Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции

Мегамир – это взаимодействующая и развивающаяся система всех небесных тел.

Мегамир имеет следующую организацию космоса:

• планеты и планетные системы, возникающие вокруг звёзд;
• звёзды и звёздные системы – галактики;
• системы галактик – метагалактики.

Материя во вселенной представлена в виде космических тел идиффузной материи (атомы, молекулы, облака пыли и газа – туманности), а так же в виде излучений.

Звёздная форма бытия космической материи

Во вселенной вещество находится преимущественно взвёздном состоянии. В нашей галактике в звёздах сосредоточено 97% вещества, в других до 99, 9%.

Звезды представляют собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры и скорости движения. В их недрах при t=10 млн. градусов и при очень высокой плотности атомов, водород превращается в гелий.

Это ядерное превращение является источником энергии, которая уносится излучением звёзд.

Звёзды всегда образуют системы – кратные, из нескольких звёзд или большие группы («рассеянной» или «шаровой» структуры).

Звёздные системы также всегда входят в более общие системы – Галактики, которые включают в себя звёзды идиффузную материю.

По форме галактики бывают 3^х типов: 1- эллиптические, 2 – спиральные и 3 – неправильные (вероятно преобразуются в спиральные).

В настоящее время астрономы насчитывают около 10 миллиардов галактик. Наша галактика является спиральной системой, она имеет четыре ветви, её максимальный диаметр равен 100 тысячам световых лет, она состоит приблизительно из 120 миллиардов звёзд.

Ближайшая к нам галактическая система – туманность Андромеды, находится на расстоянии 2 миллиона 700 тысяч световых лет.

Звёзды образуются из газово-пылевых туманностей поддействием сил гравитации. При этом образуется не отдельная звезда, а сразу звёздная система, которые вращаются и сила притяжения звёзд компенсируется центробежной силой.

Основная эволюция вещества во Вселенной происходит внедрах звёзд, что и обуславливает химическую эволюцию вещества.

На завершающем этапе развития звёзды становятсяинертными, а звёздные системы рассеиваются силами галактического вращения.

Планеты

Различие звёзд и планет обусловлено различием их масс.

Образование планетных систем и Солнечной системы в частности, описывается различными теориями, однако, определить их достоверность в настоящее время невозможно. Во всех теориях существуют противоречия.

Концепции происхождения планет Солнечной системы:

1. Кант выдвинул гипотезу, согласно которой перед образованием планет Солнечной системы, пространство было заполнено рассеянной материей, вращающейсявокруг центрального сгущения Солнца. С течением времени вследствие притяжения и отталкивания между частицами рассеянной материи (туманности) возникли планеты. То есть Солнечная система не существовалавечно. Но непонятны причины первоначальноговращения.
2. Лаплас выдвинул свою гипотезу, по которой Солнечная система возникла также из туманности, но не имеющейпредварительного вращения. Не объясняются причины правильного вращательного движения почти в одной плоскости.
3. Джинс предположил, что когда-то Солнце столкнулось с другой звездой, в результате из него была вырвана струя газа, из которой образовались планеты. Но такое столкновение маловероятно и, кроме того планеты являются упорядоченной системой.
4. Современная концепция основывается на том, что необходимо учитывать не только механические силы(гравитационные), но и другие, в частностиэлектромагнитные. Солнечная система образовалась изионизированного газа (туманности) на который действовали электромагнитные силы.

Современные космологические модели Вселенной

В классической науке существовала теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная была почти такой же, как сейчас.

Астрономия была статичной и эволюция Вселенной не рассматривалась.

Современные космологические модели Вселенной опираются на основное уравнение тяготения Эйнштейна в общей теории относительности, согласно которой пространство и времяопределяется распределением & #0; ехноктационных масс во Вселенной.

Уравнение тяготения имеет множество решений, чем обусловлено наличие многих космологических моделей Вселенной.

Модели Вселенной:

1. Модель Эйнштейна. Разработана в 1917году. Материя в среднем распределена равномерно во Вселенной, гравитационное притяжение масс компенсируется универсальным космологическим отталкиванием. Вселенная стационарна, бесконечна во времени и безгранична в пространстве.
2. Модель де Ситтера.1917 год. Решение уравнения тяготения & #0; ехноствует даже при «пустой» Вселенной. Если в такой Вселенной появляются массы, то между ними возникает космологическое отталкивание, стремящееся удалить их друг от друга и растворить всю систему. Расширение становится заметным на больших расстояниях.
3. Современная модель А.А. Фридмана. Решение уравнения тяготения допускает три возможности:

1. Если средняя плотность вещества и излучения во Вселенной равна некоторой критической величине, то мировое пространство оказывается евклидовым и Вселенная неограниченно расширяется от первоначального точечного состояния.
2. Если плотность вещества меньше критической, то пространство обладает геометрией Лобачевского и так же неограниченно расширяется.
3. Если плотность вещества больше критической, то пространство Вселенной оказывается Римановым. Расширение сменяется сжатием, которое продолжается до первоначального точечного состояния, то естьВселенная конечна.

В настоящее время учесть все виды материи во Вселенной не возможно и поэтому нельзя отдать предпочтение конкретной гипотезе.

Современной наукой установлено:

1. Вселенная расширяется.
2. Все галактики движутся от нас, причём со скоростью, которая возрастает пропорционально расстоянию, то естьсистема галактик расширяется.

Этапы космической эволюции

В настоящее время, очевидно, что Вселенная расширяется, то есть эволюционирует. В первоначальном, сверхплотном состоянии плотность вещества Вселенной составляла 10⁹¹ г/см³, а её радиус был равен 10^-12 см, что близко к радиусу электрона.

В современной науке выдвинут антропный принцип в космологии. Суть его в том, что жизнь во Вселенной возможна только при тех значениях универсальных постоянных, физических констант, которые в действительности имеют место. Если их значения изменится хоть чуть-чуть, то жизнь была бы в принципе не невозможна.

От первоначального точечного состояния Вселенная перешла к расширению в результате Большого взрыва, заполнившего всё пространство. По истечении нескольких сотен тысяч лет образовались атомы водорода и гелия, образовавшие плазму. Её существование подтверждает «реликтовое» излучение Вселенной, обнаруженное астрономами.

Механизм эволюции Вселенной сопровождается её непрерывным усложнением. Источник эволюции Вселенной – её гравитационная неустойчивость. Суть её в том, что материяне может быть распределена с постоянной плотностью вбольшом объёме, так как действуют силы всемирного тяготения.

Первоначально однородная плазма распалась на огромные сгустки, из которых образовались метагалактики, позже галактики, звёзды и планетные системы. Образование звёзд из диффузной межзвёздной среды происходит и в настоящее время.

Возможно, что кроме гравитационной неустойчивости, действуют и другие силы, приводящие к эволюции Вселенной. Сейчас не найден ответ на вопрос о причине расширения Вселенной. Однако:

• расширение Вселенной;
• реликтовое излучение;

подтверждают теорию Большёго взрыва, а, следовательно, иэволюцию Вселенной.

Оглавление

Тема 2. Структурные уровни организации материи

Поиск

 

Найти

Закладки

Карта успехов

 

Тема 3. Пространство и время в современной

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: