Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Просторові, тимчасові і масові масштаби всесвіту - Біологія

Зміст

Введення

1. Загальні уявлення про просторові і тимчасові характеристики Вселеної

2. Вимірювання маси об'єктів Всесвіту

Висновок

Список літератури

Введення

Звичайно під простором (в тому числі і космічним) ми розуміємо деяку протяжну пустоту, в якій можуть (але не обов'язково) знаходитися які-небудь предмети. Однак між небесними тілами (зірками, планетами, кометами) завжди є деяка кількість речовини, тому в науці простір розглядається не як вмістище матерії, а як фізична суть, що володіє конкретними властивостями і структурою. Кожний об'єкт володіє в просторі певним положенням і орієнтацією, а відстань між двома подіями точно визначена, навіть якщо ці події сталися в різні моменти часу. Простір і час тісно пов'язані з матерією, вони з'являються і зникають разом з нею. У зв'язку з цим хочеться привести слова А.Ейнштейна по роз'ясненню ним в 1921 р. суті теорії відносності: «Суть така: раніше вважали, що якщо яким-небудь чудом всі матеріальні речі зникли б раптом, то простір і час залишилися б. Згідно ж з теорією відносності разом з речами зникли б і простір, і час». Аналогічний висновок слідує і з теорії Великого вибуху, пояснюючого походження нашого Всесвіту.

Можна відмітити найбільш важливі властивості простору і часу по сучасних уявленнях.

1. Простір і час реальні і об'єктивні.

2. Простір і час - це універсальні і загальні форми буття матерії.

3. Простір трьохмірний і оборотний, час - одномірно і безповоротно.

4. Простір однорідний і изотропно, час - однорідно.

Ці властивості простору і часу знайшли відображення в фундаментальних законах збереження. Симетрії відносно зсуву часу (однорідності часу) відповідає закон збереження енергії; симетрії відносно просторового зсуву (однорідності простору) відповідає закон збереження імпульсу; симетрії відносно повороту координатних осей (изотропности простору) відповідає закон збереження моменту імпульсу (або кутового моменту). З цих властивостей витікає абсолютність і інваріантність просторово-часового інтервалу S.

5. У геометрії Евкліда нескінченність і безграничность простору співпадали. У випадку Всесвіті, що розширяється вона, а, отже, і простір безмежні і нескінченні. У випадку Всесвіті, що стискується простір буде кінцевим, але безмежним.

6. Простір і час пов'язані між собою і утворять чотиривимірний мир. Їх властивості визначаються рухомою матерією.

Зрозуміло, що з поняттями простору і часу пов'язане не менш фундаментальне поняття маси речовин (об'єктів) Всесвіту. У зв'язку з цим метою даної роботи буде розгляд просторових, тимчасових і масових масштабів Всесвіту.

1. Загальні уявлення про просторові і тимчасові характеристики Всесвіту

Одна з найважливіших задач природознавства - створення природно-наукової картини світу у вигляді цілісної впорядкованої системи. Для її рішення використовуються загальні і абстрактні поняття: час і простір. Загальними універсальними формами існування і руху матерії прийнято вважати час і простір. Рух матеріальних об'єктів і різні реальні процеси відбуваються в просторі і у часі. Особливість природно-наукового уявлення про ці поняття полягає в тому, що час і простір можна охарактеризувати кількісно за допомогою приладів.

