Главная страница

умкд по астрономии. УМКД ОУД.08 Астрономия 2.26.02.03 (набор 2017). Учебнометодический комплекс дисциплины Физика Индекс (Файл) mcd 3 26. 02. 03 Оуд. 082017 г


Скачать 4.37 Mb.
НазваниеУчебнометодический комплекс дисциплины Физика Индекс (Файл) mcd 3 26. 02. 03 Оуд. 082017 г
Анкорумкд по астрономии
Дата26.01.2020
Размер4.37 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаУМКД ОУД.08 Астрономия 2.26.02.03 (набор 2017).doc
ТипУчебно-методический комплекс
#105805
страница45 из 50
1   ...   42   43   44   45   46   47   48   49   50

возмущения плотности" - сгустки и разрежения среды, которые миллионы лет спустя обусловили образование структуры современного мира.

Мы о них почти ничего не знаем. Возможно, самые ранние "возмущения плотности" были порождены микро-флуктуациями физического вакуума и распространением гравитационных волн в среде инфляционно расширяющейся Мини-Вселенной. В дальнейшем плотность и температура сгустков увеличивалась при их сжатии под действием сил тяготения и в то же время росло число фотонов, "уносивших" тепло и увлекавших за собой электроны и ионы. Микроскопические уплотнения рассасывались моментально, но более крупные распадались тем медленнее, чем больше была их масса. Возникновению и сохранению сгустков содействовало то, что при наличии отдельных уплотнений в разных точках пространства на каждый протон или нейтрон приходилось разное количество переносящих энергию фотонов. С понижением температуры и плотности среды уменьшалась вероятность образования новых "возмущений плотности", а старые сгустки продолжали рассасываться. Через сотни тысяч лет уцелели лишь те сгустки, чья начальная масса была больше 105 М¤ - 106 М¤ (рис. 80).



Через 1012 с после Большого Взрыва температура Метагалактики понизилась до 4000 К. Протоны стали взаимодействовать с электронами, "захватывали" их: так возникли нейтральные атомы водорода и гелия. Обратный процесс ионизации происходил все реже, поскольку фотонов с высокой энергией становилось все меньше, а столкновение атомов в расширяющейся Метагалактике происходили все реже - среднее расстояние между частицами стало много больше их размеров. Электрически заряженные частицы плазмы взаимодействовали с электромагнитным излучением, а "нейтральный" газ был прозрачен для излучения и фотоны перестали активно взаимодействовать с веществом и смогли свободно перемещаться в пространстве. Началась эпоха рекомбинации - разделения вещества и излучения. Свидетель той поры - реликтовое излучение в диапазоне от дециметровых до субмиллиметровых радиоволн, исходящее с почти одинаковой интенсивностью от любого участка небесной сферы. Красное смещение реликтового излучения z » 1000: за миллиарды лет расширения Метагалактики его температура понизилась с 4000 К до 2,725 К. На каждый атом вещества Метагалактики приходится свыше 100 млн. фотонов реликтового излучения; на каждый протон или нейтрон приходится около 108 g -квантов.

Когда фотоны перестали взаимодействовать с веществом, резко понизилась обусловливаемая этим явлением упругость среды, и теперь лишь давление газа могло противостоять силе гравитационного сжатия. Уцелевшие сгустки вещества с массой 105-106М¤ могли теперь беспрепятственно притягивать вещество из окружающего пространства, увеличивая свою массу, и сжиматься под действием сил тяготения.

Следы древнейших "возмущений плотности" возрастом около tМ = 300000 лет обнаружились в наличии микроколебаний температуры реликтового излучения (0,001 % от среднего его значения), исходящих от разных участков небесной сферы.

Развитие нелинейных возмущений привело к формированию современной крупномасштабной структуры Метагалактики. Характерный масштаб возмущений плотности в настоящее время имеет два максимума: меньший, соответствующий пространственному распределению скоплений галактик на расстояниях r1 

 2× 103/Н (Мпк), и больший для расстояний r2 1,25× 104/Н (Мпк)соответствующий пространственному распределению Сверхскоплений галактик, где Н – постоянная Хаббла.

Спустя миллион лет после Большого Взрыва, в послерекомбинационную эпоху, развитие гравитационной неустойчивости - увеличения плотности и скорости сжатия вещества под действием сил тяготения привело к обособлению в пространстве огромных сгустков вещества с массами более 105 М¤ . Сила гравитации мешала им расширяться и рассеиваться в пространстве несмотря на то, что при их сжатии температура вещества возросла до 106-107 К. В результате действия гравитации движение вещества привело к возникновению плоских уплотнений вещества - "блинов" - сгустков-облаков толщиной во много раз меньше их ширины и длины. Процесс образования "блинов" почти не зависел от внешних условий и постепенно, на протяжение первых 3-4 миллиардов лет своего существования Метагалактика приобрела наблюдаемую ныне ячеистую структуру распределения вещества с типичным размером ячеек порядка наибольших размеров "блинов".

"Блины" массой до 1014 М¤ стали зародышами протогалактических скоплений. В их недрах происходили разнообразные тепловые и гидродинамические процессы, приводившие к распаду ("дроблению") "блинов" на мелкие, отдельные, плотные облака газа массой 1010-1012 М¤ , из которых образовались протогалактики, преобразовавшиеся в галактики на протяжении последующего миллиарда лет. Большую роль в распаде "блинов" играла тепловая (термодинамическая) неустойчивость: области с повышенной плотностью вещества остывали быстрее своего окружения и сжимались не только под действием сил собственного тяготения, но и под давлением нагретого вещества из окружающего пространства (рис. 81).



Рис. 81.

FТ - сила тяжести (направлена к центру облака);

FД1 - сила давления газа из окружающего облако пространства;

FД2 - сила давления газа внутри облака.

...Если считать, что с момента Большого Взрыва до настоящего времени прошел 1 год, можно составить следующий календарь событий этого года:

Новый Год, 1 января, 0h00m00s - Большой Взрыв

В тот же миг произошло возникновение Метагалактики

1 января, полдень

образовались первые атомы

Март

образовались первые галактики

Апрель

Образовалась наша Галактика

Июнь

процесс образования галактик в основном завершился

Сентябрь

Возникновение Солнца
Возникновение Солнечной системы

Октябрь 

Возникновение жизни(микроорганизмы)

Ноябрь

Микробиоты, возникновение фотосинтеза

Декабрь, 

1-5 

Образование кислородной атмосферы

15

Первые многоклеточные

20

Возникновение беспозвоночных

26

Первые динозавры

27

Первые млекопитающие

28

Первые птицы

29

Вымирание динозавров

30

Первые приматы

31 декабря, 14h

Рамапитек

22h30m

Первые люди

Новый год 1 января, 00h00m03s - ХХ век.

Далее необходимо ознакомить учащихся с антропным принципом:

Важнейший 
1   ...   42   43   44   45   46   47   48   49   50


написать администратору сайта