Вселенная

Согласно современным представлениям, для Метагалактики характерна ячеистая структура. Эти представления основываются на данных астрономических наблюдений, показавших, что галактики распределены не равномерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек, внутри которых галактик почти нет. Кроме того, найдены огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено. Пространственной моделью такой структуры может служить кусок пемзы, которая неоднородна в небольших выделенных объемах, но однородна в больших объемах. Если брать не отдельные участки Метагалактики, а ее крупномасштабную структуру в целом, то очевидно, что в этой структуре не существует каких-то особых, чем-то выделяющихся мест или направлений и вещество распределено сравнительно равномерно.

Возраст Метагалактики близок к возрасту т Вселенной, поскольку образование ее структуры приходится на период, следующий за разъединением вещества и излучения. Как уже упоминалось, по современным данным, возраст Метагалактики оценивается величиной порядка 13-15 млрд. лет. Ученые считают, что, по-видимому, близок к этому и возраст галактик, которые сформировались на одной из начальных стадий расширения Метагалактики.  

Галактика- гигантская система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию.

По форме галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные.

Эллиптические галактики обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия. Они являются наиболее простыми по структуре: распределение звезд равномерно убывает от  центра к периферии.

Спиральные галактики представлены в форме спирали, включая спиральные ветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и нага Галактика- Млечный Путь.

Неправильные галактики не обладают выраженной формой, в них отсутствует центральное ядро.

Некоторые галактики характеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики.

В строении «правильных» галактик очень упрощенно можно выделить центральное ядро и сферическую периферию, представленную либо в форме огромных спиральных ветвей, либо в форме эллиптического диска, включающих наиболее горячие и яркие звезды и массивные газовые облака.

Ядра галактик проявляют свою активность в разных формах: в непрерывном истечении потоков вещества, выбросах сгустков газа и облаков газа с массой в миллионы солнечных масс, в нетепловом радиоизлучении из околоядерной области.

В ядре галактики сосредоточены самые старые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики. Звезды и туманности в пределах галактики движутся довольно сложным  образом: вместе с галактикой они принимают участие в расширении Вселенной; кроме того, они участвуют во вращении галактики вокруг оси.

Звезды. На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звездном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах- гигантских плазменных образованиях, различающихся величинами, температурой и характеристиками движения. У многих других галактик, если не у большинства, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9% их массы.

Возраст звезд меняется в достаточно большом диапазоне значений: от 15 млрд. лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч- самых молодых. Есть звезды, которые образуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии, т.е. они еще не стали настоящими звездами.

Огромное значение имеет исследование взаимосвязи между звездами и межзвездной средой, включая проблему непрерывного образования звезд из конденсирующейся диффузной (рассеянной) материи.

Рождение звезд происходит в газово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил, благодаря которым идет формирование неустойчивых однородностей и диффузная материя распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются  достаточно долго, то с течением времени они превращаются в звезды. Важно отметить, что происходит процесс рождения не отдельной изолированной звезды, а звездных ассоциаций. Образовавшиеся газовые тела притягиваются друг к другу, но не обязательно объединяются в одно громадное тело. Как правило, они начинают вращаться относительно друг друга, и центробежная сила этого движения противодействует силе притяжения, ведущей к дальнейшей концентрации. Звезды эволюционируют от протозвезд- гигантских газовых шаров, слабо светящихся и с низкой температурой, к звездам- плотным плазменным телам с температурой внутри в миллионы градусов. Затем начинается процесс ядерных превращений, описываемый в ядерной физике. Основная эволюция вещества во Вселенной происходила и происходит в недрах звезд. Именно там находится тот «плавильный тигель», который обусловил химическую эволюцию вещества Вселенной.

В недрах звезд при температуре порядка 10 ° С и очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии: электроны почти полностью или абсолютно все отделены от своих атомов.  Оставшиеся ядра вступают во взаимодействие друг с другом, благодаря чему водород, имеющийся в изобилии в большинстве звезд, превращается при участии углерода в гелий. Эти и подобные ядерные превращения являются источником колоссального количества энергии, уносимой излучением звезд.

Огромная энергия, излучаемая звездами, образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри них. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, образуют внутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло в течение миллионов и миллиардов лет за счет превращения водорода в более тяжелые элементы, и прежде всего в гелий. В итоге на завершающем этапе эволюции звёзды превращаются в инертные («мертвые«) звезды.

Звезды не существуют изолированно, а образуют системы. Простейшие звездные системы, или кратные системы, состоят из двух, трех, четырех, пяти и более звезд, образующихся вокруг общего центра тяжести. Компоненты некоторых кратных систем окружены общей оболочкой диффузной материи, источником которой, по-видимому, являются сами звезды, выбрасывающие ее в пространство в виде мощного потока газа.

Звезды объединены также в еще большие группы- звездные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или «шаровую» структуру. Рассеянные скопления насчитывают несколько сотен отдельных звезд, шаровые скопления- многие сотни тысяч. Ассоциации, или скопления звезд, также не являются неизменными и вечно существующими. Через определенное количество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.

Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять больших планет, десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероидов), сотни комет, бесчисленное множество метеоритных тел, движущихся как роями, так и в виде отдельных частиц.  Все тела солнечной системы объединены в единое целое благодаря силе притяжения центрального тела- Солнца. Солнечная система является упорядоченной системой, имеющей свои закономерности строения.

Единый характер Солнечной системы проявляется в том, что все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости. Большинство спутников планет (их лун) вращается в том же направлении и в большинстве случаев в экваториальной плоскости своей планеты. Солнце, планеты, спутники планет вращаются вокруг своих осей в том же направлении, в котором они совершают движение по своим траекториям.