Час виражає порядок зміни фізичних станів і є об'єктивною характеристикою будь-якого процесу або явища. Час - це те, що можна виміряти за допомогою годин. Принцип роботи багатьох приладів для вимірювання часу заснований на різних фізичних процесах, серед яких найбільш зручні періодичні процеси: обертання Землі навколо своєї осі, електромагнітне випромінювання збуджених атомів і інш. Багато які великі досягнення в природознавстві пов'язані з розробкою більш точних приладів для визначення часу. Тимчасова характеристика реальних процесів засновується на постулаті часу: однакові у всіх відносинах явища відбуваються за однаковий час. Хоч постулат часу здається природним і очевидним, його істинність все ж відносна, оскільки його не можна перевірити на досвіді навіть за допомогою самих довершених годин, оскільки, по-перше, вони характеризуються своєю точністю і, по-друге, неможливо створити принципово однакові умови в природі в різний час. Разом з тим тривала практика природно-наукових досліджень дозволяє не сумніватися в справедливості постулату часу в межах тієї точності, яка досягнута в даний момент часу. При створенні класичної механіки біля 300 років тому І. Ньютон ввів поняття абсолютного, або істинного, математичного часу, який тече завжди і скрізь рівномірний, і відносного часу як міри тривалості, уживаної в буденному житті і що означає певний інтервал часу: година, день, місяць і т.д. В сучасному уявленні час завжди відносно. З теорії відносності слідує, що при швидкості, близькій до швидкості світла у вакуумі, час сповільнюється - відбувається релятивістське уповільнення часу, і що сильне поле тяжіння приводить до гравітаційного уповільнення часу. У звичайних земних умовах такі ефекти надзвичайно малі. Найважливіша властивість часу полягає в його безповоротності. Минуле у всіх деталях і подробицях не можна відтворити в реальному житті - воно забувається. Безповоротність часу зумовлена складною взаємодією безлічі природних систем, в тому числі атомів і молекул, і символічно означається стрілою часу, «що летить» завжди з минулого в майбутнє. Безповоротність реальних процесів в термодинаміці зв'язують з хаотичним рухом атомів і молекул.

Поняття простору набагато складніше за поняття часу. На відміну від одномірного часу, реальний простір трьохмірний, тобто має три вимірювання. У трьохмірному просторі існують атоми і планетні системи, виконуються фундаментальні закони природи. Однак висуваються гіпотези, згідно з якими простір нашого Всесвіту має багато вимірювань, хоч наші органи чуття здатні відчувати тільки три з них.

Розвиток уявлень про простір і час пройшов довгий і складний шлях. Древньогрецький атомисты Левкипп, Демокріт і Епікур (V-III вв. до н.э.) вважали, що існують тільки атоми і чистий простір (пустота). Аристотель в своєму вченні (IV в. до н.э.) відкидає існування пустого простору, аргументуючи це різними доводами. Фізиці знадобився тривалий час, щоб розібратися в цій аргументації великого філософа. Це було зроблене Галілеєм і Ейнштейном. У «Початках» Евкліда (III в. до н.э.) просторові характеристики об'єктів набули суворої математичної форми, тобто була визначена метрика простору (плоска метрика). У роботі К.Птолемея «Велика математична побудова» («Альмагест») в 150 р. н.э. була представлена геоцентрична система Світу (в центрі Світу знаходиться Земля). У ній простір вважався кінцевим: воно включало круговий рух всіх небесних тіл навколо нерухомої Землі. Час мислився нескінченним. Наступний крок в розвитку уявлень про простір і час був зроблений Н.Коперником. У його роботі «Про обертання небесних сфер» (1543 р.) була дана з відповідними доказами геліоцентрична система Світу (в центрі Сонці), де признавалася концепція єдиного однорідного простору (властивості всіх точок простору однакові) і рівномірної течії часу. Оскільки, по Копернику, Вселена обмежена непроникною твердою сферою зірок, то вона є кінцевою. Кінцевим є і простір. Питання про те, що знаходиться далі зіркової сфери, Коперником не ставився. Подальший імпульс розвитку уявлень про простір і Всесвіт був даний Джордано Бруно (1548-1600). Розвиваючи вчення Коперника, Бруно в своєму творі «Про нескінченність Всесвіту і світах» висуває сміливу ідею про нескінченну безліч жилих світів. Нескінченний Всесвіт розташований в нескінченному і безмежному просторі, що не має «краю, межі і поверхні». Роботи Г.Галілея (1564-1642) мали більше значення для розвитку механіки. У його принципі відносності затверджується равноправность всіх инерциальных систем відліку і даються математичні правила (перетворення Галілея) для переходу від однієї системи до іншої. При цьому координати, швидкість тіла і його імпульс є варіантними (що змінюються) величинами; прискорення, час, маса, довжина відрізка при цьому переході залишаються незмінними (інваріантними). Подальший розвиток уявлень про простір і час пов'язаний з раціоналістичною фізикою Р.Декарта (1596-1650). По Декарту, всі явища природи пояснюються механічною взаємодією (тиском або ударом при зіткненні) найдрібніших матеріальних частинок. Так влаштовувалася ідея близкодействия. Ввівши координатну систему, Декарт показав єдність фізики і геометрії, з'єднав матеріальність і протяжність. Це означало відсутність пустого простору і збіг його з протяжністю. Крім того, по Декарту, матеріальному миру «соприсуща» тривалість, а час - це «спосіб, яким ми цю тривалість мислимо», тобто час «соприсуще людині і є модусом мислення». Математичне і експериментальне обгрунтування властивостей простору і часу в рамках класичної механіки було зроблене І.Ньютоном в його славнозвісній роботі «Математичні початки натуральної філософії» (1687 р.). Ньютон характеризує простір і час «як вмістища самих себе і усього існуючого. У часі все розташовується в значенні порядку послідовності, в просторі - в значенні порядку положення». Він вводить два вигляду простору і часу: абсолютне (істинне, математичне) і відносне (уявне, буденне). Абсолютний час сам по собі і по своїй суті, без всякого відношення до чого-небудь зовнішнього, протікає рівномірно і інакше називається тривалістю. Відносний час є або точна, або мінлива, що осягається почуттями, зовнішня міра тривалості, уживана в буденному житті замість істинного математичного часу, якось: година, день, місяць, рік. Абсолютний простір по своїй суті, безвідносно до чого б те не було зовнішньому, залишається завжди однаковим і нерухомим. Відносний простір є міра або яка-небудь обмежена жвава частина, яка визначається нашими почуттями по положенню його відносно деяких тіл і яка в буденному житті приймається за простір нерухомий. Як видно, розмежування простору і часу на абсолютне і відносне пов'язане у Ньютона з теоретичним і емпіричним рівнями пізнання. Простір і час у Ньютона володіють однією ознакою субстанції - абсолютна самостійність існування і незалежність від матерії і процесів. Але вони не володіють іншою найважливішою властивістю субстанції - породжувати інші тіла і зберігатися в їх основі при всіх змінах тіл. Такою здатністю володіє матерія. Таке розуміння простору і часу було неоднозначне воспринято сучасниками і нащадками Ньютона - дослідниками і філософами. Г.Лейбніц (1646-1716), наприклад, розвинув реляційну концепцію простору і часу, в якій вони заперечувалися як абсолютні сутності. Він вважав їх чисто відносним: «простір - порядком співіснування, час - порядком послідовності». Він далі розвиває прекрасну ідею Арістотеля про зв'язок простору і часу з матерією, про те, що вони не можуть розглядатися «у відверненні» від самих речей. Це з'явилося передбаченням одного з основних положень загальної теорії відносності А.Ейнштейна. Наступний крок в розвитку уявлень про простір і час був зроблений в теорії електромагнітного поля (1860-1865 рр.) Максвелла. Виявилося, що взаємодія між зарядами і струмами передається за допомогою електромагнітного поля, яке розповсюджується з швидкістю світла у вигляді електромагнітних хвиль. Це зіграло істотну роль для опису фізичних властивостей простору і часу. У дослідах зі світлом (Майкельсон) було встановлено, що швидкість світла не залежить від руху системи відліку, а означає, перетворення Галілея для електромагнітних явищ є невірними. Ці перетворення були знайдені Лоренцем, але там виявилося багато незрозумілого: розміри тіл скорочувалися в напрямі руху, проміжок часу між подіями скорочувався в рухомих системах, маса тіл зростала із зростанням швидкості їх руху. Всі ці труднощі були пояснені в спеціальній теорії відносності (СТО), розробленій А.Ейнштейном в 1905 р. Це була нова теорія простору і часу. Эйнштейн розповсюдив принцип відносності Галілея на всі фізичні явища і постулював постійність швидкості світла у всіх инерциальных системах і її предельность (сама велика швидкість, існуюча в природі). Простір і час виявилися відносними, тобто що залежать від вибору системи відліку. Варіантними виявилися маса тіл і їх розмір, що вважалася абсолютними в механіці Ньютона. Крім того, простір і час виявилися взаємопов'язаними, утворюючи єдиний чотиривимірний континуум. Абсолютним в СТО виявився, поряд з швидкістю світла, і просторово-часовий інтервал, зв'язуючий простір і час. Подальший етап в розвитку уявленні про простір і час був пов'язаний з розробкою загальної теорії відносності (ВІД), в якій принцип відносності був поширений на всі системи відліку, тобто на инерциальные і неинерциальные. Це виходило з еквівалентності інертної і гравітаційної маси і було прийняте А.Ейнштейном як фундаментальний закон природи. Виявилося, що властивості простору залежать від рухомої матерії. Її скупчення викривляють простір, і його метрика описується не геометрією Евкліда, а геометрією Рімана. Масивні тіла викривляють хід світлового променя, зменшують частоту коливань, тобто вповільнюють хід часу. Це виявляється, зокрема, в червоному гравітаційному зміщенні: чим більше тяжіння, тим більше збільшується довжина хвилі випромінювання і меншає його частота. При певних умовах довжина хвилі може спрямуватися до нескінченності, а частота - до нуля. Це відбувається в умовах чорної діри. Таким чином, простір і час - це не сцена, на якій розігруються всі події, як вважав Ньютон, і яка залишається, навіть якщо зникає матерія.

2. Вимірювання маси об'єктів Всесвіту

Для того, щоб зрозуміти, які масові масштаби Всесвіту, необхідно розглянути об'єкти Всесвіту і виміряти їх масу. До об'єктів Всесвіту відносять космічні об'єкти - зірки, галактики і т.д.

Метагалактікой називається доступна спостереженням частина Всесвіту. Але спостерігати можна по-різному: неозброєним оком, в бінокль, в 6-метровий телескоп. І кожний раз нашим спостереженням буде доступна різна частина Всесвіту. Сучасна космологія, заснована на теорії відносності Ейнштейна, визначає вік Всесвіту в 15-20 млрд років. Ніяких галактик, квазаров до цього не існувало. Всі вони виникли пізніше. Передбачимо, що на відстані 20 млрд світлових років знаходиться галактика Ікс, яка утворилася, скажемо, 12 млрд років тому. Перші промені, що сповіщають про народження цієї галактики, ще в дорозі, вони знаходяться на відстані (20 - 12) = 8 млрд світлових років від нас і досягнуть нас лише через 8 млрд років. Тому багато які галактики нам не видно, але ми можемо обчислити їх місцезнаходження, густину і масу. Приблизно визначаючи розміри і середню густину речовини в Метагалактіке ми можемо оцінити повну масу речовини, що міститься всередині об'єму, обмеженого космологічним горизонтом, - масу Метагалактіки. Виходить величина порядку 1053кг. Знаючи відстані до декількох тисяч галактик, можна побудувати просторову модель. У побудованій моделі чітко проступала просторова структура розподілу галактик. Виявилося, що галактики утворять осередки типу бджолиних стільники. Вдовж стінок цих осередків розташовані галактики, а всередині - пустоти. Галактики розташовані на небі і рівномірно, і нерівномірно. Якщо говорити про масштаб в декілька квадратних градусів, то розподіл галактик на небі виявляється на здивування рівномірним. Необхідно ще раз підкреслити, що в дуже великому масштабі (більше масштабу осередків) розподіл речовини виявляється абсолютно рівномірним. Тобто якщо взяти в різних місцях Всесвіту два гігантських куби з ребрами в 100 млн світлових років і кількість речовини, що міститься в кожному з них, то результат буде однаковим, в яких би місцях Метагалактіки ми ні вміщували ці куби. Розділивши повну масу на об'єм куба, ми отримаємо середню густину речовини у Всесвіті: р = 3 х 10-27- 10-26кг/м3.

Скупчення галактик мають майже сферичну форму; в них нараховують сотні і тисячі галактик. Найближче до нас велике скупчення галактик знаходиться в сузір'ї Діви (Virgo), в нього входять 3000 галактик. Характерні розміри скупчень галактик від 1 до 3 Мпк. Більш аморфну форму мають хмари галактик. Відомі також нечисленні групи галактик. Прикладом може служити так звана Місцева Група галактик. У неї входять дві великі спіральні галактики: наша Галактика і Туманність Андромеди, а також ряд галактик менших розмірів. Крім того, кожна голосна спіральна галактика має по декілька галактик-супутників. У Туманності Андромеди є п'ять великих і п'ять маленьких супутників. У нашої Галактики найбільшими супутниками є Велике і Мале Магелланови Хмари. Крім того, у неї ціла «свита» карликових галактик (принаймні 14 штук). Усього в Мірній Групі галактик нараховується 38 галактик. На відстані 3 Мпк від нас в сузір'ї Гончих Псів знаходиться інша група з 34 галактик. Усього зараз відомо декілька десятків подібних груп галактик. Типові розміри - від 0,1 до 1 Мпк.

Галактики - ці гігантські зіркові острови - різноманітні за формою і розмірами. Свічення галактик зумовлене свіченням зірок - багатьох мільярдів зірок, вхідних в їх склад. Ще в галактиках є газ (головним чином водень і гелій) і пил. Кількість газу і пилу в галактиках звичайна невелико. Маса газу і пилу, як правило, становить декілька відсотків від сумарної маси зірок. Сумарна маса зірок, газу і пилу в свою чергу становить 1/10 від повної маси галактик; 9/10 речовини галактик знаходиться в прихованій, невидимій формі. Загадкова «прихована маса» міститься в гігантських гало (оболонках) галактик у вигляді слабо світлового газу, в формі численних вимерлих або так ніколи і зірок (коричневих карликів), що не загорілися і темних планет. Існують методи визначення маси галактик. З їх допомогою встановлено, що маса більшості галактик змінюється в межах від 109до 10I2М°, де M°- маса Сонця. Повна маса нашої Галактики (з урахуванням прихованої маси), мабуть, наближається до верхнього з вказаних меж. Розміри галактик (їх видимої частини) звичайно варіюються в межах від 1 до 100 килопарсек. Більшість галактик виглядають як гігантські спіралі, серед них Туманність Андромеди, Туманність Трикутника і наша Галактика (зрозуміло, останню, на відміну від інших галактик, ніхто не бачив зі сторони). Приблизно чверть всіх відомих галактик мають круглу або еліптичну форму. Третій тип галактик - галактики, що мають неправильну асиметричну форму. Вони так і називаються - неправильні (irregular) галактики. У багатьох галактик в центральній частині є яскраве щільне ядро. Ядра галактик складаються в основному із зірок (як і ядро нашої Галактики), але в деяких ядрах, в самому їх центрі, відбувається колосальне виділення енергії, яке не можна пояснити випромінюванням або вибухами звичайних зірок. Такі галактики отримали назву галактик з активними ядрами.

У 1963 р. були виявлені об'єкти, подібні активним ядрам галактик. Це квазизвездные (тобто схожі на зірки) об'єкти - квазары. Квазары - самі видалені об'єкти, що спостерігаються у Всесвіті. Деякі з них знаходяться на таких відстанях, на яких звичайні галактики вже не можна виявити. Самий далекий з відомих квазаров знаходиться на відстані 14 млрд світлових років. Мабуть, квазары - це ядра далеких галактик, що знаходяться в стані дуже високої активності. Зараз нам відомо біля 4 тис. квазаров. Маса квазаров оцінюється в 106M°.

Скупчення зірок бувають двох типів: кульові і розсіяні. У нашій Галактиці біля 500 кульових скупчень і приблизно 20 тис. розсіяних. Кульові скупчення - самі старі освіти в Галактиці, свого роду реликты ранньої Галактики. Типовий вік кульового скупчення - 15 млрд років. Кульові скупчення - це масивні об'єкти правильної сферичної форми, вмісні сотні тисяч або навіть мільйони зірок. Їх маса варіюється в широких межах від 103до 107M°. Розміри кульових скупчень - біля 100 пк. Розсіяні зіркові скупчення можна знайти в будь-якій частині неба, але більше усього їх поблизу Молочного Шляху. Вони містять десятки, сотні, а найбільш великі - тисячі зірок. Серед розсіяних скупчень зустрічаються як порівняно старі, з віком декілька мільярдів років, так і дуже молоді. Приклад порівняно молодого скупчення - Плеяди: його вік оцінюється в 60 млн років. Неозброєному оку доступні 6-7 зірок. Насправді в цьому скупченні нараховується декілька сотень зірок. У цей час надійно встановлено, що в природі реалізовується другий варіант. Зірки народжуються не поодинці, а групами з масивних газопылевых хмар.

Зірка - основна структурна одиниця мегамира. Структури більшого масштабу, розглянуті вище, складаються із зірок. Видиме випромінювання, що приходить від зіркових скупчень, галактик і їх скупчень,- це сумарне випромінювання зірок. Зірки - природні термоядерні реактори, в яких відбувається хімічна еволюція речовини, переробка його на ядерному рівні. Астрономам відомо багато різних типів зірок. Одна і та ж зірка в залежності від маси і віку проходить різні еволюційні фази, переходить з одного типу в інший. Всі зірки можна розділити на дві великі категорії: звичайні зірки (іноді говорять, «нормальні зірки») і компактні зірки. До останнього класу відносяться білі карлики, нейтронні зірки і чорні діри, тобто всі кінцеві продукти зіркової еволюції. Розміри нормальних зірок варіюються від розмірів Сонця (або небагато менших) до величезних розмірів звезд-сверхгигантов, тобто від 108м до 1011м. Розміри компактних зірок змінюються від декількох кілометрів (чорні діри, нейтронні зірки) до декількох тисяч кілометрів (білі карлики). Маса зірок варіюється в порівняно вузькому інтервалі - від 0,01 до 60 M°.Как правило, разом із зірками фігурують планетні системи. Звичайно, коли ми говоримо про планетну систему, ми маємо на увазі нашу Сонячну систему. У той же час є вагомі непрямі свідчення на користь існування інших планетних систем. У деяких випадках можна оцінити масу планет, вхідних в ці системи. Відомі об'єкти, що являють собою планетні системи в стадії формування - протозвезда з протопланетным диском. І все ж в цей час визначено відома тільки одна планетна система - наша Сонячна система. Її розмір можна визначити як діаметр орбіти Плутона: 40 а.е., або 1013м. Планети, комети, астероїди і малі планети умовно названі космічними тілами. Максимальний розмір визначається розмірами планет-гігантів (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун) з кільцями, а мінімальний - розмірами малих планет і кометных ядер (-10 км).

У основі методів визначення маси космічних об'єктів лежить теорія гравітації і її слідства. Частіше за все використовується третій закон Кеплера в тій узагальненій формі, яку додав йому Ньютон. У цьому випадку мова йде про властивості відносного руху двох тіл з масою М і т. Якщо маса одного тіла (М) багато більше маси іншого тіла (т), то можна вважати, що велике тіло нерухоме, а мале тіло рухається навколо нього по еліптичній орбіті. Як приклад можна привести Землю і Місяць, Сонце і Землю, Юпітер і його супутника (скажемо, Іо), Сонце і Юпітер. У названих парах небесних тіл маса першого тіла багато більше маси другого (наприклад, маса Сонця в 1000 раз більше маси Юпітера). Розміри тіл, що становлять пари, так малі в порівнянні з відстанню між ними (навіть радіус Сонця в 1000 раз менше відстані Сонце--)(Юпітер), що їх можна розглядати як матеріальні точки.

У ряді випадків картина руху тіл не схожа на схему з двома матеріальними точками. Наприклад, космічна станція «Мир» звертається навколо Землі на висоті 330 км, що становить лише 1/20 частину радіуса Землі. Однак і в цьому випадку космічна станція «відчуває» на собі тяжіння Землі так, неначе вся маса Землі зосереджена в її центрі на відстані 6700 км від станції. У прикладі з космічною станцією виходить, що і станція, і космонавт в ній, і олівець космонавта (всі тіла різної маси) рухаються абсолютно незалежно по одній і тій же орбіті, характеристики якої визначаються тільки масою Землі. Ця незалежність приводить до явища невагомість. Для всіх супутників Землі відношення а3/Т2- величина постійна. Період Т звертання космічної станції «Мир» навколо Землі рівний 84 мін. Чим далі супутник від Землі, тим більше період. На висоті 36000 км від поверхні Землі період звертання супутника рівний періоду обертання самої Землі. Орбіта з такими характеристиками називається геостационарной. Якщо спостерігати за таким супутником з Землі, що обертається, то враження таке, що супутник нерухомо висить над однією і тією ж точкою Землі. Є метод визначення маси центрального тіла: знаходимо розмір орбіти супутника, період його звертання навколо центрального тіла і обчислюємо шукану масу. За допомогою цього методу по руху Юпітера можна знайти масу Сонця. Цим же способом була знайдена маса планет, що мають природні супутники (по руху цих супутників): Марса, Юпітера, Сатурна, Урану і Нептуна. Меркурій і Венера не мають природних супутників. Їх маса була виміряна з високою точністю тільки після появи біля них рукотворных (штучних) супутників. Описаним методом можна визначати також масу гігантських космічних структур - кульових скупчень і галактик. Подібно станції на навколоземній орбіті, зірка на краю скупчення «відчуває» всю масу скупчення так, неначе вона (маса) зосереджена в центрі скупчення. Якщо знайти розмір орбіти цієї зірки і період її звертання навколо центра скупчення, то по формулі (2.10) можна обчислити масу всього скупчення. Розмір орбіти знайти неважко, якщо відома відстань до скупчення.

Маса зірки - сама важлива характеристика зірки, від якої залежать її свічення, будова, час життя і взагалі вся еволюція. Можна визначити масу двох зірок, створюючих гравітаційно пов'язану пару - двійчасту зірку. Маса зірок, що становлять пару, не сильно розрізнюється, тому не можна вважати (як це ми робили у разі планети, обіговій навколо Сонця), що зірка меншої маси звертається навколо зірки більшої маси. Насправді обидві зірки звертаються по еліптичних орбітах навколо загального центра маси (центра тягаря) системи. Теорія тяжіння дозволяє вивести ряд властивостей абсолютних орбіт. Одне з них: тіла рухаються по орбітах так, що їх центри (А і В) і центр маси (точка З) завжди знаходяться на прямій лінії. Інша властивість - добре відоме з шкільної фізики правило важеля: відношення довжин АС і ВР (плечі важеля) зворотно пропорціонально масі зірок М1і М2..У цьому випадку потрібно спиратися на третій закон Кеплера. Зірки рухаються навколо центра маси системи. При «вдалій» орієнтації площини орбіти перша зірка частина часу рухається до нас, а друга в цей же час рухається від нас. Тоді відповідно до принципу Доплера зміщення ліній в спектрі першої зірки відбувається в фіолетову сторону, а другої - в червону. Через полпериода ситуація міняється на зворотну. У спектрі, на тому місці, де повинна бути одна лінія, Спостерігається пара ліній, го що сходяться, то що розходяться. Зірка меншої маси рухається по орбіті швидше, швидкість її більше, а значить і величина доплерівського зміщення у неї більше. Для зірки більшої маса вся навпаки. Відношення величин доплерівських зміщень в спектрах двох зірок дорівнює відношенню променевих швидкостей і зворотно пропорційне відношенню маси зірок. Сумарне зміщення пропорційне сумі маси. «Вдала» (з точки зору можливості визначення маси) орієнтація спектрально-двійчастої системи - така, при якій площина орбіти співпадає з променем зору. Ідеальний випадок, коли спостерігаються затьмарення: одна зірка затьмарює іншу. Це виявляється і регулярній (періодичному) зміні блиску двійчастої зірки. По характеру зміни блиску в такій затменной системі астрономи уміють визначати ряд важливих характеристик зірок - компонентів системи: маса, розміри, середню густину. Теорія затьмарень, що дозволяє це робити, проста і ретельно розроблена.

Сукупність даних про масу компонентів більш ста двійчастих зірок {в тому числі спектрально-двійчастих і затменных) дозволила виявити важливу статистичну залежність між їх масою і светимостями. Таким чином, визначення маси зірок розбивається на три етапи. На першому етапі визначають масу зірок, вхідних склад двійчастих зіркових систем. На другому - по відомій масі і светимостям цих зірок будують діаграму «маса светимость». І, нарешті, на третьому етапі за допомогою цієї діаграми визначають масу будь-якої зірки, для якої відома светимость. Можна сказати, що найбільшу кількість зірок мають масу від 0, ЗМ°до 3М°. Середня маса зірок в околицях Сонця становить приблизно 0,5 М°. Так що маса нашого світила - Сонця - дуже типова в Галактиці. А взагалі маса зірок знаходиться в межах від 0,03 М°до 60 М°(ні менше, ні більше).

Також вчені, вимірюючи густину речовини, визначають масу галактик. Зрозуміло, що, вимірюючи масу різних космічних об'єктів, можна приблизно обчислити масові масштаби Всесвіту.

Висновок

Всесвіт - це весь існуючий матеріальний світ, безмежний у часі і просторі і нескінченно різноманітний за формами, які приймає матерія в процесі свого розвитку. Частина Всесвіту, доступна дослідженню астрономічними коштами, відповідними досягнутому рівню розвитку науки, називається Метагалактікой. Інакше говорячи, Метагалактіка - охоплена астрономічними спостереженнями частина Всесвіту. Вона знаходиться в межах космологічного горизонту. Головні складові Всесвіту - галактики - величезні зіркові системи, вмісні десятки, сотні мільярдів зірок. Сонце разом з планетною системою входять в нашу Галактику, що спостерігається в формі Молочного Шляху. Крім зірок і планет галактики містять розріджений газ і космічний пил. Основне «населення» галактик - зірки. Мир зірок незвичайно різноманітний. У всіх космічних об'єктів є просторові, тимчасові і масові характеристики. Протяжність, час утворення і життя, а також маса речовини існують як у великих (галактики), так і у малих об'єктів (зірки). Для того щоб виміряти просторово-часові і масові масштаби Всесвіту, необхідно обчислити дані параметри космічних об'єктів, що становлять сам Всесвіт.

Список літератури

1. Гуляев С.А., Жуковський В.М., Комов С.В. Основи природознавства. Учбова допомога для гуманітарних напрямів бакалавриата. - Екатерінбург: Изд-у «УралЕкоЦентр», 2001. - 560 з.

2. Данилова В.С, Кожевников Н.Н. Основние концепції сучасного природознавства: Учебн. допомога для вузів. - М.: Аспект Прес, 2000. - 256 з.

3. Дубнищева Т.Я. Концепциї сучасного природознавства: навчань. Допомога для студ. вузов.- М.: Видавничий центр «Академія», 2006. - 608 з.

4. Игнатова В.А. Основи сучасного природознавства: Учбова допомога. - Тюмень: Изд-у Тюменського державного університету, 1997. - 244 з.

5. Лихин А.Ф. Концепциї сучасного природознавства: підручник. - М.: ТК Велбі, Ізд-у Проспект, 2007. - 264 з.

6. Рау В.Г. Общеє природознавство і його концепції: Учбова допомога. - М.: Висш.шк., 2003. - 192 з.

7. Соломатин В.А. Історія науки. Учбова допомога. - М.: ПЕР ЦЕ, 2003. - 352 з.
Родина хвойні
План 1. Загальна характеристика 2. Родина соснові 3. Кипарисові Використана література 1. Загальна характеристика Хвойні (Coniferophyta, Coniferopsida, Coniferales) - найчисельніші і найпоширеніші сучасні голонасінні рослини. Це підвідділ, клас та ряд відділу Streptophyta царства

Родина Орхідні
ЗМІСТ Вступ. 2 Розділ 1. Характеристика найбільш поширених представників родини орхідні у природі, еколого-ценотичні особливості, заходи охорони. 3 1.1 Рід Булатка - Cephalanthera Rich. 3 1.1.1 Булатка великоквіткова - Cephalanthera damasonium

Рівні організації організму людини
Факультет соціальних технологій Кафедра: психологія КОНТРОЛЬНА РОБОТА з дисципліни Біологія Тема: "Рівні організації організму людини" Виконала: студентка І курсу, Київ-2008 ЗМІСТ Розділ 1. Рівні організації організму людини як цілісної живої системи. 3 1.1. Молекулярний

Рініофіти. Безстатеве розмноження. Спорангії і спорогенез у стародавніх вищих рослин
Реферат На тему: Рініофіти. Безстатеве розмноження. Спорангії і спорогенез у стародавніх вищих рослин Рініофіти Рініофіти (Rhyniophyta), псилофіти (Psilophyta), найдавніша і примітивна вимерла група (відділ) вищих рослин. Характеризувалися верхівковим розташуванням спорангіев і равноспорових,

Рефлекси і аналізатори
Російський Державний Торгово-Економічний Університет Реферат на тему: «РЕФЛЕКСИ І АНАЛІЗАТОРИ» Москва - 2009 Фізіологія центральної нервової системи є найбільш складною, але в той же час і найбільш відповідальним розділом фізіології, оскільки у вищих ссавців і у людини нервова система «здійснює

Реплікація різних ДНК, її регуляція і репарація
Лекція 3. Реплікація різних ДНК і її регуляція і репарація Уотсон і Крик припустили, що для подвоєння ДНК повинні відбутися розрив водневих зв'язків, що утримують разом спіральний дуплекс, і розбіжність ланцюгів. Вони також висловили думку, що кожна ланцюг дуплексу служить матрицею при синтезі

Регуляция транскрипції у прокариот і эукариот
ЛЕКЦІЯ РЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦІЇ У ПРО- І ЭУКАРИОТ Експресія генів як у прокариот, так і у эукарит регулюється за допомогою цілого ряду механізмів. Деякі з механізмів такого роду, діючі в бактерійних системах, вивчені досить добре, але про те, як діють регуляторные механізми в клітках эукариот

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати