Магистерская диссертация на тему: Солнечная сис представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных

Введение

Структура Вселенной

1.Какая наука изучает строение и эволюцию Вселенной?

Наука, изучающая строение и эволюцию Вселенной, называется космологией (от греческих слов космос - мир. Вселенная и логос -- учение).

2. Чем отличаются понятия "Вселенная" и "Метагалактика"?

Вселенная и Метагалактика отличаются друг от друга своими физическими параметрами, составом, законами и закономерностями развития и эволюции, так же, как отличаются целое и часть, система и подсистема [3].

Метагалактика

Вселенная

Известная часть Вселенной, называемая Метагалактикой, - это объем, заполненный звездами, галактиками

Под Вселенной понимают весь окружающий известный нам и неизвестный мир, то есть все сущее [3]

Метагалактика - это объем, имеющий диаметр ~1028см. Радиус Метагалактики оценивается примерно в 5 млрд световых лет, причем это значение со временем может измениться. Возможно, Метагалактика имеет форму диска и вращается вокруг своей оси за период 1011-1012 лет.

Вселенная представляет собой шар диаметром около 93 миллиардов световых лет и центром в Солнечной системе (месте пребывания наблюдателя). Объём вселенной примерно равен 3,45171893*1080м3, что примерно равняется 8,1761931495806*10180 планковских объёмов [4].

3.Каковы эры становления материи Вселенной?

В рамках общепризнанной ныне теории Большого взрыва специалисты выделяют четыре основных этапа эволюции Вселенной:

Адронная эра: при очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц, прежде всего из адронов. Этот этап длился одну десятитысячную долю секунды, но именно тогда взаимодействие между частицами (ядерная сила) было наиболее интенсивным;

Лептонная эра: в это время температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино, именно тогда и образовалось так называемое нейтринное море, благодаря которому и началось реликтовое излучение;

Фотонная эра; собственно с окончанием фотонной эры, когда температура Вселенной снизилась до определённого значения, а вещество было отделено от антивещества, и заканчивается широкая фаза Большого взрыва. В сумме адронная, лептонная и фотонная эры составляют примерно одну тридцатитысячную часть возраста Вселенной;

Звёздная эра: основной этап существования Вселенной, который продолжается и в настоящее время. На этом этапе Вселенная расширяется, вещество образовывает звёзды, планеты, звёздные системы, галактики и так далее, вплоть до появления жизни и разумных её форм [1].

4.Перечислите типы галактик, и кратко охарактеризуйте их строение.

Галактиками называют гравитационно связанные звездные системы, содержащие миллиарды звезд.

К началу XIX века мир небесных тел состоял из звёзд, планет, комет, астероидов и "косматых" объектов, как называли в те годы непонятные туманности, не различимые ни в какие телескопы.

В 1784 г. король английских астрономов Вильям Гершель решил выяснить строение Вселенной. Расчертив небо на участки, он подсчитал число ярких точек. Оказалось, что количество звёзд действительно возрастает, но только в одном направлении - к Млечному Пути. И тогда он делает вывод о том, что число звёзд во Вселенной далеко не бесконечно. Все звёзды, скорее всего, собраны в одну кучу и образуют единую звёздную систему, напоминающую по форме линзу или чечевицу. Назвал её Гершель галактикой и подсчитал, что содержать она должна примерно 300 миллионов звёзд. До конца своей жизни ему удалось открыть 2500 туманностей, совершить четыре полных обзора неба.

Наше Солнце входит в одну из галактических систем - "Млечный путь". Звёзды галактики образуют плоский диск. Солнечная система находится почти на краю диска, поэтому земной наблюдатель видит диск "с ребра", и огромное количество удалённых звёзд сливается для него в одну светящуюся полосу, которая видна на ночном небе как Млечный Путь. Отсюда и название "галактика": galactikos -молочный, млечный.