Закономерно и строение Солнечной системы: каждая следующая планета удалена от Солнца примерно в два раза дальше, чем предыдущая. Принимая во внимание закономерности строения Солнечной системы, кажется невозможным ее случайное образование.

О механизме образования планет в Солнечной системе также нет общепризнанных заключений. Солнечная система, по оценкам ученых, образовалась примерно 5 млрд. лет назад, причем Солнце- звезда второго ( или еще более позднего) поколения. Таким образом, Солнечная система возникла на продуктах жизнедеятельности звезд предыдущих поколений, скапливавшихся в газово-пылевых облаках. Это обстоятельство дает основание назвать Солнечную систему малой частью звездной пыли. О происхождении Солнечной системы и ее исторической эволюции наука знает меньше, чем необходимо для построения теории планетообразования. От первых научных гипотез, выдвинутых примерно 250 лет назад, до наших дней было предложено число различных моделей происхождения и развития Солнечной системы, но ни одна из них не удостоилась перевода в ранг общепризнанной теории. Большинство из выдвигающихся ранее гипотез сегодня представляют лишь исторический интерес.

В соответствии с современными представлениями первоначальное газовое облако, из которого образовались и Солнце, и планеты, состояло из ионизированного газа, подверженного влиянию электромагнитных сил. После того как из огромного газового облака посредством концентрации образовалось Солнце, на очень большом расстоянии от него остались небольшие части этого облака. Гравитационная сила стала притягивать остатки газа к образовавшейся звезде- Солнцу, но его магнитное поле остановило падающий газ на различных расстояниях- как раз там, где находятся планеты. Гравитационная и магнитная силы повлияли на концентрацию и сгущение падающего газа, и в результате образовались планеты.

Когда возникли самые крупные планеты, тот же процесс повторился в меньших масштабах, создав, таким образом, системы спутников. Теории происхождения Солнечной системы носят гипотетический характер, и однозначно решить вопрос об их достоверности на современном этапе развития науки невозможно. Во всех существующих теориях имеются противоречия и неясные места.

Глава 5. Наша Галактика - Млечный Путь

Млечный Путь- это собственное имя нашей Галактики, того звездного острова, содержащего сотни миллиардов звезд, к которому принадлежит и наше Солнце, и видимые звезды, так украшающие небо. Заметим, чтот слово «Галактика» вошло в астрономический словарь примерно 200 лет назад, а словосочетание «Млечный Путь» больше семи тысяч лет. В греческой мифологии оно означает «дорога Геры», дорога на Олимп. Действительно, путь на Олимп в обиталище богов опасен. Склоны горы, высота которой 3000м,- отвесные скалы, а узкие расщелины между ними даже в наше время покрыты трудно проходимыми лесами. Чтобы облегчить богам возвращение домой поздними вечерами, Гера разбрызгала по небу молоко. Этот «молочный путь» хорошо виден в безоблачную погоду не только в Греции, но в любом месте земного шара. Даже на наших широтах, где Млечный Путь не столь отчетлив, как на южных, можно разглядеть, что его протянувшаяся через все небо матовая полоса неоднородна. Она содержит более светлые участки, и темные прогалины, а в созвездии Лебедя вообще разделяется на два рукава из-за того, что некоторые ее части закрыты плотными межзвездными облаками. Взглянув на Млечный Путь в бинокль, наблюдатель, как в свое время Галилей, будет потрясен увиденным количеством звезд: его составляют миллиарды далеких звезд, свет которых сливается в сплошную опоясывающую небо ленту. Это объясняется тем, что основное количество звезд нашей Галактики сосредоточено в диске громадных размеров с утолщением в центре, и мы видим его изнутри как полосу Млечного Пути. Помимо звезд и более мелких тел, таких, как планеты, в Галактике содержится много разреженного газа и мелкой пыли. Полный размер Галактики превышает 100 тыс.св.лет, а ее наиболее плотная часть- ядро находится от нас на расстоянии около 20 тыс.св.лет и наблюдается в созвездии Стрелец. Если бы удалось посмотреть на Галактику извне, мы увидели бы длинные спиральные ветви голубоватого цвета, которые созданы гигантскими газопылевыми облаками и миллионами молодых звезд. Диск Галактики медленно вращается: его звезды ( и Солнце в том числе) движутся вокруг ядра со скоростью около 200 км/с, а время оборота- галактический год- равен 200 млн. лет. Астрономы обнаружили также в самом центре Галактики черную дыру с массой более миллиона масс Солнца. Ее гравитационное поле сообщает большие скорости близлежащим звездам и газовым облакам.

Заключение

Открытие многообразных процессов эволюции в различных системах и телах, составляющих Вселенную, позволило изучить закономерности космической эволюции на основе наблюдательных данных и теоретических расчетов.

В качестве одной из важнейших задач рассматривается определение возраста космических объектов и их систем. Поскольку в большинстве случаев трудно решить, что нужно считать и понимать под «моментом рождения» тела или системы, то, для установления возраста применяют два параметра:

      время, в течение которого система уже находится в наблюдаемом состоянии

      полное время жизни данной системы от момента её появления

Очевидно, что вторая характеристика может быть получена только на основе теоретических расчетов. Обычно первую из высказанных величин называют возрастом, а вторую – временем жизни.

Факт взаимного удаления галактик, составляющих метагалактики свидетельствует о том, что некоторое время тому назад она находилась в качественно ином состоянии и была более плотной.

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала последнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце.

Изучение Вселенной, даже только известной нам её части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений.

Список использованной литературы

1. Лавриненко В.Н.- Концепция современного естествознания

2. Пастухов Б.К.- Концепция современного естествознания

3. «Школьная энциклопедия»- Космос

4. Дубкова.С.И. - Атлас звездного неба

5. www.wikipedia.org

6. Грушинсий Н.П; Никифоров А.Л - Астрономия и современная картина мира.