Эволюция и строение Галактики. Источники энергии солнца и звёзд.Краткие сведения о строении Галактики

          МОСКОВСКАЯ  АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА

                          ТИРАСПОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ

 

 

 

 

               РЕФЕРАТ

                        По предмету:

«Концепция современного естествознания»

На тему: «Эволюция и строение Галактики.

                Источники энергии солнца и  звёзд.

            Краткие сведения о строении  Галактики.»

 

 

Студентки 1 курса гр.ЭЗ-13

Цвигун Юлины

Преподаватель: Георгицэ Е.И.

 

 

Содержание:

1.Введение 

2.Эволюция и строение Галактики.

3.Источники энергии солнца и звёзд.

4.Заключение.

5.Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                1

Введение

С древнейших времен людей интересовало, что же находится  за  горизонтом,  и они отправлялись исследовать далекие и незнакомые земли. По  мере  того  как Земля открывала человеку большинство  своих  белых  пятен,  астрономы  стали выходить в область новых и не исследованных территорий  за  пределами  нашей маленькой планеты. Сегодня исследователи  Вселенной,  используя  современные телескопы и  ЭВМ,  продвигаются  в  направлении  всё  больших  расстояний  в телескопы и  ЭВМ,  продвигаются  в  направлении  всё  больших  расстояний  в поисках предела Космоса - последней его границы.

      Столетия мы были  узниками  Солнечной  системы,  считая  звезды  просто украшениями сферы, расположенной за планетами. Потом человек признал в  этих крошечных светящихся точках другие солнца, настолько далекие,  что  их  свет идет до Земли многие годы. Казалось, что космос  населен  редкими  одинокими звездами, и ученые спорили о  том,  простирается  ли  звездное  население  в пространстве неограниченно или же за некоторым пределом звезды  кончаются  и начинается пустота. Проникая все дальше  и  дальше,  астрономы  нашли  такой предел, и оказалось, что наше  Солнце  -  одна  из  огромного  числа  звезд, образующих систему под  названием  Галактика.  За  границей  Галактики  была тьма.

      XX век принес новое  открытие: наша Галактика-это еще  не вся Вселенная. За самыми  далекими  звездами  Млечного  Пути  находятся  другие  галактики, похожие на нашу и простирающиеся в пространстве до пределов видимости  наших крупнейших  телескопов.  Грандиозные  звездные  системы  -  одни  из   самых потрясающих и наиболее изучаемых современной астрономией объектов, и  именно них пойдет речь далее.

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                 2

Эволюция и строение Галактики

Эволюция галактик – процесс очень сложный. В начале галактики содержат много молодых массивных и ярких звезд, со временем от ранних эпох остаются лишь менее массивные и более долго живущие звезды. В результате молодые галактики, по-видимому, являются очень яркими, а затем постепенно с возрастом их яркость уменьшается. Поскольку далекие галактики ярче, чем ожидалось, видимые расстояния до них оказываются заниженными, что в свою очередь дает завышенную плотность галактик. Поэтому Вселенная кажется нам закрытой в большей степени, чем это есть на самом деле. Учет эффектов эволюции галактик повышает оценки расстояний, соответственно, понижая оценки плотности, и приводит к выводу о том, что Вселенная более открыта, чем можно было бы предположить.  Возможно, что самое яркие галактики в далеком прошлом были более тусклыми. Такая возможность вытекает из процесса «пожирания» галактик. Если галактики проглатывали своих более мелких соседей в огромном скоплении, то они должны были бы расти и с течением времени становиться более яркими. В таком случае наши оценки расстояний до далеких галактик оказались бы завышенными. Соответствующая поправка перетягивала бы чашу весов в сторону закрытой модели Вселенной.

Основной характеристикой определенного этапа эволюции галактик является частота звездообразования, а также возраст звезд, их составляющих.Галактики по своему строению, как показали многочисленные исследования последних десятилетий, имеют сложную структуру и разновидности. Во Вселенной имеется большое число галактик, подобно нашей Галактике, в которую входит Солнечная система. В частности, исследованы спиральные галактики, обладающие дисковой подсистемой со спиральным узором. Ближайшей к Солнечной системе гигантской спиральной галактикой является Туманность Андромеды. Кроме спиральных существуют эллиплитические галактики, по своему строению и звездному скоплению подобные сферической подсистеме нашей Галактики. В них практически нет газопылевого вещества и молодых ярких звезд. Очень часто эллиптические галактики, особенно самые массивные, имеют плотные ядра, которые по своим проявлениям обычно больше и активнее ядер спиральных галактик.

                                                                                                                                               3

Еще один тип галактик – неправильные. Их массы и светимости в десятки раз меньше, чем у Галактики. Звездный состав их подобен скоплениям в дисках спиральных галактик. Но эти звезды, а также значительные массы газопылевого вещества не образуют регулярной структуры и не обладают выраженным общим вращением. Кроме ярких молодых звезд, в неправильных галактиках имеются еще и звезды старые, менее яркие, подобные звездам сферической подсистемы Галактики, также образующие общий сферический состав. Перечисленные три типа галактик были впервые обнаружены и изучены Э. Хабблом и другими астрономами в 20-30-е гг. XX в. В последние десятилетия стали известны также галактики иных типов, не всегда укладывающиеся в первоначальную классификацию. Это относится в первую очередь к галактикам с активными ядрами и значительным радиоизлучением. В них звездная составляющая не обнаруживается; она либо вообще отсутствует, либо, что более вероятно, имеется, но незаметна на фоне огромной светимости плотного ядра.

Важнейшей особенностью небесных тел является их свойство объединяться в системы. Земля и ее 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. Не образуют ли систем и звезды?

Первое исследование этого вопроса выполнил во второй половине 18 века английский астроном Вильям Гершель. Он производил в разных областях неба подсчеты звезд. Оказалось, что на небе можно наметить большой круг, рассекающий все небо на две части и обладающим 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 неярких далеких звезд. Гершель правильно объяснил обнаруженное им явление тем, что наблюдаемые нами звезды образуют гигантскую звездную систему, которая сплюснута к галактическому экватору.

                                                                                                                                                 4

Само представление  о 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 (в балдже) 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   

 

                                                                                                                                                5

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.

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.

 Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звезды производят углерод — главный «кирпичик» живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для существования жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз задуматься над ним.

Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной — это значит мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик — следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной — едином целом, но также и космогония (греч. «гонейа» означает рождение) — область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую космогонию).

                                                                                                                                             6

Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик — миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры —100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бежит 2 млн. лет) — «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э. Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.

А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) — самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.

Звезды изучает астрономия (от греч. «астрон» — звезда и «номос» — закон) — наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживает в XX веке свою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений — основного своего метода исследований: телескопов-рефлекторов, приемников излучения (антенн) и т. п. В СССР в 1974 го��у вступил в действие в Ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6 м ., собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.

 

 

                                                                                                                                                7

Источники энергии солнца и звёзд.

Свет – это разновидность энергии, выделяемой Солнцем в космическое пространство.

Энергетические запасы Солнца не могут быть бесконечно большими. Солнце имеет конечные размеры, оно содержит конечное количество вещества. В результате излучения масса Солнца уменьшается на 4,3 млн тонн /сек. Мы можем определить массу Солнца по силе его гравитационного притяжения. Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца по замкнутым орбитам, причем притяжение солнечной массы действует на каждую планету с силой, которая равна центробежной силе, стремящейся увести планету с орбиты. Из условий такого равновесия сил можно определить силу притяжения Солнца, а значит, и его массу. Масса Солнца, выраженная в тоннах, представляет собой 28-значное число (1,989*1030 кг). В этой солнечной массе запасена энергия, от которой зависит наша жизнь. Если разделить мощность солнечного излучения на его массу, то окажется, что каждый грамм солнечной массы теряет за год примерно 6 джоулей энергии. На первый взгляд это не слишком много, если вспомнить, что каждый грамм человеческого тела излучает в день в тысячу раз большую энергию. Однако человек восполняет такие энергетические потери за счёт питания, в то время как Солнце вот уже миллиарды лет черпает энергию из самого себя.