Наиболее общепринятую классификацию галактик предложил Э. Хаббл в 1926 г. Классификация оказалась столь удачной, что с незначительными изменениями, сделанными самим Хабблом в 1936 г., используется астрономами всего мира и сегодня. Согласно этой классификации галактики объединяются в пять основных типов: эллиптические (Е), линзообразные (SО), обычные спиральные (S), пересеченные спиральные (SВ) и неправильные (Ir).

Каждый тип галактик подразделяется на несколько подтипов, или подклассов.

Эллиптические галактики составляют 25 % от общего числа галактик. Они выглядят как нерезкий круг или эллипс, яркость которого быстро уменьшается от центра к периферии. По форме эллиптические галактики очень разнообразны: бывают как шаровые, так и очень сплюснутые. В связи с этим они разделены на 8 подклассов от Е0 (шаровая форма, сжатие отсутствует) до Е7 (наибольшее сжатие). Они сравнительно медленно вращаются, заметное вращение наблюдается только у галактик со значительным сжатием.

Отсутствие в этих галактиках газа и пыли и голубовато-белых массивных звезд указывает на то, что в них не идёт процесс звездообразования. Это наиболее простые по структуре галактики. Состоят они преимущественно из старых звёзд. Холодного газа, как и космической пыли в них почти нет, наиболее массивные галактики заполнены очень разреженным горячим газом с температурой более 1 000 000 К, поэтому цвет этих галактик красноватый.

Каждая спиральная галактика имеет центральное сгущение и несколько спиральных ветвей, или рукавов. Спиральные галактики составляют около 50 % всех наблюдаемых галактик. Диск спиральных галактик погружен в разреженное слабосветящееся облако звезд - гало.

В некоторых галактиках центральная часть имеет шарообразную форму и ярко светится. Эта часть называется балдж (от англ. bulge -утолщение, вздутие). У других галактик в центральной части располагается "звездная перемычка" - бар. В некоторых ядрах помимо звёзд наблюдается яркий звёздоподобный источник в центре и светящийся газ, движущийся со скоростью тысячи километров в секунду. Такие галактики получили название галактик с активными ядрами, или сейфертовских.

У обычных спиральных галактик типа S ветви отходят непосредственно от центрального сгущения, а у пересечённых спиральных

галактик типа SВ - от перемычки, пересекающей центральное сгущение. Спиральные галактики имеют рукава голубоватых цветов, так как в них присутствует много молодых гигантских массивных звёзд спектральных классов О и В. Эти звёзды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми об- лаками вдоль спиральных ветвей.

Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звёзды, пыль и газы сосредоточены у них в узкой области в виде диска. Обилие газовых и пылевых облаков и присутствие ярких голубых гигантов говорит об активных процессах звездообразования, происходящих в спиральных рукавах этих галактик.

Промежуточными между Е-галактиками и S-галактиками являются линзообразные галактики типа SО. У них центральное сгущение сильно сжато и похоже на линзу, а ветви отсутствуют. Состоят галактики из старых звёзд-гигантов, поэтому и цвет их красноватый.

Неправильные галактики получили обозначение Ir (англ. irregular -неправильные, беспорядочные) за отсутствие правильной структуры. Состоят из молодых звезд, содержат много межзвездного газа, который составляет от 10 до 50 % общей массы галактики. Несмотря на всё их разнообразие, неправильные галактики можно разбить на два основных подкласса: галактики типа Большого Магелланова облака и голубые компактные галактики.

У первых имеется небольшое ядро и зачатки спиральных ветвей, часто с перемычкой. Они похожи на слабопроэволюционировавшие спиральные галактики. Это могут быть очень молодые галактики, в которых только сейчас начинают зарождаться звёзды, или это старые галактики, в которых звезды образуются "скачками", и мы как раз застали одну из таких вспышек. Химический состав этих галактик мало изменился с момента их образования [2].

5.Как происходит рождение звезд?

