класифікації туманностей - поглинання або випромінювання (розсіювання) ними світла, тобто за цим критерієм туманності діляться на темні і світлі. Перші спостерігаються завдяки поглинанню випромінювання розташованих за ними джерел, другі - завдяки власному випромінюванню або відображенню (розсіюванню) світла розташованих поруч зірок. Природа випромінювання світлих туманностей, джерела енергії, збуджуючі їх випромінювання, залежать від їх походження і можуть мати різноманітну природу; нерідко в одній туманності діють кілька механізмів випромінювання.

Ділення туманностей на газові і пилові в значній мірі умовно: все туманності містять і пил, і газ. Такий поділ історично  зумовлене різними способами  спостереження і механізмами  випромінювання: наявність пилу найбільш яскраво спостерігається при  поглинанні випромінювання темними  туманностями розташованих за ними джерел і при відображенні або 

 

 

розсіюванні, або перевипромінювання пилом, що міститься в туманності випромінювання поблизу або в самій туманності зірок; власне випромінювання газової компоненти туманності спостерігається при її іонізації ультрафіолетовим випромінюванням розташованої в туманності гарячої зірки (емісійні області H II іонізованого водню навколо зоряних асоціацій або планетарні туманності) або при нагріванні міжзоряного середовища ударною хвилею внаслідок вибуху наднової або впливу потужного зоряного вітру зірок типу Вольфа - Райе.

Темні туманності

       Темні туманності являють собою щільні (зазвичай молекулярні) хмари міжзоряного газу і міжзоряного пилу, непрозорі через міжзоряного поглинання світла пилом. Зазвичай вони видні на фоні світлих туманностей. Рідше темні туманності видно прямо на фоні Чумацького Шляху. Такі туманність Вугільний Мішок і безліч більш дрібних, званих гігантськими глобулами.

       Міжзоряний поглинання світла Av в темних туманностях коливається в широких межах, від 1-10m до 10-100m в найбільш щільних. Будова туманностей з великими Av піддається вивченню тільки методами радіоастрономії і субміліметрових астрономії, в основному за спостереженнями молекулярних радіоліній і по інфрачервоному випромінюванню пилу. Часто всередині темних туманностей виявляються окремі ущільнення з Av до 10 000m в яких, мабуть, формуються зірки.

У тих частинах туманностей, які напівпрозорі в оптичному  діапазоні, добре помітна волокниста структура. Волокна і загальна витягнутість туманностей пов'язані з наявністю в них магнітних полів, що утруднюють рух речовини впоперек силових ліній і призводять до розвитку ряду видів магнітогідродинамічних нестійкостей. Пиловий компонент речовини туманностей пов'язаний з магнітними полями через те, що пилинки електрично заряджені.

Відбивні туманності

       Відбивні туманності є газово-пиловими хмарами, підсвічуються зірками. Якщо зірка (зірки) знаходяться в міжзоряному хмарі або поряд з ним, але недостатньо гаряча (гарячі), щоб іонізованниє навколо себе значну кількість міжзоряного водню, то основним джерелом оптичного випромінювання туманності виявляється світло зірок, розсіюється міжзоряним пилом. Прикладом таких туманностей є туманності навколо яскравих зірок в

 

 

 

скупченні Плеяди.

       Більшість відбивних туманностей розташоване поблизу площини Чумацького Шляху. У ряді випадків спостерігаються відбивні туманності на високих галактичних широтах. Це газово-пилові (часто молекулярні) хмари різних розмірів, форми, щільності і маси, що підсвічуються сукупним випромінюванням зірок диска Чумацького Шляху. Вони важкі для вивчення через дуже низьку поверхневої яскравості (звичайно багато слабше фону неба). Іноді, проектуючи на зображеннях галактик, вони призводять до появи на фотографіях галактик неіснуючих насправді деталей - хвостів, перемичок і т. п.

       Відбивна туманність «Ангел» знаходиться на висоті 300 пк над площиною галактики

       Деякі відбивні туманності мають кометообразний вигляд і називаються кометарнимі. В «голові» такий туманності перебуває звичайно змінна зірка типу T Тільця, яка висвітлює туманність. Такі туманності нерідко мають змінну яскравість, відстежуючи (з запізненням на час поширення світла) змінність випромінювання висвітлюють їх зірок. Розміри кометарних туманностей зазвичай малі - соті частки парсека.

       Рідкісною різновидом відбивної туманності є так зване світлове відлуння, що спостерігалося після спалаху нової зірки 1901 року в сузір'ї Персея. Яскрава спалах нової зірки підсвітити пил, і кілька років спостерігалася слабка туманність, яка розповсюджувалась на всі боки зі швидкістю світла. Крім світлового луни після спалахів нових зірок утворюються газові туманності, подібні залишкам спалахів наднових зірок.

       Багато відбивні туманності мають тонковолокнистих структуру - систему майже паралельних волокон товщиною в кілька сотих чи тисячних часток парсека. Походження волокон пов'язано з жолобковою або перестановною нестійкістю в туманності, пронизаної магнітним полем. Волокна газу і пилу розсовують силові лінії магнітного поля і впроваджуються між ними, утворюючи тонкі нитки.

       Вивчення розподілу яскравості й поляризації світла по поверхні відбивних туманностей, а також вимір залежності цих параметрів від довжини хвилі дозволяють встановити такі властивості міжзоряного пилу, як альбедо, індикатриси розсіяння, розмір, форму і орієнтацію пилинок.

Туманності, іонізованниє випромінюванням

Туманності, іонізованніє віпромінюванням

       Туманності, іонізованніє віпромінюванням, - ділянкі міжзоряного газу,

 

 

сильно іонізованого віпромінюванням зірок або інших джерел іонізуючого випромінювання. Найяскравішімі и Поширення, а кож найбільш вивченості представник таких туманностей є області іонізованого водних (зони H II). У зонах H II речовіна практично повністю іонізованої и підігрітій до температури ~ 104К ультрафіолетовім віпромінюванням знаходяться всередіні них зірок. Усередіні зон HII ВСІ віпромінювання зірки в лаймановском контінуумі переробляється у віпромінювання в лініях Підрядні серій, відповідно до теореми Росселанда. Тому в спектрі дифузной туманностей Дуже Яскраві Лінії бальмеровской серії, а кож лінія Лайман-альфа. Лише розріджені зони H II нізької щільності ионизованного віпромінюванням зірок, в т. н. корональні газі.

До туманностям, іонізованого віпромінюванням відносяться кож так звані зони іонізованого вуглецю (зони C II), в якіх вуглець практично повністю іонізованої світлом центральних зірок. Зони C II зазвічай розташовані Навколо зон H II в областях нейтрального водного (HI) i проявляють себе по рекомбінаційніх радіолінії вуглецю, аналогічнім рекомбінаційніх радіолінії водних и гелію. Зони C II спостерігаються кож в інфрачервоній Лінії C II (λ = 156 мкм). Для зон C II характерні низько температура 30-100 К і мала ступінь іонізації середовища в цілому: Ne / N <10-3, де Ne и N концентрації електронів и атомів. Зони C II вінікають через ті, Що Потенціал іонізації вуглецю (11,8 еВ) менше, Ніж у водні (13,6 еВ). Віпромінювання зірок з енергією E фотонів 11,8 еВ E 13,6 еВ (Å) виходе за Межі зони H II в область HI, зціпити іонізаційнім фронтом зони H II, и ионизует там вуглець. Зони C II вінікають кож Навколо зірок спектральних класів B1-B5, Що знаходяться в щільніх ділянках міжзоряного середовища. Такі зірки практично не здатні іонізованого водних І не створюють помітніх зон H II.

Туманності, іонізованніє віпромінюванням, вінікають кож Навколо Потужной рентгенівськіх джерел в Чумацький Шлях и в інших галактиках (в тому чіслі в активних ядрах галактик и квазарах). Для них часто характерні більш вісокі температури, Ніж в зонах H II, и більш Висока ступінь іонізації Важко елементів.

Туманності, створені ударними хвилями

Різноманітність і численність  джерел надзвукового руху речовини в  міжзоряному середовищі призводять до великої кількості і різноманітності  туманностей, створених ударними хвилями. Зазвичай такі туманності недовговічні, оскільки зникають після вичерпання кінетичної енергії 

 

 

 

рухомого газу.

       Основними джерелами сильних ударних хвиль в міжзоряному середовищі є вибухи зірок - скиди оболонок при спалахах наднових і нових зірок, а також зоряний вітер (в результаті дії останнього утворюються т. н. Міхури зоряного вітру). У всіх цих випадках мається точкове джерело викиду речовини (зірка). Створені таким чином туманності мають вигляд розширюється оболонки, за формою близької до сферичної.

       Викидається речовина має швидкості порядку сотень і тисяч км / с, тому температура газу за фронтом ударної хвилі може досягати багатьох мільйонів і навіть мільярдів градусів.

       Газ, нагрітий до температури кілька мільйонів градусів, випромінює головним чином в рентгенівському діапазоні як у безперервному спектрі, так і в спектральних лініях. В оптичних спектральних лініях він світиться дуже слабо. Коли ударна хвиля зустрічає неоднорідності міжзоряного середовища, вона огинає ущільнення. Усередині ущільнень поширюється більш повільна ударна хвиля, яка викликає випромінювання в спектральних лініях оптичного діапазону. В результаті виникають яскраві волокна, добре помітні на фотографіях. Основний ударний фронт, обтиску згусток міжзоряного газу, приводить його в рух у бік свого поширення, але з меншою, ніж у ударної хвилі, швидкістю.

Залишки наднових і нових зірок

       Крабоподібна туманність - залишок спалаху найновішої (1054 рік)

       Найбільш яскраві туманності, створені ударними хвилями, викликані вибухами наднових зірок і називаються залишками спалахів наднових зірок. Вони відіграють дуже важливу роль у формуванні структури міжзоряного газу. Поряд з описаними особливостями для них характерно нетеплове радіовипромінювання зі статечним спектром, викликане релятивістськими електронами, прискорює як в процесі вибуху наднової, так і пізніше Пульсаром, зазвичай залишаються після вибуху. Туманності, пов'язані з вибухами нових зірок, малі, слабкі і недовговічні.

        Інший тип туманностей, створених ударними хвилями пов'язаний із зоряним вітром від зірок Вольфа - Райе. Ці зірки характеризуються дуже потужним зоряним вітром з потоком маси в рік і швидкістю витікання 1.103 -3 · 103 км / с. Вони створюють туманності розміром в декілька парсек з яскравими волокнами на кордоні астросфери такої зірки. На відміну від залишків спалахів наднових зірок радіовипромінювання цих туманностей має теплову природу. Час життя таких туманностей обмежена тривалістю