За астрономією
Екзаменаційний реферат з астрономії.
Тема: Будова та еволюція всесвіту.
2. Основна частина.
I) будова всесвіту:
1. Моделі всесвіту;
2. Наша Галактика;
3. Інші Галактики;
5. Історія розвитку поглядів про будову Всесвіту;
II) Еволюція всесвіту:
1.Теорія "Великого вибуху";
2.Теорії, на підставі яких створені сучасні уявлення про еволюцію всесвіту;
III) Всесвіт і життя:
1. Умови життя;
3. Таємничий Марс.
Світ, Земля, Космос, Всесвіт.
Тисячоліттями допитливе людство звертало свої погляди на навколишній світ, прагнуло осягнути його, вирватися за межі мікросвіту в макросвіт.
Велична картина небесного купола, усеяного міріадами зірок, з незапам'ятних часів хвилювала розум і уяву вчених, поетів, кожного, хто живе на Землі.
Що є Земля, Місяць, Сонце, зірки? Де початок і де кінець Всесвіту, як довго він існує, з чого складається і де межі його пізнання?
У своєму рефераті я виклав все те, що відомо на сьогоднішній день науці про будову та еволюцію Всесвіту.
Вивчення Всесвіту, навіть тільки відомої нам його частини є грандіозним завданням. Щоб отримати ті відомості, які мають сучасні вчені, знадобилися праці безлічі поколінь.
Всесвіт нескінченний у часі та просторі. Кожна частинка всесвіту має свій початок і кінець, як у часі, так і в просторі, але весь Всесвіт нескінченний і вічний так, як він є вічно саморухливою матерією.
Всесвіт - це всеіснуюче. Від дрібних порошин і атомів до великих скупчень речовина зоряних світів і зоряних систем. Тому не буде помилкою сказати, що будь-яка наука так чи інакше вивчає Всесвіт. Хімія вивчає світ молекул, фізика – світ атомів та елементарних частинок, біологія – явища живої природи. Але існує наукова дисципліна, об'єктом дослідження якої є сам всесвіт або «Всесвіт як ціле». Це особлива галузь астрономії, так звана космологія. Космологія – вчення про Всесвіт в цілому, що включає в себе теорію всієї охопленої астрономічними спостереженнями області, як частини Всесвіту, до речі, не слід змішувати поняття Всесвіту в цілому і «Всесвіту, що спостерігається». У II випадку йдеться лише про ту обмежену область простору, яка доступна сучасним методам наукових досліджень. З розвитком кібернетики у різних галузях наукових дослідженнях набули великої популярності методики моделювання. Сутність цього методу полягає в тому, що замість того чи іншого реального об'єкта вивчається його модель, яка більш-менш точно повторює оригінал або його найбільш важливі та суттєві особливості. Модель не обов'язково речова копія об'єкта. Побудова наближених моделей різних явищ допомагає нам все глибше пізнавати навколишній світ. Так, наприклад, протягом тривалого часу астрономи займалися вивченням однорідного та ізотронного (уявного) Всесвіту, в якому всі фізичні явища протікають однаковим чином і всі закони залишаються незмінними для будь-яких областей і в будь-яких напрямках. Вивчалися так само моделі, в яких до цих двох умов додавалася третя, - незмінність картини світу. Це означає, що в яку б епоху ми не споглядали світ, він завжди має виглядати загалом однаково. Ці, вбагато в чому умовні та схематичні моделі, допомогли висвітлити деякі важливі сторони навколишнього світу. Але! Якою б складною не була та чи інша теоретична модель, які б різноманітні факти вона не враховувала, будь-яка модель – це ще не саме явище, а лише більш менш точна копія, так би мовити образ реального світу. Тому всі результати, одержані за допомогою моделей Всесвіту, необхідно обов'язково перевірити шляхом порівняння з реальністю. Не можна ототожнювати саме явище з моделлю. Не можна без ретельної перевірки приписувати природі ті властивості, якими володіє модель. Жодна з моделей не може претендувати на роль точного «зліпка» Всесвіту. Це говорить про необхідність поглибленої розробки моделей неоднорідного і неізотронного (не уявного) Всесвіту.
2. Наша галактика.
Зірки у Всесвіті об'єднані в гігантські Зоряні системи, які називаються галактиками. Зоряна система. У складі якої, як звичайна зірка знаходиться наше Сонце, називається Галактикою.
Число зірок у галактиці близько 10 12 (трильйона). Чумацький шлях, світла срібляста смуга зірок оперізує все небо, становлячи основну частину нашої Галактики. Чумацький шлях найбільш яскравий у сузір'ї Стрільця, де знаходяться найпотужніші хмари зірок. Найменш яскравий він у протилежній частині неба. Із цього неважко вивести висновок, що сонячна система не знаходиться у центрі Галактики. Що далі від площини Чумацького Шляху, то менше там слабких зірок і тим менш далеко в цих напрямках тягнеться зіркова система. Загалом наша Галактика займає простір, що нагадує лінзу, якщо дивитися на неї збоку. Розміри Галактики були заплановані за розташуванням зірок, які видно на великих відстанях. Це цефіди та гарячі гіганти. Діаметр Галактики приблизно дорівнює 3000 пк(Парсек (пк) – відстань, з якою велика піввісь земної орбіти, перпендикулярна променю зору, видно під кутом 1”. 1 Парсек = 3,26 світлового року = 206265 а.о. = 3*10 13 км.) чи 100000 світлових років (світловий рік – відстань пройдена світлом протягом року), але чіткої межі в неї немає, тому що зоряна щільність поступово сходить нанівець.
У центрі галактики розташоване ядро діаметром 1000-2000 пк - гігантське ущільнене скупчення зірок. Воно знаходиться від нас на відстані майже 10000 пк (30000 світлових років) у напрямку сузір'я Стрільця, але майже повністю приховано щільною завісою хмар, що перешкоджає візуальним та фотографічним спостереженням цього цікавого об'єкта Галактики. До складу ядра входить багато червоних гігантів та короткоперіодичних цефід.
Зірки верхньої частини головної послідовності, а особливо надгіганти та класичні цефіди, становлять молоде населення. Воно знаходиться далі від центру і утворює порівняно тонкий шар або диск. Серед зірок цього диска знаходиться пилова матерія та хмари газу. Субкарлики та гіганти утворюють навколо ядра та диска Галактики сферичну систему.
Маса нашої галактики оцінюється зараз різними способами, що дорівнює 2*10 11 мас Сонця (маса Сонця дорівнює 2*10 30 кг.), причому 1/1000 її укладена в міжзоряному газі та пилу. Маса Галактики в Андромеді майже така сама, а маса Галактики в Трикутнику оцінюється в 20 разів менше. Діаметр нашої галактики становить 100000 світлових років. Шляхом копіткої роботи московський астроном В.В. Кукарін 1944 р. знайшов вказівки на спіральну структуру галактики, причому виявилося, що ми живемо між двома спіральними гілками.
У деяких місцях на небі в телескоп, а де-не-де навіть неозброєним оком можна розрізнити тісні групи зірок,пов'язані взаємним тяжінням, або зоряні скупчення.
Існує два види зоряних скупчень: розсіяні та кульові.
Розсіяні скупчення складаються зазвичай з десятків або сотень зірок головної послідовності та надгігантів зі слабкою концентрацією до центру.
Кульові ж скупчення складаються зазвичай із десятків чи сотень зірок головної послідовності та червоних гігантів. Іноді вони містять короткоперіодичні цефеїди. Розмір розсіяних скупчень – кілька парсек. Приклад їх скупчення Глади та Плеяди у сузір'ї Тельця. Розмір кульових скупчень із сильною концентрацією зірок до центру – десяток парсеків. Відомо понад 100 кульових та сотні розсіяних скупчень, але в Галактиці останніх має бути десятки тисяч.
Крім зірок до складу Галактики входить ще розсіяна матерія, розсіяна речовина, що складається з міжзоряного газу та пилу. Воно утворює туманності. Туманності бувають дифузними (клапкуватою форми) і планетарними. (Світлі вони тому, що їх висвітлюють прилеглі зірки.) Приклад: газопилова туманність у сузір'ї Оріона та темна пилова туманність Кінська голова.
Відстань до туманності в сузір'ї Оріона дорівнює 500 пк, діаметр центральної частини туманності - 6 пк, маса приблизно в 100 разів більша за масу Сонця.
3. Інші галактики.
У Всесвіті немає нічого єдиного і неповторного в тому сенсі, що в ньому немає такого тіла, такого явища, основні та загальні властивості якого не були б повторені в іншому тілі, іншими явищами.
Зовнішній вигляд галактик надзвичайно різноманітний, і деякі з них дуже мальовничі. Едвін Пауелла Хаббл (1889-1953), видатний американський астроном-спостерігач. Він обрав найпростіший метод класифікації галактик на вигляд, і треба сказати, що хоч згодом іншимиВидатними дослідниками були внесені розумні припущення щодо класифікації, початкова система, виведена Хабблом, як і раніше, залишається основою класифікації галактик.
Хаббл запропонував розділити всі галактики на 3 види:
1. Еліптичні - позначаються Е (elliptical);
2. Спіральні (Spiral);
3. Неправильні – позначаються (irregular).
Еліптичні галактики зовні невиразні. Вони мають вигляд гладких еліпсів або кіл із поступовим круговим зменшенням яскравості від центру до периферії. Жодних додаткових частин у них немає, тому що Еліптичні галактики складаються з другого типу зіркового населення. Вони побудовані із зірок червоних та жовтих гігантів, червоних та жовтих карликів та деякої кількості білих зірок не дуже високої світлості. Відсутні біло-блакитні надгіганти і гіганти, угруповання яких можна спостерігати у вигляді яскравих згустків, що надають структурність системі, немає пилової матерії, яка в тих галактиках, де вона є, створює темні смуги, що відтіняють форму зоряної системи.