Контрольная работа по "Концепциям современого естествознания"

Министерство сельского  хозяйства Российской Федерации

Кемеровский государственный  сельскохозяйственный институт

Кафедра ботаники и экологии

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине концепции современного естествознания

Вариант № 8

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 1 курса СОП

Специальность менеджмент

Павлов. А. А

Проверил:

К.Б.Н.  Поляков. А. Д

 

 

Кемерово, 2013

 

Содержание

 

1.Галилей и его роль в возникновении современной науки.

2.Строение галактики.

3.Эволюционная теория Дарвина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Галилей и его роль в возникновении современной науки.

 

   Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математическое и опытное естествознание. Исходной посылкой было выдвижение Галилеем аргумента, что для формулирования четких суждений относительно природы ученым надлежит учитывать только объективные - поддающиеся точному измерению - свойства (размер, форма, количество, вес, движение), тогда как свойства, просто доступные восприятию (цвет, звук, вкус, осязание), следует оставить без внимания как субъективные и эфемерные. Лишь с помощью количественного анализа наука может получить правильные знания о мире. А чтобы глубже проникнуть в математические законы и постичь истинный характер природы, Галилей усовершенствовал и изобрел множество технических приборов - линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и др. Использование этих приборов придавало эмпиризму новое, неведомое грекам измерение. Прежние дедуктивные схоластические размышления о вселенной должны были уступить место ничем не скованному экспериментальному ее исследованию с целью постижения действующих в ней безличных математических законов. Очень важно, что свою систематическую ориентацию на опыт Галилей сочетал со стремлением к его математическому осмыслению. Эксперимент для него - планомерно проводимый опыт, посредством которого исследователь как бы задает природе интересующие его вопросы. Ответы, которые он хочет получить, возможны не на путях умозрительно-силлогистических рассуждений, но должны быть итогом дедуктивно-математического осмысления результатов исследования. Галилей ставил такое осмысление столь высоко, что считал возможным полностью заменить традиционную логику, как бесполезное орудие мышления, математикой, которая только и способна научить человека искусству доказательства. Эта важнейшая сторона методологии Галилея вылилась у него в идею систематического применения двух взаимосвязанных методов - аналитического и синтетического (он называл их резолютивным и композитивным). При помощи аналитического метода исследуемое явление расчленяется на более простые составляющие его элементы. Затем вступает другое методологическое действие в виде того или иного предположения, гипотезы, с помощью которых достигается объяснение интересующих ученого фактов или явлений природы в их большей или меньшей сложности. Эта задача решается проверкой правильности принятой гипотезы, которая не должна находиться в противоречии с фактами, выявленными при анализе опыта. Такого рода проверка осуществляется при помощи синтетического метода. Иначе говоря, Галилей нашел подлинно научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающую возможность связать научное мышление, невозможное без абстрагирования и идеализации, с конкретным восприятием явлений и процессов природы. Ориентация на математику приводила Галилея к более радикальному развитию аналитической традиции. Он вновь возвращается, хотя и на более высоком уровне, к идеям Пифагора и Платона о числовых архетипах бытия. Действительным языком книги природы он считает язык геометрических фигур. Математический аналитический метод Галилея приводил к механистическому истолкованию бытия. Можно считать, что великий ученый полностью порвал с сугубо качественным истолкованием природы, присущим как схоластике, так и натурфилософии с ее органицизмом. Натурфилософское познание, основанное на аналогии между организмом и природой (микро- и макрокосмосом), уступило место опытно-аналитическому выявлению конкретных причин бытия. Органистическое истолкование бытия заменялось причинно-детерминистическим, основывавшимся на первых успехах математики и механики. Особое значение для нас имеют открытия Галилея в области механики, так как с помощью совершенно новых категорий и новой методологии он взялся разрушить догматические построения господствовавшей аристотелевской схоластической физики, основывавшейся на поверхностных наблюдениях и умозрительных выкладках, переполненной телеологическими представлениями о движении вещей в соответствии с их «природой» и целью, о естественных и насильственных движениях, о природной тяжести и легкости тел, о совершенстве кругового движения по сравнению с прямолинейным и т.д. Именно на основе критики аристотелевской физики Галилей создал свою программу строительства естествознания. Стержень физических представлений Аристотеля составляет учение о движении, которое невозможно понять без обращения к проблеме пространства. Пространство, по Аристотелю, - это место, граница объемлющего с объемлемым. Тело, снаружи которого имеется объемлющее его тело, находится в определенном месте. Так, в соответствии с учением об элементах, земля находится в воде, вода - в воздухе, воздух - в эфире, эфир - ни в чем. Так как пространство обусловлено качественной границей между объектом и окружающей его средой, оно неоднородно. Движение также определяется качественной природой его носителя. Так, огонь естественно, по природе движется вверх, а вниз - против природы - насильственно. В силу этого правила, тяжелые тела всегда движутся к центру, а легкие - на периферию. Галилей опроверг перипатетическое (аристотелевское) учение о естественных и насильственных движениях. Он показал, что если средой движения является не воздух, а вода, то некоторые тяжелые тела (скажем, бревно) становятся легкими, так как движутся вверх. Следовательно, движения тел вверх и вниз зависят от их удельного веса по отношению к среде, а не от их предназначения. Аристотель считал, что тяжелое тело должно падать с большей скоростью, чем легкое, по причине своего стихийного влечения к центру земли как к своему естественному местонахождению: чем тяжелее тело, тем сильнее это влечение. Используя математический подход в своих физических опытах, Галилей вначале опроверг эту аксиому, а затем сформулировал закон постоянного ускорения для движения падающих тел - движения, совершенно не зависящего от веса или состава данных тел.

Также Галилей изучал свободное  падение тел и на основании  своих наблюдений выяснил, что оно  совершенно не зависит от веса или  состава тела. После этого он сформулировал понятия скорости, ускорения, показал, что результатом действия силы на тело является не скорость, а ускорение.

Проанализировал Галилей  и метательное движение, на основании  чего пришел к идее инерции, пока еще  не сформулированной точно, но сыгравшей  огромную роль в дальнейшем развитии естествознания. В отличие от Аристотеля, полагавшего, будто все тела стремятся  достичь места, отведенного им природой, после чего движение прекращается, Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать в постоянном равномерном прямолинейном движении или в покое, если только какая-нибудь внешняя сила не остановит его  или не отклонит от направления его движения. Поскольку не наблюдалось ни того, ни другого, они заключали, что Земля должна быть неподвижной. Но, вооружившись понятием инерции, Галилей доказывал, что пребывающая в движении Земля автоматически передает свое собственное движение всем находящимся на ней предметам или же метательным снарядам и, следовательно, общее инерционное движение остается незаметным наблюдателю, также находящемуся на Земле. Идея инерции позволила опровергнуть одно из возражений противников гелиоцентризма, которые утверждали, что предметы, находящиеся на поверхности Земли, в случае ее движения неизбежно оказались бы сброшенными с нее, и что любой метательный снаряд, запускаемый вверх под прямым углом, обязательно приземлялся бы на некотором расстоянии от исходной точки броска. Понятие инерции объясняло, что движущаяся Земля автоматически передавала свое движение всем находящимся на ней телам. Еще одним возражением противников гелиоцентризма было то, что мы не чувствуем движения Земли. Ответ на него также был дан Галилеем в сформулированном им классическом принципе относительности. Согласно этому принципу, никакими механическими опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно. Также классический принцип относительности утверждает, что между покоем и равномерным прямолинейным движением нет никакой разницы, они описываются одними и теми же законами. Равноправие движения и покоя, т.е. инерциальных систем - покоящихся или движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, Галилей доказывал рассуждениями и многочисленными примерами. Например, путешественник в каюте корабля с полным основанием считает, что книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания утверждать, что книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга или покоится? На этот вопрос, очевидно, нельзя ответить просто «да» или «нет». Спор между путешественником и человеком на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал только свою точку зрения и отрицал точку зрения партнера. Они оба правы, и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что в одно и то же время книга покоится относительно корабля и движется относительно берега вместе с кораблем. Законы механики вместе с его астрономическими открытиями подводили ту физическую базу под гипотезу Коперника, которой сам ее творец еще не располагал. Из гипотезы гелиоцентрическая доктрина теперь начинала приобретать статус теории. Но еще не был окончательно решен вопрос о соотношении земных и небесных движений, не было объяснено движение самой Земли. Реальное движение планет также мало соответствовало их описанию в гелиоцентрической гипотезе Коперника (круговое движение), как и в геоцентризме Птолемея. Во времена Галилея более или менее разработанным разделом физики была статика - наука о равновесии тел под действием приложенных к нему сил. Основателем ее был Архимед, которого Галилей считал своим учителем. Сам Галилей разработал динамику - науку о движении тел под действием приложенных сил. Он сформулировал первые законы свободного падения тел, дал строгую формулировку понятий скорости и ускорения, осознал решающее значение свойства движения тел, в будущем названного инерцией. Очень ценна была высказанная им идея относительности движения. Философское и методологическое значение законов механики, открытых        Галилеем, было огромным, ибо впервые в истории человеческой мысли было сформулировано само понятие физического закона в современном значении. Законы механики Галилея вместе с его астрономическими открытиями подводили ту физическую базу под теорию Коперника, которой сам ее творец еще не располагал. Из гипотезы гелиоцентрическая доктрина теперь начинала превращаться в теорию. На протяжении своей жизни, отданной науке, Галилей преуспел во многом: действенно поддержал коперниковскую теорию, постулировал полную подчиненность природы законам математики, ввел идею о силе как действующем механическом факторе, изложил основы современной механики и экспериментальной физики, обосновал рабочие принципы современного научного метода. Поэтому не случайно именно эта фигура отмечает рождение подлинно научного естествознания. Галилей начал научную революцию, приведшую к созданию современной науки. Но оставался еще нерешенным вопрос о соотношении земных и небесных движений, объяснение движения самой Земли. Гелиоцентрическая гипотеза Коперника пока так же мало соответствовала реальному движению планет, как и Птолемеевская схема. Поисками ответов на эти и некоторые другие вопросы характеризуется дальнейший ход научной революции, окончательно сломавшей старое мировоззрение и создавшей классическую науку. Еще одним результатом научной революции стало утверждение гипотетико-дедуктивной методики познания. Основу этого метода, составляющего ядро современного естествознания, образует логический вывод утверждений из принятых гипотез и последующая их эмпирическая проверка. Внедрение этого метода в науку связано с именем Г. Галилея. Он выработал особую исследовательскую тактику, предлагавшую проводить изучение не эмпирического, а идеального, теоретического движения, описываемого с помощью математического аппарата. Это позволяло с помощью логического вывода получить законы движения в «чистом виде». После этого требовалось осуществить опытное подтверждение полученных абстрактных законов движения. Вместо движения реальных тел Галилей имел дело с абстрактными и идеальными объектами - понятиями современной науки. Отвлекаясь от реальных процессов и явлений, проникая в их сущность, скрытую за многочисленными помехами реальных условий эксперимента, Галилей создал методологию современного научного познания и заложил основы естествознания. Ведущей областью науки в XVII столетии становится механика. Многое для ее развития сделал Галилео Галилей (1546-1642). Труды Галилея сыграли решающую роль в экспериментальном обосновании коперниковской гелиоцентрической системы. Огромна роль Галилея в становлении нового понятия науки и научного метода. Он не только великий ученый – экспериментатор, но и выдающийся теоретик опытного естествознания. Разработка нового метода научного познания началась еще в эпоху Возрождения. В идейном плане было очень велико влияние английского философа Френсиса Бэкона (1561-1626), стоявшего на рубеже Возрождения и Нового времени. Бэкон подверг критике традиционную (схоластическую) науку и создал новый образ эмпирический, индуктивной науки. Он провозгласил опыт главным источником знания о природе. Но решающий удар по традиционной науке был нанесен Галилеем. В своем произведении «Диалоги о двух главнейших системах» (птолемеевой и коперниковской) он дал критику не только средневековой схоластики, но и традиций естествознания, идущих от античности (Аристотеля). Галилей выразил следующую идею: книга природы закрыта для нас, но, чтобы мы могли ее читать, нужна математика, ибо книга природы написана на языке математики. Важнейшим методом исследования природы у Галилея выступает количественный метод, в то время как в традиционной науке, начиная с Аристотеля, господствовал качественный метод – познание сущностей и свойств вещей; математика же считалась наукой об идеальных формах. В отличие от Аристотеля, Галилей был убежден, что природные процессы измеримы, что возможно установить точными методами их законы. Таким образом, соединив физику как науку о движении реальных тел с математикой как наукой об идеальных объектах, Галилей заложил фундамент экспериментально – математического естествознания. Начатое их преобразование науки и научного метода было продолжено Р. Декартом, Г. В. Лейбницем и др., а достигло своего завершения в творчестве И. Ньютона. Благодаря их усилиям сложилась новая форма познания природы – математическое естествознание, опирающееся на точный эксперимент. В отличие от созерцательного характера античных теорий, наблюдения вещей и явлений в их естественном течении, новоевропейская наука использовала активные, конструктивно-математические приемы построения теорий и опиралась на строго контролируемый (в лабораторных условиях) эксперимент.

 

 

 

 

2.Строение галактики

 

        Важнейшей особенностью небесных тел является их свойство объединяться в системы. Земля и её спутник Луна образуют систему из двух тел. Так как размеры Луны не так уж малы в сравнении с размерами Земли, то некоторые астрономы склонны рассматривать Землю и Луну как двойную систему Юпитер и Сатурн со своими спутниками- примеры более богатых систем. Солнце, девять планет с их спутниками, множество малых планет, комет и метеоров образуют систему более высокого порядка - Солнечную систему. Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил во второй половине 18 века английский астроном Вильям Гершель. Он производил в разных областях неба подсчеты звёзд, наблюдаемых в поле зрения его телескопа. Оказалось, что на небе можно наметить большой круг, рассекающий все небо на две части и обладающий тем свойством, что при приближении к нему с любой стороны число звезд, видимых в поле зрения телескопа, неуклонно возрастает и на самом круге становится небольшим. Как раз вдоль этого круга, получившего название галактического экватора, стелется Млечный Путь, опоясывающая небо чуть светящаяся полоса, образованная сиянием слабых дальних звезд. Гершель правильно объяснил обнаруженное им явление тем, что наблюдаемые нами звезды образуют гигантскую звездную систему, которая сплюснута к галактическому экватору. И все же, хотя вслед за Гершелем исследованием строения нашей звездной системы- Галактики занимались известные астрономы- В. Струве, Каптейн и другие, само представление л существовании Галактики как обособленной звездной системы являлось до тех пор, пока не были обнаружены объекты, находящиеся вне Галактики. Это произошло только в 20 годы нашего века, когда выяснилось, что спиралеобразные и некоторые другие туманности являются гигантскими звездными системами, находящимися на огромных расстояниях от нас и сравнимыми по строению и размерам с нашей Галактикой. Выяснилось, что существует множество других звездных систем- галактик, весьма разнообразных по форме и по составу, причем среди них имеются галактики, очень похожие на нашу. Это обстоятельство оказалось очень важным. Наше положение внутри Галактики, с одной стороны, облегчает её исследование, а с другой- затрудняет, так как для изучения строения системы выгоднее её рассматривать не изнутри, а со стороны. Форма Галактики напоминает круглый сильно сжатый диск. Как и диск, Галактика имеет плоскость симметрии, разделяющую её на две равные части и ось симметрии, проходящую через центр системы и перпендикулярную к плоскостям симметрии. Но у всякого диска есть точно обрисованная поверхность- граница. У нашей звездной системы такой чётко очерченной границы нет, также как нет чёткой верхней границы у атмосферы Земли. В Галактике звёзды располагаются тем теснее, чем ближе данное место к плоскости симметрии Галактики и чем ближе оно к её плоскости симметрии. Наибольшая звёздная плотность в самом центре Галактики. Здесь на каждый кубический парсек приходится несколько тысяч звёзд, т.е. в центральных областях Галактики звёздная плотность во много раз больше, чем в окрестностях Солнца. При удалении от плоскости и оси симметрии звёздная плотность убывает, при чём при удалении от плоскости симметрии она убывает значительно быстрее. По этому если бы мы условились считать границей Галактики те места, где звёздная плотность уже очень мала и составляет одну звезду на 100 пс, то очерченное этой границей тело было бы сильно сжатым круглым диском. Если границей считать область, где звёздная плотность ещё меньше и составляет одну звезду на 10 000 пс, то снова очерченной границей тело будет диском примерно той же формы, но только больших размеров. По этому нельзя вполне определённо говорить о размерах Галактики. Если всё-таки границами нашей звёздной системы считать места, где одна звезда приходится на 1 000 пс пространства, то диаметр Галактики приблизительно равен 30 000 пс, а её толщена 2 500 пс. Таким образом, Галактика- действительно сильно сжатая система: её диаметр в 12 раз больше толщины. Количество звёзд в Галактике огромно. По современным данным оно превосходит сто миллиардов, т.е. примерно в 25 раз превосходит число жителей нашей планеты. Существование газа в пространстве между звёздами впервые было обнаружено по присутствию в спектрах звёзд линий поглощения, вызываемых межзвёздным кальцием и межзвёздным натрием. Эти кальций и натрий заполняют всё пространство между наблюдателем и звездой и со звездой непосредственно не связаны. После кальция и натрия было установлено присутствие кислорода, калия,титана и других элементов, а также некоторых молекулярных соединений: циана, углеводорода и др. Плотность межзвёздного газа можно определить по интенсивности его линий. Как и следовало ожидать, она оказалось очень малой. Плотность межзвёздного натрия, например, близ плоскости Галактики, где он наиболее плотен, соответствует одному атому на 10 000 см пространства. Долгое время не удавалось обнаружить межзвёздный водород, хотя в звёздах он самый обильный газ. Это объясняется особенностями физического строения атома водорода и характером поля излучения Галактики. Близ плоскости Галактики один атом водорода приходится на 2-3 см пространства. Это значит, что плоскость всей газовой материи около плоскости Галактики составляет 5-8 10 / 25 см, масса газа и других элементов ничтожно мала.

        Распределён межзвёздный газ неравномерно, местами образуя облака с плотностью в десятки раз выше средней, а местами создавая разряжения. При удалении от плоскости Галактики средняя плотность межзвёздного газа быстро падает. Общая его масса в Галактике составляет 0,01-0,02 общей массы всех звёзд.

Звёзды- горячие гиганты, излучающие большое количество ультрафиолетовых квантов, ионизируют вокруг себя межзвёздный водород в значительной области. Размер зоны ионизации в очень большой степени зависит от температуры и светимости звезды. Вне зон ионизации почти весь водород находится в нейтральном состоянии.

Таким образом, все пространство Галактики  можно разделить на зоны ионизированного  водорода и где водорода неионизирован. Датский астроном Стремгрен теоретически показал, что постепенного перехода от области , где водород практически весь ионизирован, к области, где он нейтрален, нет. В настоящее время разработан метод определения закона вращения всей массы нейтрального водорода Галактики по совокупности профилей его эмиссионной линии 21 см. Можно полагать, что нейтральный водород в Галактике вращается так же или почти так же, как и сама Галактика. Тогда становится известным и закон вращения Галактики. Этот метод в настоящее время дает наиболее надежные данные о законе вращения нашей звездной системы, т.е. данные о том, как изменяется угловая скорость вращения системы по мере удаления от центра Галактики к её окраинным областям. Для центральных областей угловую скорость вращения пока определить не удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере удаления её от центра сначала быстро, а затем медленнее . На расстоянии 8 кпс. от центра угловая скорость равна 0, 0061 в год. Это соответствует периоду обращения 212 млн. лет. В районе Солнца( 10 кпс. от центра Галактики) угловая скорость равна 0, 0047 в год, причем период обращения 275 млн. лет. Обычно именно эту величину- период обращения Солнца вместе с окрестными звездами около центра нашей звездной системы- считают периодом вращения Галактики и называют галактическим годом. Но нужно понимать, что общего периода для Галактики нет, она вращается не как твердое тело. В районе Солнца скорость равна 220 кмс. Это значит, что в своём движении вокруг центра Галактики Солнце и окрестные звёзды пролетают в секунду 220 км. Период вращения Галактики в районе Солнца равен приблизительно 275 млн. лет , а области , расположенные от центра Галактики дальше Солнца, совершают оборот медленнее: период вращения растет на 1 млн. лет при увеличении расстояния от центра Галактики приблизительно на 30 пс. Кроме газа в пространстве между звездами имеются пылинки. Размеры их очень малы и располагаются они на значительных расстояниях друг от друга; среднее расстояние между пылинками- соседями составляет около ста метров. Поэтому средняя плотность пылевой материи Галактики примерно в 100 раз меньше общей массы газа и в 5000- 10 000 раз меньше общей массы всех звезд. Поэтому динамическая роль пыли в Галактике весьма незначительна. В Галактике пылевая материя сильнее поглощает голубые и синие лучи, чем желтые и красные. В некотором отношении туман, в который погружена Галактика , существенно отличается от тумана, который мы наблюдаем на Земле. Отличие состоит в том, что вся масса пылевой материи имеет крайне неоднородную структуру. Она не распределена гладким слоем, а собрана в отдельные облака различной формы и размеров. Поэтому поглощение света в Галактике носит пятнистый характер. Пылевая и газовая материи в Галактике обычно перемешаны, но пропорции их в различных местах различны. Встречаются газовые облака, в которых пыль преобладает. Для обозначения рассеянной в Галактике материи газа, пыли и смеси газа и пыли- употребляется общий термин “ диффузная материя” . Форма Галактики несколько отличается от диска тем, что в центральной части её имеется утолщение, ядро. Это ядро, хотя в нём сосредоточено большое число звёзд, долгое время не удавалось наблюдать, потому, что около плоскости симметрии Галактики наряду со светящейся материей звёзд имеются огромные темные облака пыли, поглощающие свет летящих за ними звёзд. Между Солнцем и центром Галактики расположено большое количество таких темных пылевых облаков различной формы и толщины, и они закрывают от нас ядро Галактики . Однако разглядеть ядро Галактики все- таки удалось. В 1947 году американские астрономы Стеббинс и Уитфорд использовали совместно с телескопом фотоэлемент, чувствительный к инфракрасным лучам, и сумели обрисовать контуры ядра Галактики. В 1951 году советские астрономы В.И. Красовский и В.Б.Никонов получили фотографии ядра Галактики в инфракрасных лучах. Ядро Галактики оказалось не очень большим, его диаметр составлял около 1300пс. Но все-таки присутствие ядра в центральной области Галактики утолщает эту область, форму Галактики теперь можно сравнивать не просто с диском, а с дискообразным колесом, имеющим в центральной части утолщение- втулку. Центр ядра Галактики- это центр всей нашей звездной системы. Материя в центре Галактики имеет высокую температуру и находится в состоянии бурного движения. Внутри огромной звёздной системы- Галактики многие звёзды объединены в системы меньшей численности. Каждая из этих систем может рассматриваться как коллективный член Галактики. Самые маленькие коллективные члены Галактики- это двойные и кратные звёзды. Так называются группы из двух , трех, четырех и т. д. До десяти звёзд, в которых звёзд удерживаются близко друг к другу благодаря взаимному притяжению согласно закона всемирного тяготения. В двойных и кратных звёздах таких огромных тел- звёзд(солнц) два или несколько. Они притягивают друг друга, удерживают друг друга и, возможно, другие тела меньших масс внутри сравнительного небольшого объёма. Расстояние, разделяющее компоненты двойных звезд, могут быть весьма различны. У тесных двойных они так близки друг друга, что происходят сложные физические процессы взаимодействия, связанные с явлениями приливов. В широких парах расстояние между компонентами составляет десятки тысяч астрономических единиц, периоды обращений столь велики, что измеряются тысячелетиями и орбитальное движение при наблюдениях не удаётся обнаружить. Связуемость компонентов в таких системах определяют по их относительной близости на небе и по общности собственного движения. Среди 30 ближайших к нам звёзд 13 входят в состав двойных и тройных систем. Измерение скорости движения звёзд по их орбитам позволило оценить массу звёзд, входящих в двойные системы. Оказалось, что и в этом отношении звёзды различны. Некоторые из них по массе уступают Солнцу, а другие превосходят его. При этом для всех звезд, в том числе и для Солнца, выполняется условие- чем больше светимость звезды, тем больше и её масса. Вдвое большей массе соответствуют приблизительно вдесятеро большая светимость, так что различие в светимостях у звезд гораздо большее, чем различие в массах. Двойные и кратные звёзды часто состоят из звёзд различных типов, например, звезда белый гигант может комбинироваться с красным карликом, или желтая звезда средней светимости- с красным гигантом. Более крупными коллективными членами Галактики, чем двойные и кратные звёзды, являются рассеянные звёздные скопления. Эти скопления содержат от нескольких десятков до нескольких соте звёзд, самые крупные- до двух тысяч звёзд. Термин “рассеянное” скопление вызван тем, что сравнительно небольшая численность звезд в таких скоплениях не позволяет уверенно очертить форму скопления. У рассеянных скоплений характерный состав. В них редко встречаются красные и желтые гиганты и совершенно нет красных и желтых сверхгигантов. В то же время белые и голубые гиганты- непременные члены рассеянных скоплений. Здесь чаще, чем в других местах Галактики, можно встретить и очень редкие звезды- белые и голубые сверхгиганты, т.е. звёзды высокой температуры и чрезвычайно высокой светимости, излучающие, каждая в сотни тысяч и даже миллионы раз больше, чем наше Солнце. Рассеянные скопления располагаются очень близко к плоскости симметрии Галактики. Большинство из них лежит почти точно в этой плоскости. Число занесённых в каталоги рассеянных звёздных скоплений превышает в настоящее время тысячи. Далекие рассеянные скопления неразличимы, они недостаточно для этого богаты звёздами. Но при помощи телескопов можно отличить относительно близкие рассеянные скопления. Поэтому число имеющихся рассеянных скоплений в Галактике на самом деле на много больше тысячи и оценивается приблизительно в 30 тысяч. Если среднее число звёзд в одном рассеянном скоплении составляет 300 или несколько больше, то общее число звезд, входящих во все рассеянные скопления Галактики, равно приблизительно десяти миллионам. Ещё более крупными коллективными членами Галактики являются шаровые звёздные скопления. Это очень богатые звёздные скопления, насчитывающие сотни тысяч, иногда свыше миллиона звёзд. В центральных областях шарового скопления звёзды расположены очень тесно друг к другу. Из-за этого их изображения сливаются и определенные звёзды различить нельзя. Это не значит, что звёзды соприкасаются друг с другом. На самом деле даже в центральных областях шаровых скоплений расстояния между звёздами огромны по сравнению с размерами самих звёзд. Состав шаровых скоплений существенно отличается от состава рассеянных скоплений. В шаровых скоплениях очень много звёзд красных и желтых гигантов, много красных и желтых сверхгигантов, но очень мало бело - голубых звёзд гигантов и совершенно отсутствуют бело – голубые сверхгиганты. Шаровые скопления- это плотные системы. Состоящие из большого числа звёзд, поэтому они резко выделяются среди других объектов Галактики. К настоящему времени открыто 132 шаровых скопления, входящих в состав нашей Галактики. Предполагается, что будет открыто ещё некоторое их количество. Вся совокупность шаровых скоплений образует как бы сферическую систему окружающую Галактику и в то же время проникающую в Галактику. В следствии того, что шаровые скопления располагаются симметрично по отношению к центру Галактики, а Солнце находится далеко от него, почти все шаровые скопления должны наблюдаться в одной половине неба, в той, в которой находится галактический центр. Если в каждом из известных шаровых скоплений в среднем имеется немного менее миллиона звёзд, то общее число звёзд в шаровых скоплениях составит около 100 миллионов. Это только одна тысячная доля всех звёзд Галактики. Имеется ещё один тип членов Галактики- так называемые звёздные ассоциации. Они были открыты академиком В.А. Амбарцумяном, который обнаружил, что наиболее горячие звёзды- гиганты, расположены на небе как бы отдельными гнёздами. Обычно в таком гнезде два- три десятка звёзд- горячих гигантов спектральных классов. Ассоциация занимает большой объем, размером в несколько десятков или сотен парсек, в который обычно порядком, как и в другие места Галактики, входят в большом количестве звезды- карлики и звёзды средней светимости. Звёзды горячие гиганты движутся со скоростью 5-10 кмс, и им требуется всего несколько сотен тысяч лет или, самое большее, несколько миллионов лет, чтобы уйти из ассоциации. Поэтому факт существования горячих гигантов в звёздных ассоциациях указывает на то, что эти звёзды недавно сформировались в ассоциациях и не успели ещё из них уйти. Именно открытие звёздных ассоциаций привело к утверждению, что наряду со старыми звёздами, есть и молодые и очень молодые звёзды, что звёздообразование в Галактике было длительным процессом и продолжается в наши дни. По расположению в Галактике все звёзды и все другие объекты можно разделить на три группы. Объекты первой группы сосредоточены в галактической плоскости, т.е. образуют плоские подсистемы. К этим объектам относятся звёзды горячие сверхгиганты и гиганты, пылевая материя, газовые облака и рассеянные звёздные скопления. Характерно, что в состав рассеянных скоплений в основном входят именно те объекты, которые сами по себе тоже образуют плоские подсистемы. Вторую группу образуют объекты, располагающиеся одинаково часто у плоскости симметрии Галактики и на значительном расстоянии от неё. Они образуют сферические подсистемы. В числе таких объектов желтые и красные субкарлики, желтые и красные гиганты, шаровые скопления. Третью группу составляют промежуточные подсистемы. В них объекты сосредоточены к плоскости Галактики, но не так сильно, как у плоских подсистем. Промежуточные подсистемы составляют красные и желтые звёзды-гиганты, желтые и красные звёзды-карлики, а также особые переменные звёзды, называемые звёздами типа Мира Кита, очень сильно и неправильным образом изменяющие свой блеск. Оказалось, что объекты различных подсистем отличаются друг от друга не только расположением в Галактике, но и своими скоростями. Объекты сферических подсистем имеют наибольшую скорость движения в направлении. Перпендикулярном к плоскости Галактики, а у объектов плоских подсистем эта скорость наименьшая. Удалось также установить, что объекты различных подсистем отличаются и химическим составом: звёзды плоских подсистем богаче металлами, чем звёзды сферических подсистем. Открытие существование объектов различных подсистем в Галактике имеет большое значение. Оно показывает, что звёзды разных типов формировались в разных местах Галактики и при различных условиях. Из ядра до должны выходить спиральные ветви. Эти ветви, огибая ядро постепенно расширяясь и разветвляясь теряют яркость и на некотором расстоянии их след пропадает. Спиральные ветви других Галактик состоят из звёзд- горячих гигантов и сверхгигантов, а также из пыли и газа-водорода. Чтобы обнаружить спиральные ветви нашей Галактики, нужно проследить расположение в ней звёзд- горячих гигантов, а так же пыли и газа. Эта задача оказалась очень сложной из- за того, что спиральную структуру нашей Галактики мы наблюдаем изнутри и различные части спиральных ветвей проецируются друг на друга. Надежды подает излучение нейтрального водорода по длине волны 21 см. В двух небольших спектрах. направленных на центр и антицентр Галактики, исследования пока провести не удаётся, поэтому картина не полная, но, хотя и неуверенно, начинает намечаться расположение спиральных ветвей, потому, что водород обычно соседствует со звёздами- горячими гигантами, определяющими форму спиральных ветвей.

Места уплотнения водорода должны повторять  рисунок спиральной структуры Галактики. Большое преимущество использования излучения нейтрального водорода состоит в том, что оно длинноволновое, находится в радиодиапазоне и для него межзвёздная материя практически совершенно прозрачна – 21 сантиметровое излучение без каких- либо искажений доходит до нас из самых далёких областей Галактики. В безлунные осенние вечера вдали от ярко освещенных домов и улиц, любуясь звёздным небом, можно увидеть беленоватую полосу, протянувшуюся через все небо. Это Млечный Путь. Согласно одному из древних мифов, Млечный Путь – это дорога с Олимпа на Землю. Согласно другому – это пролитое Герой молоко. Млечный Путь опоясывает небесную сферу по большому кругу. Жителям северного полушария Земли, в осенние вечера удается увидеть ту часть Млечного Пути, которая проходит через Кассиопею, Цефей, лебедь, Орел и Стрельца, а под утро появляются другие созвездия. В южном полушарии Земли Млечный Путь простирается от Стрельца к созвездиям Скорпион, Циркуль, Центавр, Южный Крест, Киль, Стрела. Млечный Путь, проходящий через звездную россыпь южного полушария, удивительно красив и ярок. В созвездиях Стрельца, Скорпиона, Щита много ярко светящихся звездных облаков. Именно в этом направлении находится центр нашей Галактики. В этой же части Млечного Пути особенно четко выделяются темные облака космической пыли- темные туманности. Если бы не было этих темных, непрозрачных туманностей, то Млечный Путь в направлении к центру Галактики был бы ярче в тысячу раз. Глядя на Млечный путь, нелегко вообразить, что он состоит из множества неразличимых невооруженным глазом звёзд. Но люди догадались об этом давно. Одну из таких догадок приписывают ученому и философу Древней Греции- Демокриту. Он жил почти на две тысячи лет раньше, чем Галилей, который впервые доказал на основе наблюдений с помощью телескопа звездную природу Млечного Пути. В своём знаменитом “Звездном вестнике” в 1609 году Галилей писал: “Я обратился к наблюдению сущности или вещества Млечного Пути, и с помощью телескопа оказалось возможным сделать её настолько доступной нашему зрению, что все споры умолкли сами собой благодаря наглядности и очевидности, которые и меня освобождают от многословного диспута. В самом деле Млечный Путь представляет собой не что иное, как бессчетное множество звёзд, как бы расположенных в кучах, в какую бы область не направлять телескоп, сейчас же становится видимым огромное число звёзд, из которых весьма многие достаточно ярки и вполне различимы, количество же звёзд более слабых не допускает вообще никакого подсчета”. Какое же отношение звёзды Млечного Пути имеют к единственной звезде Солнечной системы, к нашему Солнцу? Ответ сегодня общеизвестен. Солнце- одна из звёзд нашей Галактики, Галактики – Млечный Путь. Какое же место занимает Солнце в Млечном Пути? Уже из того факта, что Млечный Путь опоясывает наше небо по большому кругу, ученые сделали вывод, что Солнце находится вблизи главной плоскости Млечного Пути. Чтобы получит более точное представление о положении Солнца в Млечном Пути, а затем и представить себе, какова в пространстве форма нашей Галактики, астрономы( В.Гершель, В.Я.Струве и др.)использовали метод звездных подсчетов. Суть в том, что в различных участках неба подсчитывают число звёзд в последовательном интервале звёздных величин. Если допустить, что светимости звёзд одинаковы, то по наблюдаемому блеску можно судить о расстояниях до звезд, далее, предполагая, что звёзды в пространстве расположены равномерно, рассматривают число звёзд, оказавшихся в сферических объёмах, с центром в Солнце. На основе этих подсчетов уже в 18 веке был сделан вывод о “сплюснутости” нашей Галактики. В состав Галактики входят не менее 150 млд. Звёзд, подобных нашему Солнцу. В близи центральной области Галактики звёздная плотность в миллионы раз больше, чем вблизи Солнца. Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце мчится со скоростью более 220 кмс, совершая один оборот за 200- 250 миллионов лет. Галактика имеет сложное строение и сложный состав. Современные исследования Галактики требуют технических средств 20 века, но началось исследование Галактики с пытливого вглядывания в простирающийся над нашими головами Млечный Путь. Помимо нашей Галактики, во Вселенной существует множество других Галактик. Внешний вид их чрезвычайно разнообразен и некоторые из них очень живописны. Для каждой Галактики, как бы ни был сложен её внешний рисунок, можно разыскать другую Галактику , очень на неё похожую, на первый взгляд двойника. Однако более внимательное рассмотрение всегда обнаружит заметные различия в любой паре Галактик, а большинство Галактик очень сильно отличаются друг от друга своим внешним видом. Все Галактики делятся на три основных вида: эллиптические, обозначаемые Е; спиральные, обозначаемые S; неправильные, обозначаемые J. Эллиптические Галактики внешне самый невыразительный тип Галактик. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением яркости от центра к периферии. Эллиптические Галактики состоят из второго типа населения. Они построены из звёзд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звёзд не очень высокой светимости. Отсутствуют бело- голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно было бы наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структуристость системе. Нет пылевой материи, которая в тех Галактиках, где она имеется, создает тёмные полосы, оттеняющие форму звёздной системы. Поэтому внешне эллиптические Галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой- большим или меньшим сжатием. Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет, показателем сжатия 8, 9 и 10 не встречаются. Наиболее сжатые эллиптические галактики – это- Е 7. У некоторых показатели сжатия 0. Такие галактики практически не сжаты. Эллиптические галактики в скоплениях галактик- это гигантские галактики, в то время как эллиптические галактики вне скоплений- это карлики в мире галактик. Спиральные галактики- один из самых живописных видов галактик во Вселенной. Спиральные галактики являют собой пример динамичности формы. Их красивые ветви, выходящие из центрального ядра и как бы теряющие очертания за пределами галактики , указывают на мощное, стремительное движение. Поражает так же многообразие форм и рисунков спиральных ветвей. Ядра у таких галактик всегда большие, обычно составляют около половины наблюдаемого размера самой галактики. Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающиеся сходным симметричным образом и теряющиеся в противоположных областях периферии галактики. Доказано, что сильно сжатая звёздная система в ходе эволюции не может стать слабо сжатой. Невозможен и противоположный переход. Значит, эллиптические галактики не могут превращаться в спиральные, а спиральные в эллиптические. Эти два типа представляют собой различные эволюционные пути, вызываемые различным сжатием систем. А различное сжатие обусловлено различным количеством вращения систем. Те галактики, которые при формировании получили достаточное количество вращения, приняли сильно сжатую форму, в них развились спиральные ветви. Галактики, материя которых после формирования имела меньшее количество вращения, оказались менее сжатыми и эволюционируют в виде эллиптических галактик. Встречается большое число галактик неправильной формы, без какой либо общей закономерности структурного строения. 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 версия: галактика может стать неправильной в следствии искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой. Оба таких случая встречаются среди неправильных галактик, может быть, с этим связано разделение неправильных галактик на два подтипа. Подтип J1 характеризуется сравнительно высокой поверхностной яркостью и сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вокулер в некоторых галактиках этого подтипа обнаружил признаки разрушенной спиральной структуры. Кроме того, Вокулер заметил, что галактики этого подтипа часто встречаются парами. Существование одиночных галактик так же возможно. Объясняется это тем, что встреча с другой галактикой могла иметь место в прошлом, теперь галактики разошлись, но для того, чтобы принять снова правильную форму им требуется длительное время. Другой подтип J 2 отличается очень низкой поверхностной яркостью. Эта черта выделяет их среди галактик всех других типов. Галактики этого подтипа отличаются так же отсутствием ярко выраженной структурности. Если галактика имеет очень низкую поверхностную яркость при обычных линейных размерах, то это означает, что в ней очень мала звёздная плотность, и , следовательно, очень малая плотность материи. Вращающееся жидкое тело под действием внутренних сил в равновесном состоянии принимает форму эллипсоида. В общей теории этой задачи доказывается, что при определённых состояниях между плотностью жидкости и угловой скоростью вращения эллипсоид может быть и сжатым эллипсоидом вращения и вытянутым трехосным эллипсоидом, напоминающим сигару или даже иглу. Долгое время исследователи галактик предполагали, что вращающиеся звёздные системы, придя в равновесие, должны обязательно принять форму сжатого эллипсоида вращения. Однако в 1956 г. К.Ф. Огородников, специально рассмотрев вопрос о применяемости теории фигур равновесия жидких тел к звёздным системам , пришел к выводу, что среди звёздных систем могут быть и такие, которые приняли форму вытянутого трехосного эллипсоида.