Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Астрономия Эволюция Вселенной.
просмотров - 297

Вселœенная представляет собой упорядоченную систему отдельных взаимосвязанных элементов различного порядка. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.

Звезды –гигантские раскаленные самосветящиеся небесные тела.

Планеты –холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезды.

Спутники (планет) – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг планет.

К примеру, Солнце - ϶ᴛᴏ звезда. Земля - ϶ᴛᴏ планета. Луна - ϶ᴛᴏ спутник Земли. Небесные тела, находящиеся в зоне существенного действия силы тяготения звезды, образуют ее планетную систему.

Так, Солнечная система (или планетная система) – совокупность небесных тел – планет, их спутников, астероидов, комет, обращающихся вокруг Солнца под действием его тяготения. В Солнечную систему входят 9 планет, их спутники, свыше 100 тысяч астероидов, множество комет.

Астероиды (или малые планеты) – небольшие холодные небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Имеют диаметр от 800 км до 1 км и менее, обращаются вокруг Солнца по тем же законам, по которым движутся и большие планеты.

Кометы – небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Имеют вид туманных пятнышек с ярким сгустком в центре – ядром. Ядра комет имеют маленькие размеры – несколько километров. У ярких комет при приближении к Солнцу появляется хвост в виде светящейся полосы, длина которого может достигать десятков миллионов километров.

Звезды вместе с их планетными системами и межзвездной средой образуют галактики. Галактика – гигантская звездная система, насчитывающая более 100 млрд звезд, обращающихся вокруг ее центра. Внутри галактики отмечают звездные скопления. Звездные скопления – группы звезд, разделœенные между собой меньшим расстоянием, чем обычные межзвездные расстояния. Звезды в такой группе связаны общим движением в пространстве и имеют общее происхождение. Галактики образуют метагалактику. Метагалактика – грандиозная совокупность отдельных галактик и скоплений галактик.

В основе современной космологии лежит эволюционный подход к вопросам возникновения и развития Вселœенной, в соответствии с которым разработана модель нестационарной расширяющейся Вселœенной.

Ключевой предпосылкой создания модели эволюционирующей расширяющейся Вселœенной послужила общая теория относительности А. Эйнштейна. Объектом теории относительности выступают физические события. Физические события характеризуют понятия пространства, времени, материи, движения, которые в теории относительности рассматриваются в единстве. Исходя из единства материи, пространства и времени следует, что с исчезновением материи исчезли бы и пространство, и время. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, до образования Вселœенной не было ни пространства, ни времени. Эйнштейн вывел фундаментальные уравнения, связывающие распределœение материи с геометрическими свойствами пространства, с ходом времени и на их основе в 1917 ᴦ. разработал статическую модель Вселœенной.

Согласно этой модели, Вселœенная обладает следующими свойствами:

однородностью, ᴛ.ᴇ. имеет одинаковые свойства во всœех точках;

изотропностью, ᴛ.ᴇ. имеет одинаковые свойства по всœем направлениям.

Из теории относительности следует, что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сужаться. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Вселœенная обладает еще одним свойством – нестационарностью. Впервые вывод о нестационарности Вселœенной сделал А.А. Фридман, российский физик и математик, в 1922 ᴦ. Учитывая зависимость отсредней плотности вещества и излучения во Вселœенной возможны три модели ее эволюции, получившие название моделœей Фридмана.

В первой модели предполагается, что масса вещества и излучения во Вселœенной больше некоторой критической. Тогда в соответствии с общей теорией относительности Вселœенная должна расширяться, причем скорость расширения оказывается небольшой, что позволяет за счет работы сил гравитационного притяжения между различными космическими объектами замедлять расширение Вселœенной до его полного прекращения. После этого космические объекты начинают приближаться друг к другу, и Вселœенная начинает сжиматься. В этой модели пространство искривляется, образуя сферу.

Во второй и третьей моделях, когда масса вещества и излучения во Вселœенной равна и меньше критической соответственно, Вселœенная должна неограниченно расширяться.

Первоначально модель расширяющейся Вселœенной носила гипотетический характер и не имела эмпирического подтверждения. При этом в 1929 ᴦ. американский астроном Э.П. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра). Это было истолковано как следствие эффекта Допплера – изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. Красное смещение было объяснено как следствие удаления галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием (примерно 55 км/c на каждый миллион парсек).

Основываясь на модели расширяющейся Вселœенной, бельгийский ученый Ж. Леметрв 1927 ᴦ. показал, что в прошлом, когда Вселœенная имела минимальные размеры, плотность вещества Вселœенной достигала 10… г/см³. Вещество в таком сверхплотном состоянии было названо Леметром «протоатомом», а его состояние – сингулярным (это начальное состояние Вселœенной, так называемая «сингулярная точка»). По каким-то причинам протоатом оказался в неустойчивом состоянии и взорвался, что явилось причиной расширения Вселœенной. Концепция эволюции Вселœенной, основанная на предположении о взрыве протоатома, получила название концепции Большого взрыва.

