Реферати українською » Авиация и космонавтика » Сучасні моделі розвитку Всесвіту


Реферат Сучасні моделі розвитку Всесвіту

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Контрольна робота

Сучасні моделі розвитку Всесвіту

Санкт-Петербург, 2009


Запровадження

З давніх часів людини мучило запитання, як влаштований світ, у якому живемо і звідки ж він взявся. Вигадувалися найнеймовірніші гіпотези. Останнім часом людство дуже просунулося до вивчення цього питання. Тепер досить ж добре відомо, як влаштована Всесвіт на вельми великий її області. Проте, що більше ми ми довідалися про мир, тим більше коштів з'являється питань. На кожному з етапів пізнання вчені зіштовхуються з межами пізнавальних можливостей, накладених недосконалістю інструментів, і методів дослідження. Це питання, зазвичай, вирішуються, але у час наука розуміння світу проникла не треба, що обмеження розуміння з допомогою експерименту, і спостереження накладаються вже самими законами природи.

Тому дедалі більше науці доводиться вдаватися по допомогу філософії. Сучасна космологія неможлива без філософських підходів, оскільки, нині неможливо зазирнути ні з далеке минуле Всесвіту, ні з галузі, які видаляються ми зі швидкостями, близькими до швидкості світла.


1.  Всесвіт загалом

1.1Космология – наука Всесвіт

>Космология – астрофізична теорія структури та динаміки зміни Метагалактики, куди входять у себе та певне розуміння властивостей усього Всесвіту.

Сам термін «космологія» освічений від двох грецьких слів:cosmos – Всесвіт іlogos – закон, вчення. За своєю суттю космологія є розділ природознавства, використовує досягнення і силові методи астрономії, фізики, математики, філософії.Естественнонаучной базою космології є астрономічні спостереження Галактики та інших зоряних систем, загальна теорія відносності, фізикамикропроцессов і високихплотностей енергії, релятивістська термодинаміка й інших новітніх фізичних теорій.

Багато положень сучасної космології здаються фантастичними. Поняття Всесвіту, нескінченності, Великого Вибуху не піддаються наочному фізичному сприйняттю; такі об'єкти і процеси не можна зафіксувати безпосередньо. Через це обставини видається, йдеться про щось надприродному. Але така враження оманливе, оскільки функціонування космології має дуже конструктивний характер, хоча багато хто її положення й відомства виявляютьсягипотетичними.

Сучасна космологія – це розділ астрономії, у якому об'єднані дані фізиків і математиків, і навіть універсальні філософські принципи, тому вона становить собою синтез своїх наукових та філософських знань. Такий синтез в космології необхідний, оскільки міркування походження і побудову Всесвіту емпірично важкопроверяеми і найчастіше перебувають у вигляді теоретичних гіпотез чи математичних моделей.Космологические дослідження зазвичай розвиваються від теорії до практики, від моделі до експерименту, й тут вихідні філософські і загальнонаукові установки набувають велике значення. Через це космологічні моделі істотно різняться між собою – у тому основі найчастіше лежать протилежні вихідні філософські принципи. Натомість, будь-які космологічні висновки також впливають на загальфілософські уявлення про побудову Всесвіту, тобто. змінюють фундаментальні уявлення людини світ і собі.

Найважливіший постулат сучасної космології у тому, що природи, встановлені з урахуванням вивчення дуже обмеженій частини Всесвіту, може бути екстрапольовані пропускати значно ширші області, а кінцевому підсумку, і весь Всесвіт.Космологические теорії різняться залежно від цього, які фізичні принципи і закони покладено у тому основу. Побудовані їхній базі моделі допускати перевірку для що спостерігається області Всесвіту, а висновки теорії – підтверджуватися спостереженнями чи, у разі, не суперечити їм.

1.2 Що таке Всесвіт?

