Слайд 1Мегамир. Основные космологические и космогонические представления.
Слайд 2Вселенная. Основные представления о мегамире.
Вселенная – это совокупность всех
форм материи и наблюдаемых явлений.
Космология – это наука о свойствах
и эволюции вселенной.
Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Он начинается с расстояний около 107 м и масс 1020 кг.
Опорной точкой начала мегамира может служить Земля (диаметр 1,28×107 м, масса 6×1021 кг.
Слайд 3 Мегамир имеет дело с большими расстояниями, поэтому для
их измерения вводят специальные единицы:
Астрономическая единица (а.е.) – среднее
расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5×1011м.
Световой год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46×1015м.
Парсек (параллакс-секунда) – расстояние равно 206265 а.е. = 3,08×1016 м = 3,26 св.г.
Слайд 4Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности.
Звезда Солнце
и движущиеся вокруг него 8 планет образуют Солнечную систему.
Все планеты
– остывшие тела, светящиеся отраженным от Солнца светом.
В ясную ночь мы видим множество звезд, которые составляют маленькую часть звёзд, входящих в нашу Галактику.
Слайд 5Основная часть звёзд нашей галактики сосредоточена в диске, которую мы
видим с Земли «сбоку» в виде туманной полосы – Млечного
Пути.
Наша Галактика называется Млечный Путь ( слово галактика происходит от греческого слова «галактос» – молочный, млечный).
Слайд 7Солнечная система.
Все небесные тела имеют свою историю развития.
Возраст Вселенной
равен 15…20 млрд. лет (среднее число – 18 млрд. лет).
Возраст Солнечной системы оценивается в 5 млрд. лет, возраст Земли – 4,5 млрд. лет.
Слайд 8Восемь планет, вращающиеся вокруг Солнца принято делить на две группы:
планеты Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер,
Сатурн, Уран, Нептун).
Диаметр Солнечной системы равен приблизительно 6×1016 м: на этом расстоянии планеты удерживаются силой тяготения Солнца.
Слайд 10Планеты Земной группы. Планеты Земной группы сравнительно невелики, медленно вращаются
вокруг своих осей (сутки на Меркурии длятся около 60 земных
суток, на Венере – 243 дня).
У этих планет мало спутников (у Меркурия и Венеры нет, у Земли – один, у Марса – два совсем небольших).
Слайд 12У Меркурия атмосферы почти нет, очень плотная атмосфера Венеры состоит,
в основном, из СО2, что приводит к сильному парниковому эффекту
(температура на поверхности Венеры достигает 500 oK).
Земля имеет плотную азотно-кислородную (N2 и О2) атмосферу.
Атмосфера Марса состоит в основном из CО2, однако она сильно разрежена (давление в 150 раз меньше, чем давление на поверхности Земли).
Слайд 14Поверхность планет Земной группы твёрдая, гористая. В Солнечной Системе только
планеты Земной группы имеют твёрдую поверхность.
Химический состав планет Земной
группы приблизительно одинаковый. Они, в основном, состоят из соединений кремния (Si) и железа (Fe).
В центре планет земной группы есть железные ядра разной массы. У этих планет есть магнитные поля.
Слайд 15Земля движется по орбите со скоростью 30 км/с. Ось Земли
наклонена к плоскости орбиты под углом 66о34’’.
Земля сплюснута у
полюсов, её форма близка к эллипсоиду вращения.
Слайд 16Планеты-гиганты. Планеты-гиганты располагаются за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран
и Нептун.
Самый лёгкий гигант – Уран – в 14,5 раза
тяжелее Земли.
Их особенность – большие размеры и Радиус Юпитера в 11 раз больше земного, а масса в 318 раз больше земной.
Планеты-гиганты имеют малую плотность. В среднем плотность планет гигантов 3-7 раз уступает плотности планет земной группы.
Слайд 17У планет-гигантов нет твёрдой поверхности. Газы их больших атмосфер, с
приближением к центру, постепенно переходят в жидкое состояние.
Эти планеты
быстро совершают один оборот вокруг своей оси (10-18 часов). Причём, они вращаются слоями: слой планеты, расположенный рядом с экватором, вращается быстрее всего.
Слайд 18Сами гиганты и их атмосферы состоят из лёгких элементов: водорода
(Н) и гелия (Не). Уран и Нептун содержат в себе
метан (СН4), аммиак (NH3), воду и другие не слишком тяжелые соединения.
В центре гигантов есть небольшое твердое ядро, но оно относительно небольшое.