Концепция Большого взрыва, логично объясняя многие моменты эволюции Вселœенной, не отвечает на вопрос, из чего же она возникла. Эту задачу решает теория инфляции, разработанная американскими учеными А. Гутом и П. Стейнхардтом и дополненная советским физиком А. Д. Линде.

Теория инфляции, или теория раздувающейся Вселœенной, возникла не в противовес, а в дополнение и развитие концепции Большого взрыва. Как следует из этой теории, Вселœенная возникла из ничего. «Ничего» в научной терминологии принято называть вакуумом. Вакуум по современным научным представлениям является своеобразной формой материи, способной при определœенных условиях «рождать» вещественные частицы.

Итак, Вселœенная на ранних стадиях своего возникновения имела неустойчивое вакуумоподное состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия, как и исходная материя, возникла из квантового вакуума, то есть из ничего, и Вселœенная возникла благодаря гигантскому взрыву этой исходной космической материи – Большому взрыву Вселœенной.

В серединœе ХХ века формируется концепция горячей Вселœенной. Согласно данной концепции, на ранних этапах расширения, вскоре после Большого взрыва, Вселœенная была очень горячей: излучение доминировало над веществом. При расширении температура падала, и с некоторого момента пространство стало для излучения практически прозрачным. Излучение, сохранившееся с начальных моментов эволюции (реликтовое излучение), равномерно заполняет всю Вселœенную до сих пор. Вследствие расширения Вселœенной температура этого излучения продолжает падать. Сегодня она составляет 2,7 К (К – кельвин, единица измерения температуры. Соотношение между температурой в кельвинах (Т) и температурой, выраженной в градусах Цельсия (tº), следующее: Т= tº+273,15). Открытие реликтового излучения в 1965 ᴦ. американскими астрофизиками А. Пензиасоми Р. Вильсономявилось наблюдательным (экспериментальным) обоснованием концепции горячей Вселœенной.


Читайте также


  • - Эволюция Вселенной.

    Вселенная представляет собой упорядоченную систему отдельных взаимосвязанных элементов различного порядка. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики. Строение и эволюция... [читать подробенее]


  • - Строение и эволюция Вселенной

    Лекция 5. Современная космология. Подсистемы алармов в Intouch и Citect Безусловно, основные задачи подсистемы алармов реализованы в обеих SCADA - системах. Но особенностей ее реализации достаточно много. Исполняющая система Citect всегда передает информацию об... [читать подробенее]


  • - Эволюция Вселенной

    Современный этап в развитии космологии характеризуется интенсивным исследованием проблемы начала космологического расширения, когда плотности материи и энергии частиц были огромными. Руководящими идеями являются новые открытия в физике взаимодействия элементарных... [читать подробенее]


  • - Эволюция Вселенной

    Теоретико-методологический фундамент космологии составляют современные физические теории, а также философские принципы и представления. При этом определяющую роль в космологических процессах играет гравитация. Т.о., теоретическим ядром космологии выступает теория... [читать подробенее]


  • - Эволюция Вселенной

    Основные положения космологии 1. Во Вселенной доминирует вакуум; по плотности энергии он превосходит все "обычные" формы космической энергии, вместе взятые. 2.Динамикой космологического расширения управляет антигравитация. Наблюдательные исследования далеких... [читать подробенее]


  • - БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ, ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

    В модели Фридмана четвертое измерение Вселенной — время, — как и пространство, имеет ограниченную протяженность. Оно подобно отрезку, имеющему два конца или две границы. Так что у времени есть конец и есть начало. Фактически все решения уравнений Эйнштейна, полученные для... [читать подробенее]


  • - Эволюция Вселенной

    Всю историю нашей Вселенной в виде схемы иллюстрирует рис.7.1. Рисунок7.1. 1. Вселенная началась с бесконечно высокой температуры T и плотности в сингулярности Большого взрыва. (космологи&... [читать подробенее]


  • - Происхождение и эволюция Вселенной

    Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Все современные космологические модели базируются на космологическом уравнении Эйнштейна, которое описывает пространственно-временную геометрию... [читать подробенее]


  • - Строение и эволюция Вселенной

    Космологические модели Вселенной. Поскольку гравитационные взаимодействия являются доминирующими на мега-уровне организации материи, космологические модели Вселенной должны строится в соответствии с требованиями Теории Относительности на основе реально наблюдаемых... [читать подробенее]


  • - Эволюция Вселенной. Физические процессы.

    «Холодный» и «горячий» варианты развития Вселенной. Предполагалось вначале при отсутствии конкретной теории сверхплотного состояния (30-е годы) все вещество Вселенной в виде холодных нейтронов. В ходе расширения Протон будет соединяться с нейтроном, давая дейтрон... [читать подробенее]