Всесвіт – весь існуючий матеріальний світ, безмежний в часі та просторі і різноманітний за формами, які вже вживає матерія у свого розвитку. Всесвіт, яка вивчалася астрономією, – частина матеріального світу, яка доступна дослідженню астрономічними засобами, відповідними досягнутому рівню розвитку (цю частину Всесвіту називаютьМетагалактикой).

Раніше вчені вважали, що простір, де знаходяться зірки, є абсолютна порожнеча. Лише деякі астрономи раз у раз порушували питання можливий поглинанні світла міжзоряному середовищі. І лише на самому початку ХХ століття німецький астроном Гартман переконливо довів, що простір між зірками є зовсім на міфічну порожнечу. Воно заповнене газом, щоправда, з дуже малій, а цілком певної щільністю. Це видатні відкриття, як і і ще, було зроблено з допомогою спектрального аналізу.

Майже половину століття міжзоряний газ досліджувався переважно шляхом аналізу які виникають у ньому ліній поглинання. З'ясувалося, наприклад, що частенько ці лінії мають складну структуру, тобто складаються з кількох близько розташованих друг до друга компонент. Кожна така компонента виникає при поглинанні світла зірки у якомусь певному хмарі міжзоряному середовища, причому хмари рухаються друг щодо друга зі швидкістю, близька до 10км/сек.

Щодо хімічного складу міжзоряного газу першому наближенні виявилося доволі близькими до хімічним складом зірок.Преобладающими елементами є водень і гелій, тоді як інші елементи можна як «домішки».

Міжзоряний газ галактиках зазвичай становить кілька відсотків від повної маси зірок. Найбільше газу є у неправильних галактиках (іноді до 50%) і приватизація найменше в еліптичних галактиках.

>Межзвездная пил, яка перебуває у площині диска, поглинає світло зірок, і галактика від цього здається пересіченій темній смугою.Межзвездная пил – це тверді мікроскопічні частки речовини розміром менше мікрона. Ці порошини мають складний хімічний склад. Встановлено, що пилок мають досить витягнуту форму й у якійсь мірі «орієнтуються», тобто напрями їхвитянутости мають тенденцію «вибудовуватися» у цьому хмарі більш-менш паралельно. Через це проходить через тонку середу зоряний світло стає частково поляризованим.

Якщо з своєму складу галактики подібні, то структура можна побачити галактик різна. Галактики, переважно, бувають трьох видів: еліптичні (E), спіральні (P.S) і неправильної форми (>Ir).

Найпростіше виглядають еліптичні галактики: вони рівні, однорідні за кольором і симетричні. Їх майже досконале будова викликає думка про їх істотною простоті, і вони справді, параметри еліптичних галактик виявилося легше виміряти і підшукати під них теоретичні моделі, ніж зробити це задля складніших родичів цих об'єктів.

Розглянемо, наприклад, будова типовою еліптичної галактики. У його центрі перебуває яскраве ядро, оточене розмитим сяйвом, яскравість якого падає у міру віддалення від центру. Як і в всіх еліптичних галактик, падіння яскравості описується простий математичної формулою. Форма контуру галактики теж майже однаковою всіх рівнях яскравості. Усіизофоти є майже ідеальні еліпси,центрированние з точністю на ядро галактики. Напрями великих осей й стосунку великий осі до малої майже однакові в усіх еліпсів.

Фундаментальна простота еліптичних галактик цілком узгоджується з припущенням у тому, що вони управляються невеликим числом сил.Орбити зірок гладкі і добре перемішані і ніщо, крім гравітації, важить з їхньої розташування, й ніяка безупиннезвездообразование не зруйнувало їх правильності.

На відміну від еліптичних галактик для спіральних характерно наявність диска ібалджа (потовщення). Спіральні рукави поступаються диску ібалджу за кількістю які у них зірок, хоча і є важливими і видатними частинами галактики. Диск спіральної галактики досить плаский.Видимие з ребра галактики свідчать, що товщина типового диска становить близько 1/10 його діаметра.

З допомогою методів моделювання на ЕОМ було доведено, що спіральні галактики є швидко які працюють зоряні системи. Причиною освітибалдж, які мають більшістю структурних властивостей еліптичних галактик, і те, що зірки починають утворюватися спочатку у центральних областях галактик, де щільність найвища.

>Спиральная структура спіральних галактик виникає тому, що внутрішня частина галактики обертається зі швидкістю, відмінній від швидкості зовнішньої частини й рукави поступово закручуються в спіральний візерунок. Для галактик із віком, притаманним навколишніх галактик, число оборотів візерунка має бути дуже великих – приблизно рівним віку, поділеній на середній період обертання – близько 100. Проте в реальних спіральних галактик – по крайнього заходу в тих, які мають чіткі безперервні спіральні галузі, що спостерігається закручення спірального візерунка становить тільки один-два обороту. Постає питання: як це пояснити? Проблема до нашого часу не дозволена. Вчені віддають перевагу магнітної, хвильової і вибуховий гіпотезам, враховує астрофизичну бік проблеми.

В багатьох спіральних галактик є ще одне чудова структурна особливість – концентрація зірок у вигляді бруски (бару), яка перетинає ядро і що простягається симетричним чином у обидві сторони. Дані вимірів швидкостей у яких показують, що бари обертаються навколо ядра як тверді тіла, хоча, зрозуміло, на насправді складаються із окремих зірок і є. Досі точаться суперечки про рухах газу цих барах. Деякі дані свідчать, що газ тече назовні вздовж бару, а, по інших даних, він тече всередину. У кожному разі, існування барів не дивує астрономів, які вивчають динаміку галактик.Численние моделі показують, що нестійкості в диску обертовою галактики виявлятися у вигляді бару, нагадує спостережувані.

Одне із завдань сучасної астрономії – зрозуміти, як утворилися галактики і як еволюціонують.


1.3 Моделі Всесвіту

У Всесвіті нічого немає єдиного і неповторного тому, що немає такої тіла, такого явища, основні загальні властивості якого було б повторені й інші тілі, іншими явищами.

Теоретичне моделювання має важливого значення для з'ясування минулого й майбутнього що спостерігається Всесвіту. У 1922 р. А.А. Фрідман зайнявся розробкою оригінальної теоретичної моделі Всесвіту. Він вважає, що сьогодні середня щільність перестав бути постійної, а змінюється з часом. Фрідман дійшов висновку, будь-яка досить більшість Всесвіту, рівномірно заповнювана матерією неспроможна у стані рівноваги: вона повинна переважно або розширюватися, або стискатися. Ще 1917 р. В.М.Слайдер виявив «червоне усунення» спектральних ліній в спектрах далеких галактик. Таке усунення спостерігається тоді, коли джерело світла видаляється від спостерігача. У 1929 р. Еге.Хаббл пояснив це явище взаємнимразбеганием цих зоряних систем. Явище «червоного усунення» зокрема у спектрах майже всіх галактик, крім найближчих (кількох). І далі ми галактика, то більше вписувалося зрушення ліній у її спектрі, тобто. все зоряні системи видаляються ми із величезними швидкостями на сотні, тисячі десятки тисячі кілометрів в секунду, більш далекі галактики мають великими швидкостями. А, як ефект «червоного усунення» виявили й у радіодіапазоні, то ми не залишилося, жодних сумнівів у цьому, що що спостерігається Всесвіт розширюється. Нині відомі галактики, даленіючі ми зі швидкістю 0,46 швидкості світла. Асверхзвезди і квадри – 0,85 швидкості світла. На галактики постійно діє якась сила. У віддаленому минулому матерія у галузі Всесвіту лежить усверхплотном стані. Потім відбувся «вибух», у результаті якого і почалося розширення. Щоб з'ясувати подальшу долю метагалактики, необхідно оцінити середню щільність міжзоряного газу. Якщо вона вища 10 протонів на 1 м3, те спільне гравітаційного поля метагалактики дуже багато, щоб поступово зупинити розширення. І він зміщується стиском.

