 |
Общие представления о Вселенной.
|
|
|
|
Вселенная – это окружающий нас мир, бесконечный в пространстве и во времени. Вселенная стационарна, хотя в ней постоянно происходят изменения.
Древние греки применяли термин космос для обозначения всего, что находится за пределами Земли.
Вселенную в целом изучает астрономия – древнейшая наука о небе. Понятие «Вселенная» включает в себя и Землю, и Солнце с остальными планетами, и звезды, и галактики, и разряженную среду, в которой они находятся.
Современная астрономия включает в себя астрофизику, астрохимию, радиоастрономию. Вселенная – это мегамир, который включает микромир и макромир. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.
Звезды – гигантские раскаленные небесные тела. Планеты – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезды. Спутники (планет) – холодные небесные тела, обращающиеся вокруг планет. Астероиды – небольшие холодные небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Имеют диаметр от 800 км до 1 км и менее, обращаются вокруг Солнца. Кометы – небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Галактика – гигантская звездная система, насчитывающая более 100 млрд звезд, обращающихся вокруг ее центра. Галактики образуют метагалактику – совокупность галактик.
При изучении Вселенной приходится иметь дело со сверхбольшими расстояниями, для измерения которых используются специальные единицы:
• Астрономическая единица (а.е.) соответствует расстоянию от Земли до Солнца – 150 млн км. Например, расстояние от Солнца до Плутона – 40 а.е.
• Световой год – расстояние, которое световой луч, движущийся со скоростью 300000 км/с, проходит за один год, – 
км. В световых годах определяют расстояние до звезд, находящихся за пределами солнечной системы.
|
|
|
• Парсек (пк) – расстояние, равное 3,3 светового года.
Первые знания о Вселенной были получены мыслителями Древнего мира (Индия, Китай, Египет, Древняя Греция).
Аристотель выдвинул идею геоцентрического строения Вселенной. Он считал, что Земля и все небесные тела шарообразны. Живший в III в. до нашей эры греческий астроном Аристрах Самосский считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Птолемей утверждал, что вокруг шарообразной Земли движутся Луна, Меркурий, Венера и др.
В течение многих столетий геоцентрическая система считалась единственно верной.
Только Возрождение разрушило это представление и положило начало гелиоцентризму.
Гелиоцентрическая система связана с именем Н. Коперника (XV в.), учение которого имело революционное значение для последующего развития науки. Путем сложных математических расчетов Коперник доказал, что Земля только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.
С изобретением телескопа Галилео Галилей (первая половина XVII в.) доказал, что вращение присуще не только Земле, но и другим небесным телам.
Немецкий ученый И. Кеплер сформулировал законы движения тел в Солнечной системе.
Математическая теория (космологическая модель) однородной Вселенной, в которой по всем направлениям свойства одинаковы, была построена А.А. Фридманом в прошлом веке в середине 20-х гг. на основе теории тяготения А. Эйнштейна, которая соединила принцип постоянства скорости света и принцип независимости физических законов от состояния прямолинейного и равномерного движения.
Согласно теории относительности (релятивистской теории), скорость тела не может быть произвольно большой.
Любое тело нельзя разогнать до скорости света.
Сходство сил инерции и сил тяготения дало Эйнштейну ключ к построению новой теории – общей теории относительности.
|
|
|
К числу сравнительно недавно открытых космических объектов относятся квазары, нейтронные звезды, черные дыры.
Галактики.
Вселенная – огромное количество галактик. Галактика – звездная система, образованная звездами различных типов, звездными скоплениями.
Кроме звезд в состав галактик могут входить газовые, пылевидные туманности. Состав галактик зависит от их возраста и условий развития. Скорость движения галактик – около 1000 км/с. Среднее расстояние между галактиками 2 млн световых лет.
Галактик – миллиарды и в каждой из них – миллиарды звезд. Галактики образуют метагалактику (Вселенную), размеры которой оцениваются в 15–20 млрд световых лет, а возраст – в 13–15 млрд лет.
В 60-х гг. XX в. были открыты квазары – квазизвездные радиоисточники – самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной.
Галактики различаются по форме. Их классифицируют как спиральные, эллиптические, шаровые, неправильные.
Ближайшая к нам галактика – Туманность Андромеды, самая яркая в северном полушарии неба. Расстояние до нее составляет более 2 млн световых лет.
Наша Галактика – это звездная система, в которую входят все звезды, видимые в созвездиях, и все звезды Млечного пути. Всего в галактике более 100 млрд звезд. Солнце, вокруг которого вращаются планеты, в том числе и наша Земля, является одной из таких звезд.
Пылевые туманности образованы из очень мелкой космической пыли. Космическая пыль препятствует прохождению света от звезд, поглощая его.
Звезды – это самосветящиеся небесные тела, состоящие из раскаленных газов. Солнце – ближайшая к нам звезда.
Звезды различаются по массе, размерам, плотностям, светимостям и химическому составу.
По физическим свойствам вещества все известные звезды разделяют на три категории: нормальные звезды, белые карлики и нейтронные звезды.
К нормальным относятся большинство наблюдаемых звезд. Они состоят из идеального газа. Его давление прямо пропорционально температуре и обратно пропорционально объему.