Слайд 19Планеты-гиганты окружены спутниками. У Сатурна открыто 61 спутник, у Урана
– 27, у Юпитера – 63, у Нептуна – 12.
Кроме спутников, планеты-гиганты имеют кольца – скопления мелких частиц, которые вращаются вокруг планет и собравшихся вблизи плоскости их экваторов. Наиболее крупными обладает Сатурн – они были обнаружены еще в 17-м веке.
Слайд 20 Малые планеты и кометы.
Между орбитами Юпитера и
Марса располагаются орбиты 5,5 тысяч небольших тел, именуемых астероидами.
Они
не имеют правильной формы и по химическому составу близки к планетам земной группы.
Все известные астероиды вращаются вокруг Солнца в прямом направлении.
Слайд 22Кометы, состоят из смеси замерзших газов и пыли (грязные снежки).
Приближаясь к Солнцу, кометы прогреваются, и с их поверхности начинают
испаряться газы, которые светятся под воздействием солнечного излучения.
Кометы обладают малыми размерами и массами.
Слайд 24Солнце. Солнце, центральное тело солнечной системы, представляет собой раскалённый плазменный
шар; Солнце - ближайшая к Земле звезда.
Масса Солнца в 332958
раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,866% массы Солнечной системы.
Температура поверхности Солнца, 5770 oK.
Слайд 25Направление вращения Солнца совпадает с направлением вращения вокруг него всех
его планет.
Содержание водорода в Солнце по массе около 70%,
гелия около 27%, содержание всех остальных элементов около 2,5%.
Более 70-ти химических элементов, найденных на Солнце, присутствуют в составе планет Солнечной системы, что доказывает единое происхождения Солнца и планет солнечной системы.
Источником энергии являются ядерные реакции превращения водорода в гелий, происходящие в недрах Солнца.
Слайд 27Фотосфера – видимая поверхность Солнца на ней наблюдаются тёмные пятна.
Причина их появления – сильные магнитные поля, которые замедляют движение
горячих потоков от центра Солнца к его поверхности.
Слайд 28 Гипотеза Канта-Лапласа о происхождения Солнечной системы.
Солнечная система образовалась
из космического газопылевого облака.
Планеты образовались в результате отделения от раскаленного
протосолнца газовых колец, их охлаждения и конденсации.
Кольца разделялись на несколько масс, образовавших затем разные планеты.
Слайд 30Звезды, их характеристики, источники энергии.
Более 90% видимого вещества Вселенной
сосредоточено в звёздах.
Звёзды и планеты были первыми объектами астрономических
исследований.
Процессы эволюции звёзд и их внутреннее строение были поняты сравнительно недавно.
Слайд 31Характеристики звёзд. Основными характеристиками звёзд являются:
масса,
радиус,
абсолютная величина, характеризующая
её светимость,
температура,
спектральный класс.
Слайд 32Изучение спектров звёзд дает очень важную информацию о звёздах, об
их химических свойствах, температуре.
В 1900-м году американский астроном Пикеринг
ввёл понятие спектрального класса звёзды.
Спектральные классы звёзд обозначаются буквами латинского алфавита O,В,А,F,G,К,М. Наше Солнце –это звёзда класса G подкласса 2.
Слайд 33Звёзды красного цвета (М) имеют температуру поверхности около 4000oK.
Жёлтое
солнце (G) нагрето уже до 6000оК, а горячие звёзды с
температурами больше 10 тыс.oK - белые и голубые.
Температуры звёзд спектрального класса О достигают 40000 - 50000oK.
Таким образом, спектральный класс звёзды, или её цвет, характеризует и её температуру.
Слайд 34Важными характеристиками звезды являются её радиус и масса. Масса оценивается
обычно в долях от массы Солнца, например, 1,2 Мс, то
есть в 1,2 раза больше массы Солнца.
Источником энергии звёзд типа Солнца является термоядерная реакция синтеза гелия (Не) из водорода, которая протекает при высоких температурах (порядка 1013 oK).
Светимость – полное количество энергии, излучаемой звездой за 1 секунду.
Слайд 35Эволюция звёзд.
Самым распространенным элементом во Вселенной является водород. Второй
по распространенности элемент – гелий.
Только малая часть водорода и гелия
содержится в звёздах – основное их количество распределено в межзвёздном и межгалактическом пространстве.
Слайд 36Распределение газа в межзвёздном пространстве неоднородно. Средняя плотность вещества в
нашей Галактике – примерно 1 атом на 1 см3, но
в отдельных областях эта плотность выше.
Там где количество вещества превосходит 1000 солнечных масс в этом месте возникают сильные гравитационные поля, и формируется газопылевое облако – глобула.
Слайд 39Эволюционное движение обычной звезды
Слайд 41«Крабовидная туманность», которая образовалась после взрыва Сверхновой звезды.
Слайд 42Нейтронная звезда. «Нейтронизация» вещества происходит за счёт сверхмощного сжатия звезды.
Слайд 43Нейтронные звёзды с периодом пульсации порядка 1,4 с называются пульсарами.
Слайд 45При массах звёзд от 2 до 10 масс Солнца после
вспышки Сверхновой скорость падения в поле тяжести такой звёзды становится
равной скорости света, и звёзда сжимается до бесконечности.
Она перестает излучать, сохраняя способность притягивать всё, что оказывается в поле её тяготения. За это она и получила название «чёрная дыра».
Слайд 46Возникновение Вселенной. Теория Большого Взрыва.
Основываясь на ОТО русские учёные
А.А. Фридман и его ученик Г.А. Гамов создали теорию «Большого
взрыва» для образования Вселенной.
Вселенная внезапно возникла 15-20 млрд. лет назад в очень малом, объеме огромной плотности (1093 г/см³ ) и температуры (1032 oK ) и стала стремительно расширяться. Размеры «зародыша» Вселенной равны 10-15 м.
Слайд 47До самого взрыва не существовало ни вещества, ни времени, ни
пространства.
В первую секунду образовалось излучение (фотоны), затем частицы вещества
– кварки и антикварки. Из последних образовались протоны, антипротоны и нейтроны.
К исходу первой секунды, когда температура Вселенной упала до 10 млрд. градусов, образовались и некоторые другие элементарные частицы, в том числе электрон и позитрон.
Слайд 48К третьей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались
ядра гелия.
Через несколько сот тысяч лет расширяющаяся Вселенная остыла
настолько, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода.
При расширении, в однородной Вселенной в разных местах образовывались случайные области, где вещество собиралось, и области, где его почти не было.
В местах таких уплотнений стали образовываться галактики и скопления галактик.
Слайд 49Галактики и метагалактики.
Понятие «галактика» в современном языке обозначает огромную
звёздную систему.
Наша Галактика – Млечный Путь. Число звёзд в ней
– порядка триллиона (1012). Она имеет форму диска с утолщением в центре.
Диаметр нашей Галактики равен примерно 1021 м, масса Галактики - 1042 кг.
Метагалактика – это часть Вселенной, которая доступна нашим наблюдениям.
Слайд 50Межзвёздное пространство заполнено электромагнитным и гравитационным полями и разреженным межзвёздным
газом. Галактика вращается вокруг своего центра.
Линейная скорость движения Солнца
вокруг центра Галактики равна 250 км/с. Полный оборот по своей орбите Солнце делает примерно за 200 миллионов лет (2•108 лет). Этот период называется галактическим годом.
Слайд 51Разбегание галактик. В 1929-м году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил,
что расстояние между нашей Галактикой и другими галактиками увеличивается.
Чем
дальше галактики находятся друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются.
Слайд 52Расширение проявляется только на уровне скоплений. Сами галактики не расширяются.
Таким
образом, можно говорить лишь о расширении Вселенной.
Не существует центра,
от которого происходит расширение.
Слайд 53Тонкая подстройка Вселенной Антропный принцип.
Тонкая подстройка Вселенной – это совокупность
многочисленных случайностей, которые привели к развитию именно такой Вселенной, какой
мы её наблюдаем, и которая привела к появлению разумной жизни.
Слайд 54 Эти случайности связаны с экспериментально доказанными фундаментальными
постоянными:
скорость света;
гравитационная постоянная;
постоянна Планка;
заряд электрона
масса электрона;
масса протона;
масса нейтрона;
три координаты;
безразмерная энтропия
Вселенной.
Слайд 55Все фундаментальные постоянные имеют определённое количественное значение. При изменении этих
значений мир был бы иным.
Например: Если бы гравитационная постоянная была
на 10% меньше, то все звезды были бы красными карликами, если на 10% больше, то все звезды были бы белыми и голубыми.
Вывод: Структурные образования Вселенной очень чувствительны к значениям фундаментальных постоянных, и небольшое их изменение привело бы к невозможности существования наблюдаемой Вселенной.
Слайд 56Антропный принцип. Фундаментальные постоянные имеют именно те значения, при которых
становится возможным существование во Вселенной живых углеродных систем.
Слабый антропный принцип:
то, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя развития Вселенной, так как если бы мир был другим, человек бы не появился.
Сильный антропный принцип: Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции обязательно появился бы человек как наблюдатель.