Виникли дві точки зору щодо стану Метагалактики на початок розширення. За одним їх початкове речовина метагалактики складався з «холодної» суміші протонів, тобто. ядер атомів водню, електронів і нейтронів. Відповідно до другий, температура була великою, а щільність випромінювання навіть перевершувала щільність речовини. Та й після відкриття 1965 р. реліктового випромінювання А.Тицнасом і Р.Вилсоном перевагу віддали другий теорії. Після було представлено спроба уявити перебіг подій на перших стадіях розширення Метагалактики: через1с від початку розширення надщільного вихідної плазми щільність речовини становить 500 кг/ див3, аt=1013 °З. Протягом наступних 100 щільність становить 50г/см2 температура впала. Поєдналися протони і нейтрони => ядра гелію. Приt=4000про, тривало кілька сотень тисячі років. Потім, по тому, як утворилися атоми водню, почалося поступове формування гарячих водневих хмар, у тому числі утворилися галактики і зірки. Однак у процесі розширення могли зберегтися згусткисверхплотного до зоряного речовини, а процесі їх розпаду утворилися зірки й галактики. Ймовірно, діяли обидва механізму. Поняття Метагалактика перестав бути цілком зрозумілим. Воно сформувалося виходячи з аналогії з зірками. Спостереження показують, що галактики, подібно зіркам,группирующиеся в розсіяні і кульові скупчення, також об'єднують у групи і скупчення різної чисельності. Уся охоплена сучасними методами астрономічних спостережень частина Всесвіту називаєтьсяМетагалактикой (чи нашого Всесвіту). У Метагалактиці простір між галактиками заповнене надзвичайно виряджениммежгалактическим газом, пронизується космічними променями, у ньому існують магнітні і гравітаційні поля, і, можливо невидимі маси речовин.

У 1929 р.Хаббл відкрив чудову закономірність, що була названа «законом Хаббла» чи «закон червоного усунення».

Пояснивши червоні усунення ефектом Доплера (сприйнята частота хвилі залежить від відносної швидкості її джерела), вчені дійшли висновку у тому, що відстань між нашого грунту і іншими галактиками невпинно збільшується. Хоча, безумовно, галактики не розлітаються в різні боки від нашої галактики, яка займає ніякого особливого положення у метагалактиці, а відбувається взаємне видалення всіх галактик. Отже, Метагалактика нестационарна.

Проміжок розширення дорівнює 20–13 млрд. років. Розширення метагалактики є грандіозним з відомих у справжні час явищем природи. Це відкриття справило корінну зміну поглядів філософів та закордонних вчених. Адже коли деякі філософи ставили знак рівності між метагалактикою і всесвіту, й намагалися довести, що розширення метагалактики підтверджує релігійне уявлення про божественності походження всесвіту. Але Всесвіту відомі природні процеси, цілком імовірно це вибухи. Є припущення, що розширення метагалактики також почалося з явища нагадує. Колосальний вибух речовини, який володіє величезної температурою і щільністю.

Ця теорія називається теорією «гарячого Всесвіту». Щобсверхплотное речовина перетворилася на речовина з близькій щільністю до щільності води. За кілька годин щільність майже зрівнялася з щільністю нашого повітря, і тепер, після закінчення мільярдів років оцінка середньої щільності речовини в метагалактиці призводить до значенням порядку 10-28кг/м3.

Але ці дані удалося одержати лише за допомогою унікального складного устаткування що дозволяє розширити кордону Всесвіту. До цього часу людство удосконалює його, винаходили дедалі більше геніальні прилади, але на зорі цивілізації, коли допитливий людський розум звернувся безпосередньо до позахмарним висот,

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація