Телефоннаякнига. Основы практической астрономии. Строение и масштабы Вселенной Основные понятия
 Скачать 15.98 Kb.
|
|
Строение и масштабы Вселенной Основные понятия Космология – учение о Вселенной в целом, основанное на результатах исследований, доступных для астрономических наблюдений. Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная безгранична, но не бесконечна. Метагалактика – часть Вселенной, доступная для астрономических наблюдений (т.е. те галактики, скорость «убегания» от нас которых меньше скорости света) Вселенная существует около 15 млрд лет. Существующие знания о Вселенной основаны на астрономических наблюдениях и на предположении о том, что законы природы, установленные на Земле, могут быть применены ко всей Вселенной. Систематические целенаправленные наблюдения за Вселенной ведутся с момента появления первых телескопов (1609-1610 годы. Галилей). Начиная с 1931 года, для изучения Вселенной используют также методы радиолокации – по отраженному радиосигналу определяют положение и скорость движения космического объекта. Строение и масштабы Вселенной Наиболее распространённым типом небесных тел являются звезды. Невооружённым глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3 тыс. звёзд. В настоящее время астрономы определили положения нескольких миллионов звезд и составили их каталоги. Около 240 звезд имеют собственные имена (Вега, Альтаир, Сириус, Полярная и пр.) Звезды распределены на небе не равномерно, а отдельными компактными группами – созвездиями. Под созвездиями понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Это сделано для удобства ориентировки на небесной сфере и обозначения звезд. Всё небо разделено на 88 созвездий. Группы звёзд в созвездиях имеют устойчивую конфигурацию, т.е. взаимное расположение звезд в созвездии не изменяется с течением времени. Есть три группы созвездий по происхождению их названий: 1. Связанные с древнегреческой мифологией 2. Связанные с предметами, на которые похожи фигуры, образуемые яркими звездами созвездий (Стрела, Треугольник, Весы, Лев, Рак, Скорпион, Большая медведица и др.) Иногда в созвездии выделяют группу звезд с названием, отличным от названия созвездия – астеризм (например, Ковш в созвездии Малая Медведица). Гигантские звёздные системы, состоящие из сотен миллиардов звёзд образуют галактику. Солнечная система и окружающие её звезды составляют ничтожную часть нашей Галактики – Млечный Путь. Ближайшие соседи нашей Галактики – Туманность Андромеды, Большие Магеллановы облака и Малые Магеллановы облака. Кроме звёзд в состав галактик входят туманности – газопылевые скопления (межзвёздный газ, состоящий из атомарного водорода, и космическая пыль) Американский астрофизик Э. Хаббл предложил следующую классификацию галактик: Эллиптические галактики имеют форму сплюснутых сфероидов. Состоят в основном из старых звезд. Спиральные галактики имеют форму спирали (Млечный Путь, Туманность Андромеды). В рукавах спиральных галактик находятся молодые звезды, идут процессы образования новых звезд. Галактики неправильной формы (Магеллановы облака). Имеют разнообразную форму. Млечный Путь относится к типу спиральных галактик, содержит около 150 миллиардов звезд (Солнцу около 4-4,5 млрд лет). 95% массы Галактики расположено около галактической плоскости. Поэтому если смотреть с торца, млечный Путь сосредоточен почти в одной плоскости. Экваториальная плоскость окружена звёздными скоплениями, которые называют «шаровыми скоплениями». Пространство между галактиками и звездами внутри галактик заполнено очень разреженным веществом: межзвёздным газом, космической пылью, элементарными частицами, а также электромагнитным излучением. В каждом кубическом сантиметре межзвездноо пространства в среднем находится один атом вещества. Для сравнения, в воздухе при нормальных условиях около 1019 молекул в 1 см3. При самом высоком вакууме, который может быть получен в лабораторных условиях (порядка 10-12 мм. рт. ст.) в 1 см3 содержится сто тысяч молекул. Расстояния между звездами внутри галактик значительно больше размеров самих звезд. Расстояния между галактиками сравнимы с размерами самих галактик. Масштабы Вселенной столь велики, что использовать единицы длины, принятые в СИ, неудобно. Например, размеры нашей Галактики таковы, что луч света, распространяясь со скоростью 300000 км/с проходит расстояние от одного ее края до другого за сто тысяч лет. В старой научной литературе: Астрономическая единица (1 а.е.) – средний радиус орбиты Земли при её обращении вокруг Солнца. 1 а.е. = 150 млн км (расстояние от Солнца до Земли) Наиболее удалённая от Солнца планета, Плутон, отстоит от него на расстоянии 40 а.е. Это размер Солнечной системы. В популярной литературе: Световой год – расстояние, которое свет проходит за одни земной год. 1 с.г. = 10000 млрд км = 10 трлн. км. В современной научной литературе: Парсек (пк) – параллакс-секунда. Секунда – единица измерения угла. Параллакс – видимое изменение положения предмета вследствие перемещения точки наблюдения. В астрономии различают: · Суточный параллакс · Годичный параллакс · Вековой параллакс (оборот Солнца относительно ядра галактики) По параллаксу небесных светил методами тригонометрии определяют расстояние до этих светил. Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну угловую секунду. 1 пк = 206265 а.е. = 3,3 с.г. = 33 мрлн км. Самая близкая к Солнцу звезда – Проксима Центавра удалена от него на 1,3 пк. Солнце удалено от центра нашей Галактики на расстояние 8000 пк. Диаметр Млечного Пути составляет 40000 пк. Самая близкая звезда в созвездии Андромеды находится на удалении 720000 пк. Средняя плотность галактик в наблюдаемой части Вселенной – около 8-10 тысяч на один кубический миллион парсеков. Типичная скорость относительного движения галактик – коло 1000 км/с Оценочное время вероятного столкновения галактик составляет около 1013 лет, что больше времени существования Вселенной в 1400 раз. Пример Редже (итальянский физик; книга «Этюды о Вселенной»). Пошаговое путешествие во Вселенной. Следующий шаг больше предыдущего в 10000 раз. Сколько шагов до края Вселенной? 1й шаг – 4 м, потолок; 2й – 40 км, стратосфера; 3й – 400000 км, луна; 4й – 40 млрд км, граница Солнечной системы; 5й – 4,3 с.г., Альфа-Центавра; 6й – 40000 с.л., ядро Галактики; 7й – 400 млн с.л., центр космоса; 8й не получится – 40 млрд с.л. – но Вселенная родилась лишь 15 млрд лет назад. |