Слайд 1Солнечная система
Общие сведения
состав и структура
Слайд 2Структура и состав
Состав:
Планеты
Спутники планет
Астероиды
Кометы
Частицы межпланетного пылевого вещества
Элементы орбиты: большая полуось,
эксцентриситет, наклонение, период
обращения , долготы восходящего узла и перигелия.
Слайд 4Планета Земля
1. Форма
Метод триангуляций
По данным 1979 г. характеристики сфероида:
Экваториальная полуось:
a=R0=6378,136 км
Полярная полуось: b=RP=6356,751 км
∆R=21,385 км
Сжатость ε=∆R/R0=1/298,257
Слайд 5Планета Земля
2. Литосфера
3. Гидросфера
парниковый эффект – поглощение и переизлучение ИК
излучения на длине волны λ=10 мкм (увеличение температуры на ~40°
С)
Слайд 6Планета Земля
4. Атмосфера
Состав:
Азот: 78,1 %
Кислород: 20,9 %
Аргон: 0,93 %
Углекислый газ: 0,03 %
Слайд 7Планета Земля
5. Магнитосфера
Полярные сияния: линия кислорода λ=557,7 нм – зеленая;
линия
кислорода λ=630,0 нм – красная;
высота 400 – 1000 км
Слайд 8Луна
1. Физические характеристики
Экваториальный радиус 1738,14 км 0,273 земных
Средний радиус 1737,10 км 0,273 земных
Полярный радиус 1735,97
км 0,273 земных
Площадь поверхности 3,793×107 км² 0,074 земных
Эллипсоидность 0,00125
Обьём 2,1958×1010 км³ 0,020 земных
Масса 7,3477×1022 кг 0,0123 земных
Средняя плотность 3346,4
кг/м³
Первая космическая скорость 1,68 км/с
Вторая космическая скорость 2,38 км/с
Видимая звёздная величина −2,5 ÷ −12,9 −12,74 (при полной Луне)
2. Условия на поверхности Луны
Поскольку на Луне практически отсутствует атмосфера, днём её поверхность
накаляется до +120 °C, но ночью или даже в тени она остывает
до −160 °C ( 113K ). Небо на Луне всегда чёрное, даже днём.
Огромный диск Земли выглядит с Луны в 3,67 раз больше, чем Луна с Земли
и висит в небе почти неподвижно. Фазы Земли, видимые с Луны, прямо
противоположны лунным фазам на Земле.
Слайд 9Луна
3. Геология Луны (селенология)
Благодаря её размеру и составу Луну иногда
относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй
и Марсом.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая.
Химический состав лунного реголита в процентах.
Элементы Доставлен «Луной-20» Доставлен «Луной-16»
Si 20,0 20,0
Ti 0,28 1,9
Al 12,5 8,7
Cr 0,11 0,20
F 5,1 13,7
Mg 5,7 5,3
Ca 10,3 9,2
Na 0,26 0,32
K 0,05 0,12
Слайд 10Луна
3. Геология Луны (селенология)
Слайд 12Планеты земной группы, планеты-гиганты
Особенности строения планет земной группы:
Четкая граница между
газовой (атмосфера) и твердой (литосфера) составляющими;
Наблюдается дифференциация вещества с глубиной;
Химическое
строение литосфер сходно с земным.
2. Особенности строения планет-гигантов:
Отсутствие четкого разделения атмосфера-литосфера
3. Атмосферы планет:
Земная группа: Земля –N2 (78%), O2 (21%) и Ar (0,9%), Венера – CO2 (96,5%) и N2 (3,5%), Марс – CO2 (95%), N2 (2,7%), Ar (1,6%) и O2 (0,13%).
Планеты-гиганты: H2 (84–90%) и He (10–16%).
Давление атмосферы убывает в e раз при изменении высоты на величину
H согласно барометрической формуле:
где T – температура, R – газовая постоянная,
– молекулярная масса, g – ускорение силы тяжести.
Слайд 133. Внутреннее строение планет
Внутреннее строение планет земной группы и Луны:
1 – кора; 2 – мантия; 3-1 – жидкое (внешнее)
ядро; 3-2 – твердое (внутреннее) ядро.
Слайд 143. Внутреннее строение планет
Внутреннее строение планет-гигантов:
Юпитер (Сатурн):
1 – газ
(H2 и He), 2 – H2 в газожидком (сверхкритическом) состоянии
и He,
3 – металлизированный водород, 4 – гидриды (H2O, NH3, CH4) в газожидком состоянии,
5 – твердое ядро;
Уран (Нептун):
1 – газ (H2 и He), 2 – гидриды в газожидком состоянии, 3 – твердое ядро.
Слайд 15Планеты земной группы, планеты-гиганты
4. Некоторые характеристики планет
мкм – положение
теплового максимума излучения планеты.
Уровень формирования излучения на данной длине
волны соотв. оптической глубине 1.
Доля солнечной энергии, отраженная от планеты, определяется сферическим альбедо
где 0 – падающий поток, – поток, рассеянный планетой во все стороны.
Во всем спектре длин волн Asph – интегральное сферическое альбедо.
Тепловое излучение планеты определяется эффект. температурой Teff и
описывается уравнением теплового баланса:
где E0 – освещенность от Солнца,
– поток внутреннего тепла на единицу поверхности планеты.
Слайд 16Малые тела солнечной системы
Малое тело Солнечной системы —
термин введен Международным астрономическим союзом в 2006 году для описания объектов Солнечной системы которые не
являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками.
Распределение кентавров и транснептуновых объектов
Слайд 17Астероид — небольшое планетоподобное небесное тело Солнечной системы,
движущееся по орбите вокруг Солнца.
Главный пояс астероидов —
скопление астероидов, расположенное между орбитами Марса и Юпитера. Состоит примерно из 400 000 астероидов (по состоянию
на 26 мая 2008 года).
Пояс Койпера, или Эджворта-Койпера — область Солнечной системы за орбитой Нептуна (30 а. е. от Солнца) приблизительно до расстояния 55 а. е
Слайд 18Кометы
Комета (от др.-греч. κομήτης, komḗtēs — «волосатый, косматый») — небольшое небесное тело, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг
Солнца обычно по вытянутым орбитам.
Комета Хейла-Боппа, 1997 г.
Слайд 19 Метеоры
Метео́р (др.-греч. μετέωρος, «небесный»), «падающая звезда» — явление, возникающее
при сгорании в атмосфере Земли мелких метеорных тел (например, осколков комет или астероидов).
Аналогичное явление большей интенсивности (ярче звёздной
величины -4) называется болидом. Бывают встречные и догоняющие. Эти явления изучаются метеоритикой.
Часто метеоры группируются в метеорные потоки — постоянные массы метеоров, появляющиеся в определённое время года, в определённой стороне неба. Широко известны такие метеорные потоки как Леониды (ноябрь, Лев), Квадрантиды (декабрь-январь, Волопаса) и Персеиды (август, Персей).
Во время визуальных наблюдений метеорных потоков кажется, что метеоры вылетают из одной точки на небе — радианта метеорного потока.
Слайд 20 Метеориты
Метеорит — твёрдое тело космического происхождения, упавшее на
поверхность крупного небесного тела.
Классификация по составу:
1. каменные:
хондриты:
углистые хондриты;
обыкновенные хондриты;
энстатитовые хондриты;
ахондриты;
2. железотропные-каменные
паласиты;
мезосидериты;
3. железные
Гоба — крупнейший из найденных метеоритов. Также является самым большим на Земле куском железа природного происхождения
Слайд 21Солнце
1. Основные характеристики
Видимый диаметр Солнца: - в перигелии (начало января) –
3235;
- в афелии (начало июля) – 3131;
- средний
угловой радиус – 960.
Линейный радиус Солнца: R=696000 км
Объем Солнца: V=1,411027 м3
Масса Солнца (из III з-на Кеплера): ℳ=1,991030 кг
Средняя плотность Солнца: =1,41 г/см3, =0,256.
Ускорение свободного падения: g=Gℳ / R2=274 м/с2.
Наклон солнечного экватора к эклиптике: 715.
Угловая скорость вращения убывает
от экватора (B – гелиографическая широта): =14,4–2,7sin2B,
Сидерический период вращения: - экватора ~25 сут.,
- вблизи полюсов ~30 сут.
Синодический период, соответственно: 27 и 32 сут.
Меридианы связаны с широтой B=16(сидерический п-д – 25,38 сут.,
синодический п-д – 27,28 сут.)
Солнечная постоянная: Q=(1366±4) Вт/м2=1,95 кал/(см2 мин)
«Утюг на квадратный метр»: 800-900 Вт/м2
Суммарная масса планет ~0,13% массы Солнечной системы,
но на них приходится ~98% момента количества движения.
Слайд 22Солнце
2. Спектр и состав Солнца
Состав: 70% – H, 28% –
He, ~2% – другие элементы
Спектр электромагнитного излучения Солнца:
В области 180–800
нм ~2/3, в области 800 нм ~30% энергии солнечного излучения:
- ИК-область до 15 мкм частично поглощается атмосферой Земли.
- От 15 мкм до 1 см – полностью поглощается атмосферой Земли.
В обл. 160 нм до конца ИК расположено более 20000 фраунгоферовых линий поглощения,
в них поглощается: 30% энергии в УФ диапазоне и 40–50% в области 300–400 нм.
Слайд 23Солнце
3. Температура внешних слоев Солнца
Слайд 24Солнце
4. Строение и характеристики
Слайд 25Солнце
4. Строение и характеристики
5. Внутреннее строение
Водородный цикл синтеза гелия (98,5%):
p
+ p d + e+ + ;
e+ + e–
2;
p + d 3He + ;
3He + 3He 4He + 2p
Итого: 4p4He + 2e+ + 2 + 2
Дефект массы 0,73% от 4mp; выход энергии =26,7 МэВ
(26,2 МэВ – и 0,5 МэВ – )
Углеродно-азотный цикл (1,5%) идет при T16106 K, выход энергии ~25 МэВ
Слайд 26Солнце
6. Строение и характеристики атмосферы
Уменьшение яркости солнечного диска к краю:
I0
– яркость в центре, – угол между лучом зрения
и нормалью, u – коэф-т
– глубина по радиусу.
Фотосфера
Толщина ~350 км
Плотность =0,1510–7 г/см3;
Концентрация частиц n=6101531017 см–3;
Давление p=510-30,25 атм.
Протяженность 12–15 тыс. км.
T ~104 K;
10–810–15 г/см3; n=1015109 см–3.
Элементы структуры:
Хромосфера
Спикулы - небольшие, похожие на выбросы, образования, которые лучше всего видны на краю Солнца и располагаются преимущественно вдоль границ хромосферной сетки. Солнечное вещество внутри спикул перетекает от поверхности Солнца в горячую корону со скоростью примерно 20-30 км в секунду. Время жизни отдельной спикулы очень мало и обычно не превышает нескольких минут.
Хромосферная сетка - это яркая структура, состоящая из множества ячеек, которые наиболее хорошо видны в красной линии водорода H-alpha и ультрафиолетовой линии ионизованного кальция Ca II K. Границы хромосферных ячеек примерно совпадают с границей фотосферных супергранул. Ячейки образуются из множества узлов сильного магнитного поля, которое сгребается к краям супергранул конвективными течениями плазмы.
Слайд 27Солнце
6. Строение и характеристики атмосферы
спикулы сетка
Корона: внутренняя (до 0,20,3 R) и внешняя
(~сотни тыс. км).
плотность падает в e раз на каждые ~0,1
R
T~106 K;
n=1096107 см–3.
Эмиссионные линии: Fe(–13e) – 530,3 нм, Fe(–9e) – 637,4 нм и др. ионов Fe, Ni, Ca, Ar.
Слайд 28Солнце
6. Строение и характеристики атмосферы
Зодиакальный свет и противосияние.
Радио- и рентгеновское
излучение Солнца.
Сверхкорона.
Солнечный ветер: основа - электроны, протоны;
ионы He, O,
Ne, Si, Ar, Fe;
R~100 а.е.;
n=10 см–3.
Активные образования на Солнце:
- глобулы;
- факелы;
- пятна;
- флоккулы;
- хромосферные вспышки;
- протуберанцы
объясняются влиянием магнитного поля.
7. Активные образования на Солнце
Слайд 30Солнце
7. Активные образования на Солнце
Солнечными факелами называют яркие поля, окружающие
солнечные пятна. Факелы представляют собой более яркие по сравнению с
общим фоном образования, которые могут занимать большую часть видимой поверхности Солнца.
Солнечные пятна - тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы.
Слайд 31Солнце
7. Активные образования на Солнце
Флоккулы (факелы хромосферные) - волокнистые образования
в хромосферном слое центров солнечной активности, имеют большую яркость и
плотность, чем окружающие участки хромосферы, ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля; являются продолжением факелов фотосферных в хромосфере.
Солнечные вспышки (хромосферные - устаревший термин) - мощные и быстроразвивающиеся локальные процессы на Солнце, при которых выделяется значительная энергия. Время их развития составляет несколько минут, а затухания - несколько часов. Вспышки происходят в области активных зон, окружающих солнечные пятна, чаще всего между пятнами, имеющими противоположные магнитные полярности. Они вызываются резкими локальными изменениями состояния магнитного поля и плазмы хромосферы и, особенно, короны, происходящими при возникновении новых или при эволюционных изменениях уже существующих магнитных потоков.
Слайд 32Солнце
7. Активные образования на Солнце
Протуберанцы - плотные конденсации холодного вещества,
которые поднимаются и удерживается над поверхностью Солнца магнитным полем.
Протуберанец I
типа II типа III типа
Слайд 33Солнце
7. Активные образования на Солнце
Эрупция одного из самых известных протуберанцев,
имеющем название «Большой дедушка (Granddaddy)» и наблюдавшемся в 1945 году
вблизи максимума солнечного цикла
Слайд 34Солнце
8. Цикличность солнечной активности
Цикл солнечной активности ~11 лет.
Определяется с помощью
чисел Вольфа:
w=k(f+10g)
f – общее число пятен, g – число групп
пятен.
Возраст ~4,7109 лет.
Сейчас содержание водорода в центре 35% (было 73%).
Через ~4,3109 лет водород в центре будет исчерпан.
В течение ~5108 лет – горение водорода в слоях, окружающих ядро (стадия красного гиганта).
Затем в течение ~5107 лет – горение гелия и др. элементов в ядре, сброс оболочки и переход в стадию белого карлика.
9. Эволюция Солнца
Слайд 36Спектральные классы
O: линии поглощения He+, He, H и ионов C,
Si, N, O. Цвет – голубоватый.
B: линии He – max.
Бело-голубые.
A: линии H – max. линии Ca+, слабые – др. металлов. Белые.
F: линии H – слабее, линии Ca+ и др. металлов – сильнее. Желтовато-белые.
G: линии H и металлов – одинаковой интенсивности. Выделяются Ca+. Желтые.
K: линии металлов – max. Появляются молекулярные полосы. Красноватые.
M: полосы молекул TiO и др. Красные.
C: линии и полосы C, C2, CO, CN. Красные.
S: вместо полос TiO – полосы ZrO. Красные.
Пример классификации:
B8, A0, FА
B5e – присутствуют эмиссионные линии;
сF0 – звезда большого радиуса и протяженной атмосферой (глубокие и узкие линии)
A5p – звезда с нетипичными спектральными особенностями своего класса
Слайд 38Интенсивность излучения, звездная величина, освещенность
Формула Погсона:
Освещенность создаваемая объектом:
Абсолютная звездная величина:
-
выражение для определения светимости звезды в светимостях Солнца
– модуль расстояния
Светимость
звезды:
Слайд 39Фотометрическая система Джонсона:
Избыток цвета (color excess):
CE=(m1–m2)–(m1–m2)0
Показатель цвета (color index):
CI=m1–m2, где
m1 и m2 соотв. 1
Слайд 40Диаграмма спектр – светимость
(Герцшпрунга-Рессела)
Слайд 41Диаграмма спектр – светимость
(Герцшпрунга-Рессела)
Слайд 42Диаграмма спектр – светимость
(Герцшпрунга-Рессела)
Классы светимости схематически:
Класс светимости I — сверхгиганты;
Класс
светимости II — яркие гиганты;
Класс светимости III — гиганты;
Класс светимости
IV — субгиганты;
Класс светимости V — звезды главной последовательности;
Класс светимости VI — яркие субкарлики;
Класс светимости VII — белые карлики.
Фотометрический параллакс:
Слайд 43Шкала эффективных температур звезд
Слайд 44Основные свойства
Тогда из законов черного тела =>
Для более точной
оценки истинных параметров:
Радиус звезды:
Формула Планка
Слайд 46Эволюция звезд
б
Гравитационное сжатие газопылевой диффузной среды
Образование протозвезды
Аккреция
Термоядерная реакция
Слайд 48Внутреннее строение звезд
а
б
Внутреннее строение звезд поздних спектральных классов (G, K,
M)
а – Солнце; б – звезда в нижней части
главной последовательности.
Слайд 49Эволюция звезд
Внутреннее строение звезды
раннего спектрального класса
Эволюционные треки звезд с различными
Массами
(от 0,8 до 60 ℳ) от главной
последовательности
до красного
гиганта на
диаграмме спектр-светимость
Слайд 50Эволюция звезд
Внутреннее строение красного гиганта
Термоядерная реакция гелия
(тройной -процесс)
,
.
возможны и
другие реакции, которые
требуют все более высокой температуры
(T>1,5108 К):
После у
наиболее массивных звезд в результате гравитационного сжатия (T>109 К)
начинается термоядерное горение углерода в ядре (12C+12C) с образованием
Ne, Na, Mg. Затем – реакции с участием Ne, O, Si и т.д.
Образуются ядра вплоть до Fe, Co, Ni, Mn, Cr. При этом T>3109 К и 105–109 г/см3
Слайд 51Эволюция звезд
,
.
Центральная часть
массивной звезды в
конечной стадии эволюции
Внутреннее строение
белого карлика.
ℳ
г/см3
Слайд 52Крабовидная туманность - остаток взрыва сверхновой, тип SNII (в центре
нейтронная звезда)
Слайд 53Эволюция звезд
,
.
Внутреннее строение нейтронной звезды с 51014 г/см3 и R16
км:
1 – жидкое ядро из нейтронов с примесью протонов и
электронов;
2 – внутренняя кора из ядер Fe и соседних элементов, переобогащенных
нейтронами, с примесью свободных нейтронов;
3 – внешняя кора из ядер 56Fe, с примесью Co, Cr, Ni, и вырожденных электронов.
Предельная масса для нейтронных звезд:
ℳmax2,5ℳ. При этом max1015 г/см3, R10 км.
Однако есть и «маленькие» нейтронные звезды:
ℳmin0,1ℳ; min21014 г/см3; R200 км.
Слайд 54Двойные звезды
По расстоянию:
Оптически двойные
Физически двойные
По наблюдению:
Визуально-двойная
Затменно-переменная
Спектрально-двойная
Закон Кеплера для двойной звезды:
Тесные
двойные системы
Двойная звезда: Фи Персея
Слайд 55Тесные двойные системы
Постоянная Роша:
Полость Роша — область вокруг звезды в двойной системе,
границей которой служит эквипотенциальная поверхность, содержащая первую точку Лагранжа L1. В системе координат,
вращающейся вместе с двойной звездой, для пробного тела, находящегося в этой области, притяжение звезды, находящейся в полости Роша, преобладает и над притяжением звезды-компаньона, и над центробежной силой.
Слайд 56Пульсары
Пульсар — космический источник радио-, оптического, рентгеновского, гамма-излучений, приходящих на Землю в видепериодических всплесков (импульсов).
Схематическое изображение пульсара. Сфера в
центре изображения — нейтронная звезда, кривые линии обозначают линии магнитного поля
пульсара, голубые конусы — потоки излучения пульсара
Изображение Крабовидной туманности в условных цветах (синий — рентгеновский, красный — оптический диапазон). В центре туманности — пульсар
Слайд 57Квазары
Первоначальное определение
Кваза́р (англ. quasar — сокр. от quasistellar radiosource — квазизвёздный источник радиоизлучения) — класс
небесных объектов, которые в оптическом диапазоне похожи на звезду, но
имеющие сильное радиоизлучение и чрезвычайно малые угловые размеры (меньше 10").
Первоначальное определение сложилось в конце 50-х, начале 60-х, когда были открыты первые квазары и их изучение только началось. И в этом определении нет ничего неправильного, за исключением следующего факта. Как оказалось, по состоянию на 2004 год этому определению соответствуют максимум 10% квазаров. А остальные 90% не излучают сильных радиоволн. Такие объекты астрономы называют радиоспокойными квазарами.
Современное определение
Квазар — это яркий объект в центре галактики, который производит примерно в 10 триллионов раз больше энергии в секунду, чем наше Солнце, и чье излучение очень изменчиво во всех диапазонах длин волн. По одной из теорий, квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество.
Галактика NGC 4319 и
квазар Маркарян 205
Слайд 58Барстеры
Барстер (англ. burster — бёрстер, от англ. burst — вспышка) — вспыхивающие галактические рентгеновские источники, представляющие собой аккрецирующие
нейтронные звезды с орбитальными периодами от нескольких часов до нескольких
дней.
Барстеры представляют собой тесные двойные системы, одним из компонентов является нейтронная звезда, а другим — звезда, по тем или иным причинам теряющая массу (например, заполнившая свою полость Роша), что приводит к аккреции на нейтронную звезду
Модель барстера
Слайд 59Крабовидная туманность - остаток взрыва сверхновой, тип SNII (в центре
нейтронная звезда)
Слайд 60Крупномасштабные звездные системы
Слайд 61Схема строения Галактики
Галактическая система координат
Галактическая система координат:
ГГ - галактическая ось;
GG' – галактический экватор
Слайд 62Характеристики Галактики
Возраст 10–15 млрд. лет (наиболее вероятно – 12 млрд.
лет)
Звезд ~ 2×1011
Масса ℳG ~ 1011ℳ ,(98% – звезды, ~2%
– газ, пыль и т.п.).
Центр Галактики: =265, =–29 в созвездии Стрельца.
Диаметр Галактики ~30 кпк. Солнце ~8,5 кпк от центра, 25 пк – от плоскости.
Толщина диска ~250 пк.
В окрестностях Солнца зв. плотность 0,12 зв./пк3, т.е. на каждую звезду – 8 пк3,
среднее расстояние между звездами – 2 пк.
При r=1кпк от центра – несколько млн. звезд в 1 пк3.
Линейная скорость вращения Галактики: в окрестностях Солнца 200–220 км/с.
Период обращения Солнца 240–250 млн. лет – галактический год.
Солнце движется к апексу с v=20 км/с относительно межзвездного газа.
Сейчас координаты апекса: =270, =+30 в созвездии Геркулеса.
Слайд 63Другие галактики
Туманность Андромеды: M31; NGC 224.
Камертонная диаграмма
структур галактик Хаббла:
эллиптические (Е);
спиральные (S);
неправильные (I);
пекулярные (P).
Наша Галактика относится
с классу Sb.
Закон Хаббла:
H75 км/(с·Мпк)
- красное смещение
Слайд 66Космогония
Космогонические гипотезы имеют целью объяснить однообразие движения и состава небесных тел.
Модель протосолнца и протопланет
Слайд 67Космология
Космоло́гия (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом.
Свойства Вселенной:
- однородность;
-
изотропность.
1. Фотометри́ческий парадо́кс (парадокс Ольберса) — один из парадоксов дорелятивистской космологии, заключающийся в том,
что в стационарной Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска.
2. Гравитационный парадокс (парадокс Неймана — Зеелигера) — вывод о том, что ньютоновская теория тяготения приводит, вообще говоря, к бесконечным значениям гравитационного потенциала и тем самым не позволяет однозначно определить абсолютные и относительные значения гравитационного ускорения частиц в бесконечной Вселенной, заполненной бесконечным количеством вещества (например, однородно распределённого)
Слайд 68Космология
Иллюстрация фотометрического парадокса в однородной и изотропной, но статической Вселенной.
Размеры звёзд для наглядности преувеличены, что не отражается на сути
парадокса.
Слайд 69Вопросы космогонии и космологии
H0 – постоянная Хаббла.
Критическое значение средней
плотности вещества во Вселенной:
При средней плотности во Вселенной, большей или
меньшей, чем критическая, происходит соответственно
ограниченное или неограниченное расширение Вселенной.
При Н0=75 км/(сМпк) =10–29 г/см3.
Слайд 70Основные этапы эволюции Вселенной
Слайд 71Основные этапы эволюции Вселенной
Слайд 72Основные этапы эволюции Вселенной
Слайд 73Скрытая масса
Скры́тая ма́сса (в космологии и астрофизике также тёмная материя, тёмное вещество) — общее название совокупности астрономических
объектов, недоступных прямым наблюдениям современными средствами астрономии (то есть не
испускающих электромагнитного или нейтринного излучения достаточной для наблюдений интенсивности и не поглощающего их), но наблюдаемых косвенно по гравитационным эффектам (в частности по эффекту «гравитационной линзы»), оказываемым на видимые объекты. Учёные считают, что количество тёмной материи как минимум в 5 раз больше количества видимой.
Общая проблема скрытой массы состоит из двух проблем:
1. астрофизической, то есть противоречия наблюдаемой массы гравитационно связанных объектов и их систем, таких, как галактики и их скопления, с их наблюдаемыми параметрами, определяемыми гравитационными эффектами;
2. космологической — противоречия наблюдаемых космологических параметров полученной по астрофизическим данным средней плотности Вселенной.
Иэображение скопления галактик Аbеll 2029. Изображение облака газа получено с помощью рентгеновского телескопа CHANDRA. Дело в том, что газ в облаке нагрет до 10 млн гр. Поэтому атомы движутся с такими большими скоростями, что гравитационное поле облака и галактик не в состоянии удержать их вместе. Но темная материя, образующая до 90% массы скопления, своим полем удерживает атомы от разбегания.
Результат компьютерного моделирования. Скрытая масса обозначена красным, а галактики - синим. Видно, что галактики располагаются примерно там, где плотность скрытой массы велика. Таким образом, именно она «помогает» галактикам сформироваться. Эта работа проделана группой Я. Мельера (Yannick Меlliег) из Института астрофизики (Париж) на основе данных телескопа «Мауна-Кеа» (Гавайи).
Слайд 74Темная энергия
Тёмная эне́ргия (англ. Dark energy) в космологии — феномен, проявляющийся в обнаруженном
нарушении закона Хаббла: Вселенная расширяется с ускорением, а не замедлением.
Существует два
варианта объяснения сущности тёмной энергии:
тёмная энергия есть космологическая константа — неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство Вселенной (другими словами: постулируется ненулевая энергия вакуума)
тёмная энергия есть некая квинтэссенция — динамическое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.
По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад. Предполагается, что до этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию тёмной материи и барионной материи. Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, тёмная энергия начинает преобладать. Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной — в варианте с космологической константой).
Слайд 75Расчётная структура Вселенной по данным Millennium_simulation
(German Astrophysical Virtual Observatory)
2
млрд. св.л., 20 млн. галактик
Слайд 76Собственно и все ;)
Всем спасибо!
Увидимсо на… ЭКЗАМЕНЕ…
С Наилучшими пожеланиями Хвалей
С.В.