Реферат: Вселенная, Галактика и Солнечная система
В состав ядра Галактики входит много красных гигантов и короткопериодических цефеид. Звёзды верхней части главной последовательности, а особенно сверхгиганты и классические цефеиды, составляют более молодое население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой, или диск. Среди звёзд этого диска расположена пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.
Все звёзды Галактики обращаются вокруг её центра. Угловая скорость обращения звёзд во внутренней области Галактики примерно одинакова, а внешние её части вращаются медленнее. Этим обращение звёзд в Галактике отличается от обращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости быстро уменьшаются с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем, что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солнце в Солнечной системе.
Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. лет со скоростью около 250 км/с. Направление, в котором движется Солнечная система, называется апексом движения. В направлении апекса звёзды в среднем приближаются к нам со скоростью 20 км/с, а в противоположном направлении, с такой же скоростью в среднем удаляются от нас. Итак, Солнечная система движется в направлении созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20км/с по отношению к соседним звёздам.
Звёзды, близкие друг к другу на небе, в пространстве могут быть расположены далеко друг от друга и двигаться с различными скоростями. Поэтому по истечении тысячелетий вид созвездий должен сильно меняться вследствие собственных движений звёзд.
Астрономы нашли множество гигантских звёздных систем за пределами нашей Галактики, им дали нарицательное название галактик в отличие от нашей Галактики. По своему внешнему виду галактики делятся на спиральные, неправильные и эллиптические. Большинство наблюдаемых галактик спиральные. Наша Галактика и галактика в созвездии Андромеды относятся к числу спиральных галактик очень большого размера. Все спиральные галактики вращаются с периодами в несколько сот миллионов лет. Массы их составляют 10^10 - 10^11 масс Солнца.
Ветви спиральных галактик, как и у нашей Галактики, состоят из горячих звёзд, цефеид, сверхгигантов, рассеянных звёздных скоплений и газовых туманностей. Галактики излучают радиоволны. Радиоизлучение исходит от нейтрального водорода на длине волны 21 см, а также от ионизованного горячего водорода в светлых туманностях. Нейтрального водорода в них содержится до 10% от массы галактики. Есть в галактиках и пыль. Её присутствие особенно хорошо заметно в тех из них, которые повёрнуты к нам ребром, поэтому похожи на веретено или чечевицу. Вдоль галактической плоскости у них проходит тёмная полоса - скопление пылевых туманностей.
Во время экспедиции Магеллана в 16 веке наблюдаемые в южном полушарии неба два больших звёздных облака назвали Большим и Малым Магеллановыми Облаками. Эти галактики по их бесформенному виду относят к типу неправильных. Они являются спутниками нашей Галактики. Расстояние до них около 150000 световых лет. Их звёздный состав такой же, как и у ветвей спиральных галактик, а ядра нет. Неправильные галактики значительно меньше спиральных и встречаются редко.
Эллиптические галактики наблюдаются часто. По виду они похожи на шаровые звёздные скопления, но гораздо больше их по размерам. Они вращаются крайне медленно и потому слабо сплюснуты в отличие от быстро вращающихся спиральных галактик. Эллиптические галактики не содержат ни звёзд-сверхгигантов, ни диффузных туманностей.
Разнообразны и светимости галактик.
У гигантских галактик абсолютная звёздная величина около - 21. Существуют галактики-карлики, в тысячи раз более слабые с абсолютной звёздной величиной около - 13.
Некоторые галактики выделяются среди других особенно мощным синхротронным радиоизлучением, которое возникает при взаимодействии очень быстрых электронов с магнитным полем. Их назвали радиогалактиками. Чаще всего они имеют два очага радиоизлучения, расположенные по обе стороны галактики. Они возникли в результате активности ядер галактик, выбрасывающих в противоположные стороны быстрые потоки вещества.
На месте некоторых радиоисточников на небе нашли объекты, неотличимые на фотографиях от очень неярких звёзд. Но как показали особенности их излучения, эти объекты не могут быть звёздами. В их спектре имеются яркие линии со значительным красным смещением. В некоторых случаях это линии газа, обычно наблюдаемые в ультрафиолетовой области спектра, смещённые в его видимую часть. Красное смещение их так велико, что ему соответствуют расстояния в миллиарды световых лет. Эти объекты, названные квазизвёздами (звездоподобными) источниками радиоизлучения или квазарами, являются самыми далёкими небесными телами, расстояния до которых удалось определить. Ярчайший из квазаров выглядит как звезда 13-й звёздной величины, но по светимости некоторые квазары в сотни раз ярче, чем гигантские галактики. Остаётся неясным происхождение колоссольных потоков энергии, излучаемой ими в оптическом и радиодиапазоне. Наблюдения свидетельствуют, что квазары сходны по своей природе с активными ядрами очень далёких звёздных систем.
Галактики, бывают двойными, кратными, образуют группы и скопления. Большинство галактик сосредоточено в скоплениях. Скопления галактик, бывают рассеянными и шарообразными и содержат десятки, иногда тысячи членов. Ближайшее к нам скопление галактик и содержат десятки, иногда тысячи членов. Ближайшее к нам скопления галактик находится в созвездии Девы на расстоянии около 20 млн. пк.
В последние годы было обнаружено, что в пространственном распределении галактик и их скоплений наблюдаются определённая закономерность - ячеисто-сотовая структура. Стенки этих ячеек, состоящие из множества галактик, имеют толщину 3 – 4 млн. пк, а размеры самих ячеек около 100 Мпк. Большие скопления галактик образуют узлы этих ячеек.
Вся наблюдаемая система галактик и их скоплений называется - Метагалактикой.
Метагалактика - часть безграничной Вселенной.
В Метагалактике действует закон красного смещения Хаббла, и признано, что это смещение действительно отражает особенности движения галактик, непрерывное увеличение расстояний между ними. Это означает, что галактики удаляются от нас (и друг от друга) во все стороны, и тем быстрее, чем они от нас дальше. Этот процесс захватывает всю наблюдаемую часть Вселенной, а возможно, и всю Вселенную, и потому его назвали расширением Вселенной.
Наука, которая изучает Вселенную как единое целое, называется космологией. Большинство существующих космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элементарных частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и, конечно, на астрономические наблюдения. В космологии широко используется метод моделирования, учёные строят теоретические модели Вселенной, ищут наблюдательные факты, на основе которых можно проверить правильность теоретических выводов. Применение ЭВМ позволяет проводить необходимые при этом расчёты. В частности, такие расчеты показали, сто под действием гравитационных сил первоначально практически однородная среда в конце концов, за миллиарды лет могла приобрести структуру, наблюдаемую во Вселенной в современную эпоху. Реальная Вселенная, как оказалось, хорошо описывается моделями расширяющейся Вселенной, из которых следует, что раньше галактики были в среднем ближе к друг другу, чем сейчас, а 10 - 15 млрд. лет назад средняя плотность материи во Вселенной была такой большой, температура столь высокой, что вещество могло существовать только в виде элементарных частиц. В процессе расширения происходило образование химических элементов и постепенное формирование галактик, звёзд и других объектов. Теория расширяющейся Вселенной позволяет объяснить наблюдаемое соотношение содержания водорода и гелия в звёздах. Излучение, испущенное горячим газом миллиарды лет назад, ещё до образования галактик, приходит к нам с больших расстояний до сих пор и названо, поэтому реликтовым. Его существование было теоретически предсказано задолго до обнаружения. Энергия реликтового излучения максимальна в области очень коротких (миллиметровых) радиоволн. Это излучение приходит равномерно со всех направлений неба. Принимая его с помощью радиотелескопов, мы получаем информацию о физических свойствах вещества на ранних этапах расширения Вселенной, когда его средняя плотность была в сотни миллионов раз выше, чем в наше время. Открытие реликтивного излучения подтвердила выводы теории о том, что вещество тогда было горячим и распределялось равномерно.
Что представляло собой Вселенная до начала расширения, на самых ранних его этапах, и сменится ли в будущем расширение сжатием? Это очень сложные вопросы, над решением которых учёные работают сейчас.
Вселенная безгранична во времени и пространстве. Она не имела начала и никогда не будет иметь конца, она всегда существовала, и будет существовать. Всё это касается Вселенной в целом, точнее, материи, из которой она состоит. Отдельные же её части, например Земля, Солнечная система, звёзды и даже звёздные системы - галактики, возникают, совершают долгий путь развития и когда-нибудь прекратят своё существование, с тем чтобы образующая их материя приняла новую форму. Медленно меняется и вся окружающая нас Вселенная. Об этом говорит, например, происходящее в наше время увеличение расстояний между галактиками.
На смену отжившим мирам возникают новые миры. На них с течением времени при благоприятных условиях может возникнуть жизнь, путём постепенного усложнения воспроизводящая своё высшее выражение - разумные мыслящие существа.
В настоящее время мы не можем ещё даже приблизительно оценить, у какого количества звёзд есть планеты, на скольких из них могла зародиться жизнь, где жизнь успела воспроизвести разумные существа и технику, допускающую возможность обмена информацией с другими цивилизациями. Мы знаем, что центральное тело нашей планетной системы - Солнце, которое является обычной звездой. И Солнце и Земля, и другие члены Солнечной системы состоят из тех же химических элементов и подчиняются тем же законам физики, что и другие тела, наблюдаемые на самых различных расстояниях. Поэтому условия, которые когда-то привели к зарождению жизни на Земле, должны реализовываться и в других областях Вселенной, даже если эти условия связаны с редким стечением обстоятельств. Очаги жизни, а тем более разумной жизни, могут быть отделены друг от друга очень большим расстоянием, что сильно затрудняет их поиск. Развитие науки и техники позволит в будущем ответить на вопрос о распространённости жизни во Вселенной.
Возможная уникальность земной цивилизации повышает ответственность человечества за сохранение природы нашей планеты и жизни на ней во имя мира и прогресса.
Использованная литература:
«Астрономия наших дней» И. А. Климишин.
«Николай Коперник» Е. А. Гребенников.
«Астрономия 11 - класс» Б. А. Воронцов.