Белые карлики – очень маленькие и очень плотные звезды. Светимость в несколько тысяч раз меньше светимости Солнца. Средняя плотность примерно в 1 млн раз превышает плотность воды.
|
|
|
Вещество нейтронных звезд обладает очень большой плотностью, при которой не могут существовать даже атомные ядра.
Оно состоит в основном из электрически нейтральных элементарных частиц – нейтронов.
Наблюдаемые с Земли звезды имеют различный цвет: голубоватый, белый, желтый, оранжевый и красный, что определяется температурой их поверхности.
Различаются звезды и по плотности: чем больше звезда, тем меньше ее плотность. Двойные звезды – пары звезд, связанные в одну систему силами тяготения. Системы, состоящие из трех и более звезд, называются кратными звездами. Переменные звезды – это звезды, которые меняют свой блеск. Звезда становится то ярче, то слабее.
Переменные звезды делятся на три больших класса: пульсирующие, эруптивные (взрывные) и затменные.
Новые звезды – звезды, излучение которых внезапно увеличивается в тысячи раз, а затем медленно уменьшается.
Новые звезды заметно отличаются друг от друга как по мощности вспышки, так и по скорости уменьшения блеска. Все новые звезды при вспышке выбрасывают газ, который разлетается с высокими скоростями.
Ежегодно в Галактике обнаруживается две новые звезды. Большинство новых звезд нельзя наблюдать из-за большой удаленности и поглощения их света галактической пылью.
Составлены звездные каталоги, в которые занесено около миллиона звезд. Составлены карты звездного неба. Известно, что звезд ярче 21-й звездной величины около 2 млрд.
Одна из них – Солнце.
Солнечная система.
В Солнечную систему входит Солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100000 малых планет (астероидов), около 
комет, а также большое количество мелких метеорных тел (поперечником от 100 м до пылинок). Общая масса всех планет Солнечной системы составляет всего 2% от массы Солнца.
Центральное положение в Солнечной системе занимает Солнце. Его масса почти в 750 раз превосходит массу всех остальных тел, входящих в систему.
Все большие планеты – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон – обращаются вокруг Солнца в одном направлении по почти круговым орбитам. Промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца. Планеты вращаются также вокруг свой оси.
|
|
|
Венера, Земля и Марс обладают атмосферами, состоящими из газов, выделившихся из их недр.
Планеты являются крупнейшими после Солнца объектами Солнечной системы.
Ближайшая к Солнцу планета Меркурий состоит из большого железного ядра, каменистой расплавленной мантии и твердой коры. Поверхность испещрена кратерами и уступами (высотой до 3 км). Атмосфера практически отсутствует. По внешнему виду напоминает Луну. Температура на освещенной Солнцем стороне – до 350 °С. На ночной стороне – до 170 °С.
Венера – вторая по расстоянию от Солнца и ближайшая к Земле планета. Среднее расстояние от Солнца – 108 млн км. Период обращения вокруг Солнца – 225 суток. Ближе любой другой планеты приближается к Земле – до 40 млн км. Диаметр Венеры – 12100 км (95 % диаметра Земли). На долю углекислого газа приходится 97 % всего состава атмосферы Венеры Температура поверхности Венеры достигает 500 °С. Спутников Венера не имеет.
Ближайшее к Земле небесное тело – ее спутник Луна. Она обращается вокруг Земли на расстоянии около 400 тыс. км. Диаметр Луны лишь в 4 раза меньше земного и равен 3476 км.
Наблюдения Луны с древности играли важную роль в развитии астрономии. Возраст Луны и Земли одинаков: 4,5 млрд лет. Луна полностью лишена воды. В отдельных местах лунной поверхности наблюдается истечение газов. Однако Луна лишена атмосферы. Сила тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше, чем на Земле. Американским космонавтам, совершившим
К газообразным планетам Солнечной системы относятся планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Юпитер – пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. Отстоит от Солнца в 5,2 раза дольше, чем Земля. Юпитер имеет 13 спутников. Первые 4 спутника были открыты еще Галилеем.
Сатурн – вторая по величине планета Солнечной системы. Температура поверхности облаков на Сатурне близка к температуре плавления метана. Сатурн окружен кольцами.
Они были замечены Галилеем в 1610 году. Кольца вращаются вокруг Сатурна. Кольца представляют собой плоскую систему из бесчисленного количества мелких спутников планеты. Толщина колец около 3,5 км. Кроме колец у Сатурна известно 10 спутников. В атмосфере Сатурна бушуют ветры, скорость которых достигает 1800 км/ч.
Уран – седьмая по порядку от Солнца планета. По диаметру в 4 раза больше Земли. Уран был открыт английским ученым В. Гершелем в 1781 году. В составе атмосферы Урана найдены водород и небольшая примесь метана. Одной из особенностей Урана является открытая в 1977 г. система опоясывающих его колец. Удаленность колец от центра планеты составляет от 1,60 до 1,85 радиуса Урана.
|
|
|
Нептун – восьмая по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы. Французский астроном Леверье математически предсказал существование Нептуна. На основе данных Леверье, И. Галле в 1846 году обнаружил планету. Диаметр Нептуна составляет 50200 км. В центре Нептуна имеется тяжелое ядро, состоящее из металлов и других элементов. В 1986 году с помощью космического зонда «Вояджер-2» получены фотографии Урана и Нептуна, по которым были установлены состав атмосферы и обнаружены спутники этих планет.
Солнечную систему пересекают и кометы.
|
|
|