Звезда - излучающий свет массивный газовый шар, удерживаемый силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которого происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза. Звёзды - самые распространенные объекты во Вселенной. Главными характеристиками звезды считаются светимость, масса и радиус.

Рождение звёзд - процесс таинственный, скрытый от наших глаз, даже вооруженных телескопом. Лишь в середине ХХ века астрономы поняли, что не все звёзды родились одновременно в далекую эпоху формирования галактики. Рождение звёзд происходит и в наше время.

Рождение звезды длится миллионы лет и скрыто от нас в недрах тёмных облаков, поэтому этот процесс практически недоступен прямому наблюдению. К тому же изучать звёздную эволюцию невозможно наблюдением лишь за одной звездой - многие изменения в звёздах протекают слишком медленно, чтобы быть замеченными даже по прошествии многих веков. Поэтому учёные изучают множество звёзд, каждая из которых находится на определённой стадии жизненного цикла. За последние несколько десятилетий широкое распространение в астрофизике получила реконструкция с использованием компьютерного моделирования.

Эволюция звезды начинается, по современным представлениям, в звёздной колыбели - гигантском молекулярном облаке. По мере того как молекулярное облако вращается вокруг какой-либо галактики, несколько факторов могут вызвать гравитационный коллапс. К примеру, облака могут столкнуться друг с другом или одно из них может пройти через плотный рукав спиральной галактики. Другим фактором может стать близлежащий взрыв сверхновой звезды, ударная волна которого столкнётся с молекулярным облаком на огромной скорости.

Кроме того, возможно столкновение галактик, способное вызвать всплеск звёздообразования. При коллапсе молекулярное облако разделяется на части, образуя всё более и более мелкие сгустки. Фрагменты с массой меньше ~100 солнечных масс способны сформировать звезду.

Таким образом, звезда начинает свою жизнь как холодное разряжённое облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения и постепенно принимающее форму шара. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура объекта возрастает. Когда температура в центре достигает 15 - 20 миллионов кельвинов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. Объект становится полноценной звездой. Такая звезда начинает светиться. Далее звезда может существовать в стабильном состоянии [2].

6.В чем суть современной концепции происхождения Солнечной системы?

Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных тел. Все планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости.

Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км. Солнце - рядовая звезда нашей Галактики, которая расположена ближе к ее краю в одном из спиралевидных рукавов. Солнце относится к звездам второго поколения, или "среднего" возраста, которые возникли несколько миллиардов лет назад. Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют возраст на 8-10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Солнце совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период называют галактическим годом.

Солнце представляет собой плазменный шар средней плотностью 1,4 г/см3, окруженный так называемой короной, которую можно наблюдать. Активность Солнца циклична, цикл составляет примерно 11 лет. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. Светимость Солнца, по некоторым данным, не меняется на протяжении миллиардов лет.

Оглавление

- Введение

- Выводы

- Список литературы

- Приложение

Заключение

Все, что окружает человека, есть материя в самых различных формах ее проявления. Все явления материального мира образуют единую систему - Вселенную.

Процессы, протекающие в этой сложной системе, могут быть описаны едиными фундаментальными законами. Фундаментальное единство материального мира явилось объективной основой общности научного знания, накапливаемого человеком на ранних этапах становления науки. Постепенное познание многообразия мира служило истоком образования первоначально единой культуры. В течение многих веков, углубляясь в изучение окружающей природы и самого себя, человек выстроил разветвленную систему достоверных обобщенных знаний об окружающем мире.

Список литературы

- Ий А. Большой взрыв: для кого-то теория, для кого-то данность - Эволюция Вселенной.

- Аторова, Л. И. Естественнонаучная картина мира : учеб. пособие / Л. И. Губернаторова ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. - Владимир : Изд-во ВлГУ, 2016. 226 с.

- В В.Н. Теория эволюции жизни во Вселенной. Журнал "Самиздат".

- Онный ресурс.