Современные представления о Вселенной

НИЖЕГОРОДСКИЙ ИНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТА И БИЗНЕСА

 

 

 

 

 

 

 

Предмет: Концепции современного естествознания.

 

Тема: Современные  представления о Вселенной.

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 2 курса

42У поток

Специальность: Психология

Парамонова  Н.А.

Проверил:

Проф. Ширманов В.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Город Нижний Новгород

2011 год

Содержание:

 

 

1. Введение

2.       Строение вселенной

3.     Модели вселенной

        3.1. Наша Галактика

        3.2. Другие Галактики

        3.3.  Вчерашний день метагалактики

        3.4.  Мегагалактика

        3.4. История развития взглядов о строении Вселенной

4.       Эволюция вселенной

        4.1. Теории, на основании которых созданы современные представления о эволюции вселенной

        4.3. Возраст вселенной

5.       Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

Мир, Земля, Космос, Вселенная… Тысячелетиями  пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы  микромира в макромир.

Величественная  картина небесного купола, усеянного миллиардами звезд, с незапамятных времен волновала ум и воображение ученых, поэтов, каждого человека. живущего на Земле и зачарованно любующегося торжественной и чудной картиной, по выражению Лермонтова.

Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начало и  где конец Вселенной, как долго  она существует, из чего состоит  и где границы ее познания?

В своем реферате я изложила всё то, что известно на сегодняшний день науке о строении и эволюции Вселенной.

Изучение  Вселенной, даже только известной нам  её части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений.

Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и  в пространстве, но вся Вселенная  бесконечна и вечна так, как она  является вечно самодвижущейся материей.   И так, рассмотрим нашу тему подробнее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Строение  вселенной.

 

Вселенная - это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем. Поэтому  не будет ошибкой сказать, что  любая наука так или иначе изучает Вселенную, точнее, тем или иначе её стороны. Химия изучает мир молекул, физика – мир атомов и элементарных частиц, биология – явления живой природы. Но существует научная дисциплина, объектом исследования которой служит сама вселенная или “Вселенная как целое” . Это особая отрасль астрономии так называемая космология. Космология – учение о Вселенной в целом, включающая в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области, как части Вселенной, кстати не следует смешивать понятия Вселенной в целом и “наблюдаемой” (видимой) Вселенной. Во втором случае речь идет лишь о той ограниченной области пространства, которая доступна современным методам научных исследований. Планеты, звёзды, галактики поражают нас удивительным разнообразием своих свойств, сложностью строения. А как устроена вся Вселенная, Вселенная в целом .

Её главное свойство - однородность. Об этом можно сказать и точнее. Представим себе, что мы мысленно выделили во Вселенной очень большой кубический объем, с ребром в 500 миллионов световых лет. Подсчитаем, сколько в нем  галактик. Произведём такие же подсчёты для других, но столь же гигантских объемов, расположенных в различных  частях Вселенной. Если все это проделать и сравнить результаты, то окажется, что в каждом из них, где бы их ни брать, содержится одинаковое число галактик. То же самое будет и при подсчёте скоплений или даже ячеек.

 

 

 

Модели  вселенной.

 

С развитием  кибернетики в различных областях научных исследованиях приобрели  большую популярность методики моделирования. Сущность этого метода состоит в  том, что вместо того или иного  реального объекта изучается  его модель, более или менее  точно повторяющая оригинал или  его наиболее важные и существенные особенности. Модель не обязательно  вещественная копия объекта. Построение приближенных моделей различных  явлений помогает нам всё глубже познавать окружающий мир. Так, например, на протяжении длительного времени  астрономы занимались изучением  однородной и изотронной (воображаемой) Вселенной, в которой все физические явления протекают одинаковым образом  и все законы остаются неизменными  для любых областей и в любых  направлениях. Изучались так же модели, в которых к этим двум условиям добавлялось третье, - неизменность картины мира. Это означает, что  в какую бы эпоху мы не созерцали мир, он всегда должен выглядеть в общих чертах одинаково. Эти во многом условные и схематические модели помогли осветить некоторые важные стороны окружающего нас мира. Но! Как бы сложна ни была та или иная теоретическая модель, какие бы многообразные факты она ни учитывала, любая модель – это еще не само явление, а только более или менее точная его копия, так сказать образ реального мира. Поэтому все результаты полученные с помощью моделей Вселенной, необходимо обязательно проверить путем сравнения с реальностью. Нельзя отождествлять само явление с моделью. Нельзя без тщательной проверки, приписывать природе те свойства, которыми обладает модель. Ни одна из моделей не может претендовать на роль точного “слепка” Вселенной. Это говорит о необходимости углубленной разработки моделей неоднородной и неизотронной Вселенной.

 

Наша  Галактика.

 

Звезды  во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Звездная система. В составе которой, как рядовая звезда находится  наше Солнце, называется Галактикой.

Число звезд  в галактике порядка 10 12 (триллиона) . Млечный путь, светлая серебристая полоса звезд опоясывает всё небо, составляя основную часть нашей Галактики. Млечный путь наиболее ярок в созвездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд. Наименее ярок он в противоположной части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что солнечная система не находится в центре Галактики, который от нас виден в направлении созвездия Стрельца. Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там слабых звезд и тем менее далеко в этих направлениях тянется звездная система. В общем, наша Галактика занимает пространство, напоминающее линзу или чечевицу, если смотреть на нее сбоку. Размеры Галактики были намечены по расположению звезд, которые видны на больших расстояниях. Это цефиды и горячие гиганты. Диаметр Галактики примерно равен 3000 пк (Парсек (пк) – расстояние, с которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1” . 1 Парсек = 3,26 светового года = 206265 а. е. = 3*10 13 км.) или 100000 световых лет (световой год – расстояние пройденное светом в течении года) , но четкой границы у нее нет, потому что звездная плотность постепенно сходит на нет.

В центре галактики  расположено ядро диаметром 1000-2000 пк – гигантское уплотненное скопление  звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто плотной  завесой облаков, что препятствует визуальным и фотографическим обычным  наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики. В состав ядра входит много красных гигантов и  короткопериодических цефид.

Звезды верхней  части главной последовательности а особенно сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодое население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Масса нашей  галактики оценивается сейчас разными  способами, равна 2*10 11 масс Солнца (масса  Солнца равна 2*10 30 кг.) причем 1/1000 ее заключена  в межзвездном газе и пыли. Масса  Галактики в Андромеде почти  такова же, а масса Галактики в  Треугольнике оценивается в 20 раз  меньше. Поперечник нашей галактики  составляет 100000 световых лет. Путем  кропотливой работы московский астрономом В. В. Кукарин в 1944 г. нашел указания на спиральную структуру галактики, причем оказалось, что мы живем между  двумя спиральными ветвями, бедном звездами.

В некоторых  местах на небе в телескоп, а кое где даже невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.

Существует  два вида звездных скоплений: рассеянные и шаровые .

Рассеянные  скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и сверхгигантов со слабой концентрацией к центру.

Шаровые же скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и красных гигантов. Иногда они содержат короткопериодические цефеиды. Размер рассеянных скоплений – несколько парсек. Пример их скопления Глады и Плеяды в созвездии Тельца. Размер шаровых скоплений с сильной концентрацией звезд к центру – десяток парсек. Известно более 100 шаровых и сотни рассеянных скоплений, но в Галактике последних должно быть десятки тысяч.

Кроме звезд  в состав Галактики входит еще  рассеянная материя, чрезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли. Оно образует туманности. Туманности бывают диффузными (клочковатой формы ) и планетарными . Светлые они от того, что их освещают близлежащие звезды. Пример: газопылевая туманность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность Конская голова.

Расстояние  до туманности в созвездии Ориона равно 500 пк, диаметр центральной  части туманности – 6 пк, масса приблизительно в 100 раз больше массы Солнца.

 

Во Вселенной  нет ничего единственного и неповторимого  в том смысле, что в ней нет  такого тела, такого явления, основные и общие свойства которого не были бы повторены в другом теле, другими  явлениями.

 

 

 

 

 

Другие  Галактики.

 

Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них очень живописны. Эдвин Пауэлла Хаббл (1889-1953) , выдающийся американский астроном – наблюдатель, избрал самый простой метод классификации галактик по внешнему виду, и нужно сказать, что хотя в последствии другими выдающимися исследователями были внесены разумные предположения по классификации, первоначальная система, выведенная Хабблом, по прежнему остаётся основой классификации галактик.

Хаббл предложил разделить все галактики на 3 вида:

 

1. Эллиптические  – обозначаемые Е (elliptical) ;

 

2. Спиральные (Spiral) ;

 

3. Неправильные  – обозначаемые I (irregular) .

 

Эллиптические галактики внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Ни каких дополнительных частей у них нет, потому что Эллиптические галактики состоят из второго типа звездного населения. Они построены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд не очень высокой светлости. Отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структурность системе, нет пылевой материи которая, в тех галактиках где она имеется, создаёт темные полосы, оттеняющие форму звездной системы. Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой – большим или меньшим сжатием (NGG и 636, NGC 4406, NGC 3115 и др.)

С несколько  однообразными эллиптическими галактиками  контрастируют Спиральные галактики являющиеся может быть даже самыми живописными объектами во Вселенной. У эллиптических галактик внешний вид говорит о статичности, стационарности Спиральные галактики наоборот являют собой пример динамики формы. Их красивые ветви, выходящие из центрального ядра и как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывает на мощное стремительное движение. Поражает также многообразие форм и рисунков ветвей. Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающимися сходным симметричным образом и теряющая в противоположных областях периферии, галактики. Однако известны примеры большего, чем двух числа спиральных ветвей в галактике. В других случаях спирали две, но они неравны – одна значительно более развита чем вторая. Примеры спиральных галактик: М31, NGC 3898, NGC 1302, NGC 6384, NGC 1232 и др.

Перечисленные мною до сих пор типы галактик характеризовались  симметричностью форм определенным характером рисунка. Но встречаются большое число галактик Неправильной формы. Без какой-либо закономерности структурного строения. Хаббл дал им обозначение от английского слова irregular – неправильные. Неправильная форма у галактики может быть, в следствии того, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи или из-за молодого возраста. Есть и другая возможность: галактика может стать неправильной в следствии искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой. По видимому эти оба случая встречаются среди неправильных галактик и может быть с этим связанно разделение неправильных галактик на 2 подтипа.

Подтип II характеризуется сравнительно высокой  поверхностью, яркостью и сложностью неправильной структуры (NGM 25744, NGC 5204) . Французский астроном Вакулер в  некоторых галактиках этого подтипа, например Магеллановых облаках, обнаружил признаки спиральной разрушенной структуры.

Неправильные  галактики другого подтипа обозначаемого I II , отличаются очень низкой поверхностью и яркостью. Эта черта выделяет их из среды галактик всех других типов. В то же время она препятствует обнаружению этих галактик, вследствие чего удалось выявить только несколько  галактик подтипа I II расположенных  сравнительно близко (галактика в  созвездии Льва.) .

 

Только 3 галактики можно наблюдать невооруженным  глазом, Большое Магелланово облако, Малое Магелланово облако и туманность Андромеды.

Не вращающаяся  звездная система по истечении некоторого срока должна принять форму шара. Такой вывод следует из теоретических  исследований. Он подтверждается на примере  шаровых скоплений, которые вращаются  и имеют шарообразную форму.