трусики женские украина

На головну

Життя і розум у Всесвіті: проблема неземних цивілізацій. Острови Всесвіту: галактики - Біологія

Федеральне агентство за освітою

Московський інститут державного і корпоративного управління

Контрольна робота по дисципліні: «Концепції сучасного природознавства»

Тема: «Життя і розум у Всесвіті: проблема неземних цивілізацій. Острови Всесвіту: галактики»

Дубна 2007 р.

1. Поняття неземних цивілізацій. Питання про їх можливу поширеність

цивілізація неземний контакт галактика

Останнім часом в свідомості людей і, особливо в жовтій пресі відмічається захоплення містицизмом (від слова містика, по словнику Д.Н. Ушакова, це релігійна віра в спілкування людини з потойбічним миром або щось загадкове незрозуміле, нез'ясовне). Інтересом до нез'ясовного стало захоплення пошуками НЛО, очікування пришельців від неземних цивілізацій. На телебаченні ми зустрічаємо досить багато передач присвячених цій темі, ведучі з ажіотажем розказують, а часто, і показують любительські зйомки, свідків або жертви спілкування з неземними цивілізаціями. Думаю, що багато які люди «що вступили в контакт з НЛО» просто хочуть привернути до себе увагу навколишніх, через відсутність событийности в їх житті.

Сучасна наука вважає, що неземні цивілізації це співтовариства розумних істот, які можуть виникнути і існувати поза Землею (на планетах інших зірок нашої Галактики або зірок інших галактик, в інакших Всесвітах). Своє припущення про можливе існування иноземных цивілізацій, сучасна наука будує на об'єктивних основах, таких як: уявлення про матеріальну єдність світу (все складається з атомів і закони природи єдині в нашому Всесвіті); дані природознавства про природний характер походження і еволюцію людини на Землі; астрономічні дані про те, що Сонце - типова, рядова зірка нашої Галактики і немає підстав, виділяти Сонце на фоні інших зірок. Також астрономія вважає, що в космосі існує можливість для виникнення самих різноманітних форм высокоорганизованной матерії.

Оцінка можливої поширеності неземних цивілізацій в нашій Галактиці здійснюється по формулі Френка Дрейка (Frank Drake) відомого американського астронома:

N=R * f * n * k * d * q * L

де N - число неземних цивілізацій в Галактиці;

R - швидкість утворення зірок в Галактиці, усереднена за всім часом її існування (число зірок в рік);

f - частка зірок, що володіють планетарними системами;

n - середнє число планет, вхідних в планетарні системи і екологічно придатних для життя;

k - частка планет, на яких дійсно виникло життя (ми поки знаємо тільки одну планету на якій виникло життя - це Земля);

d - частка планет, на яких після виникнення життя розвинулися її розумні форми (також відома тільки одна планета);

q - частка планет, на яких розумне життя досягло фази, що забезпечує можливість зв'язку з іншими світами, цивілізаціями;

L - середня тривалість існування таких неземних(космічних, технічних) цивілізацій.

За винятком R всі інші величини є невизначеними і їх оцінки носять суб'єктивний характер.

Життя - це спосіб існування відкритих колоїдних систем, що володіють властивостями саморегулювання, відтворення і розвитку на основі біохімічної взаємодії білків, нуклеїнових кислот і інших з'єднань внаслідок перетворення речовин і енергії із зовнішньої середи):

При виникненні життя повинне бути додержано декілька умов:

1. Потрібні значні інтервали часу - від виникнення в первісному океані примітивних кліток до появи розумного життя на Землі пройшло біля 500 мільйонів років. Тому життя може виникнути тільки навколо старих зірок, другого покоління.

2. На планеті повинні бути відповідні температурні умови: дуже висока або дуже низька температура виключають появу життя. Наявність зміни часів року, ймовірно, також з'явилася додатковим стимулом для появи життя на Землі.

3. Маса планети не повинна бути дуже маленькою, а то її атмосфера швидко випарується. З іншого боку маса планети не повинна бути дуже великою, так як велика вага істот буде утрудняти рух.

4. Наявність рідкої оболонки на її поверхні, оскільки первинні форми життя виникли, швидше усього, у воді.

5. На планеті повинні бути умови для виникнення складних молекулярних з'єднань, на основі яких можуть протікати різноманітні хімічні процеси.

Внаслідок обліку всіх цих умов виявляється, що лише у 1-2 % зірок в Галактиці можуть бути планетарні системи з можливими виявами життя. При самих оптимальних оцінках біля 1 мільярда зірок можуть мати планетарні системи, на яких в принципі можливе життя.

Не можу погодитися з всіма вищесказаними умовами, оскільки вчені формулюють визначення живих систем, засновуючись виключно на прикладах земних форм життя. Правильніше буде створити загальну теорію живих організмів, окремим випадком якої є життя в тих формах, в яких вона існує на нашій планеті.

Професор філософії Керол Кліланд (Carol Cleland) і професор молекулярної, клітинної і еволюційної біології Шеллі Коплі (Shelley Copley) з університету Колорадо в Боулдере розробили нову «Загальну теорію живих систем», яка, як вважають автори, допоможе вченим переглянути основні положення сучасної астробіологія і виробити новий підхід до пошуку неземних цивілізацій.

Хоч в природі існує більше за 100 комбінацій нуклеїнових кислот, білки земних організмів складаються з 20 видів кислот. Але робити загальні припущення відносно неземних форм життя на основі одного-єдиного «земного» прикладу не зовсім правомірно, вважає професор Кліланд.

Одним з положень нової загальної теорії живих організмів, розробленої професорами Кліланд і Коплі, є ідея про присутність «альтернативних форм живих мікроорганізмів» на Землі.

Представники цієї так званої «тіньової біосфери» мають відмінну від відомих форм життя молекулярну структуру і біохімічні властивості, і за допомогою сучасних методик виявити їх неможливо - тут не допоможуть ні мікроскопи, ні інші самі сучасні прилади.

Такий висновок мимовільно напрошується, якщо спробувати проаналізувати недавні дослідження в цій області. Незважаючи на самі довершені і високоточні прилади, створені останнім часом, вченим досі не вдається виявити біологічних аналогів земних форм життя на Марсі і інших планетах.

Автори альтернативної теорії живих систем пропонують замість пошуку вже відомих форм життя зайнятися вивченням біологічних аномалій. Ці дослідження можуть привести до відкриття досі не відомих науці живих організмів. Одним з прикладів можна вважати так званих бактерий-экстремофилов, здатних існувати в непридатних для життя умовах.

Як один з аргументів на користь того, що неземні цивілізації - явище дуже рідке, висувається відсутність видимих виявів їх активності. Але це твердження суб'єктивне, тому що ми не знаємо, чи володіє наша цивілізація такими приладами, щоб зафіксувати активність неземних цивілізацій.

2. Типи контактів з неземними цивілізаціями

Тема контактів з неземними цивілізаціями дуже популярна в фантастичній літературі, кінематографії і в засобах масової інформації. Міркуючи логічно можна придти до висновків, що можливі наступні типи контактів: безпосередні контакти - взаємні або односторонні відвідування; контакти по каналах зв'язку; контакти змішаного типу - посилка до неземної цивілізації автоматичних зондів, які передають отриману інформацію по каналах зв'язку.

Перший тип контактів найбільш нереальний, принаймні, основна трудність пов'язана з тривалістю польоту до інших цивілізацій. Ніякої цінності не являє собою інформація, привезена після такого польоту - адже час, витрачений на шлях до інакших цивілізацій, може виявитися набагато більше, ніж час існування цієї цивілізації. При швидкості багато меншої, ніж швидкість світла, на такі польоти будуть потрібні тисячоліття, а означає це можливо тільки до найближчих зірок. Теоретичні аспекти таких проектів вченими обговорюються, хоч до їх практичного здійснення ще дуже далеко.

Фотонні ракети, дозволили б переміщатися в просторі з швидкістю близькою до швидкості світла. Але і винахід таких ракет не вирішить проблеми в питанні безпосередніх контактів з неземними цивілізаціями. Подорожі у віддалені області Галактики, за допомогою фотонних ракет, зайняли б час життя одного покоління космонавтів. У умовах такого польоту час скоротиться тільки для членів екіпажу, на Землі ж за цей час пройдуть сотні і тисячі років. За цей час земна цивілізація істотно зміниться або взагалі припинить своє існування. Тому початкове значення такої подорожі буде загублене.

Однак, є ідея космічної подорожі без повернення на Землю, зі зміною поколінь під час міжзоряного перельоту, наприклад, якщо Землі буде загрожувати катастрофа, при якій людство не виживе. Або з метою розселення земної цивілізації по всьому Всесвіту.

Недавно у тієї, що знаходиться на відстані 41 світловий рік, можна сказати - неподалеку від нас і схожої на Сонце зірки була відкрита п'ята планета. Американські астрономи під керівництвом Дебри Фішер з Університету Сан-Франциско оголосили про виявлення у близької до Землі зірки 55 Рака, п'ятої по рахунку планети. Планета 55 Рака f розташована в так званій «жилій» зоні, в якій можливо існування життя як ми її знаємо. Сама планета дуже велика, однак, ця планетарна система, швидше усього, таїть в собі нові подібні Землі світи. У цієї планетної «сім'ї» є одна дуже важлива властивість, що зближує її з Сонячною системою: орбіти планет, обіговій навколо 55 Рака, є круглими. Планетні системи з довгастими орбітами, як правило, нестабільні - вони сильно схильні до захватів одного тіла іншим, до того ж сильні температурні перепади (від сотень градусів по Цельсию до температури замерзання кисня) навряд чи будуть сприяти народженню і розвитку життя.

Завдяки тому, що светимость 55 Рака вдвоє нижче за Сонце, на поверхні 55 Рака f не так жарко - там цілком може бути присутній рідка вода. Твердої поверхні у цієї планети немає - при такій масі вона повинна бути газовим гігантом на зразок Сатурна, однак рідка вода може бути на поверхні її супутників. Вони повинні бути схожі на Землю, оскільки ще один газовий велетень, за підрахунками Фішер і її колег, порушив би стійкість системи. Поки виявити їх астрономічними коштами не представляється можливим. На думку учасників цього відкриття, тіло з масою Землі можна буде виявити протягом найближчих п'яти років.

Можливо, вона стане найближчою до Землі схожою на Землю планетою. Якщо планету вдасться виявити за п'ять років, і якщо додатково на ній встигла розвинутися розумне життя, відповіді від братів по розуму ми дочекаємося до кінця XXI віку. П'ять років на пошуки, 41 рік на те, щоб наше повідомлення дійшло до 55 Рака, і стільки ж - на відповідь. Чекаємо 2094 року.

У цей час реально можливими контактами з неземними цивілізаціями є контакти по каналах зв'язку. Якщо час поширення сигналу t більше часу життя цивілізації L, то мова йде про односторонній контакт L < t. Якщо ж цей час багато менше, ніж L, то можливий двосторонній обмін інформацією. Сьогоднішній рівень естественнонаучных знань дозволяє серйозно говорити лише про канал зв'язку за допомогою електромагнітних хвиль в широкому діапазоні частот, і сьогоднішня радіотехніка може забезпечити встановлення такого зв'язку.

Сет Шостак (Seth Shostak), головний астроном калифорнийского Інституту пошуку неземних цивілізацій (Search for Extraterrestrial Life, SETI), підрахував, що сучасні темпи зростання характеристик радіотелескопів дозволять людству уловити радіосигнали від інших цивілізацій нашої Галактики, якщо такі є, вже до 2025 року.

На думку американських астрономів, вже в найближчі два десятиріччя завдяки удосконаленню характеристик сучасних комп'ютерів і радіотелескопів ми отримаємо відповідь на питання - чи є в нашій Галактиці розумне життя. Значення характеристик радіотелескопів подвоюються приблизно кожні 18 місяців. Така динаміка є виявом закону Мура, що затверджує, що кількість транзисторів в мікросхемах подвоюється кожні 2 року.

3. Пошуки неземних цивілізацій

В цей час намітилося декілька напрямів пошуку слідів активності неземних цивілізацій:

1. Пошук слідів астроинженерной діяльності неземних цивілізацій. Передбачається, що технічно розвинені цивілізації рано або пізно повинні почати будівництво штучних супутників, зондів, штучної біосфери і т.п. Вивчення основної частини таких астороинженерных споруд повинне бути зосереджено в інфрачервоній області спектра. Такі дослідження в цей час ведуться.

Недавно на території обсерваторії в Каліфорнії офіційно почав свою роботу новий радіотелескоп Allen Telescope Array (ATA), призначений для пошуку неземних цивілізацій. Поки функціонують тільки 42 антени телескопа. У остаточному варіанті їх буде 350, діаметр кожної з яких становитиме 6 метрів. Телескоп ATA буде сканувати космічний простір на частотах 1-10 ГГц, оскільки, як вважають вчені, єдиним джерелом шумів в цьому діапазоні є реліктове випромінювання. Новий радіотелескоп володіє широким кутом огляду і здатний робити знімки областей зіркового неба, розмір яких еквівалентний розміру п'яти повних місяців.

2. Пошук слідів відвідування неземних цивілізацій на Землі. Існують припущення, що такі цивілізації відвідували Землю в минулому. Можливо, такі відвідування залишили сліди в пам'ятниках матеріальної і духовної культури. У історії, археологія є немало «білих плям» - нерозгаданих таємниць і загадок, таких як малюнки Наська, або розповіді про піднесення святих на небо. Можна передбачити, що і Тунгуський метеорит був космічним кораблем - свідки затверджували, неначе метеорит летів повільно по небу і міняв траєкторію польоту. Такого роду гіпотези і припущення необхідно дослідити самим ретельним чином.

3. Пошук сигналів від неземних цивілізацій, передусім пошук штучних сигналів в радіо - і оптичному діапазонах.

Незалежно від того, наскільки відрізняються умови на різних планетах, безперечне одне: життя і її навколишнє середовище нерозривно пов'язані. Живі організми змінюють умови планети, оскільки вони споживають їжу і енергію і виділяють відходи. Зміна планетного навколишнього середовища, викликана біологічної, геофизической або кліматичною активністю, в свою чергу, примушує життя пристосовуватися до нових умов, створюючи в результаті багату різноманітність рослин і тварин, з якими ми стикаємося на Землі.

Ніде ця залежність не виявляється так очевидно, як в характеристиках атмосфери планети, що спостерігаються. Так що має бути з'ясувати, яким чином атмосферні гази, зроблені геологічною активністю, відрізняються від тих, які зроблені життям. Аналізуючи спектри в інфрачервоній області випромінювання, астрономи будуть шукати атмосферні гази, такі як вуглекислий газ, водяна пара і озон. Разом з температурою і радіусом виявленої планети ця інформація дозволить визначити, які планети є придатними для життя або навіть вже населені її зачатковими формами. Своєрідною ознакою життя може бути існування в атмосфері планети великої кількості кисня. У земній атмосфері кисень є побічним продуктом фотосинтезу - процесу, за допомогою якого зелені рослини і деякі інші організми, використовуючи сонячне світло, перетворюють вуглекислий газ і воду у вуглеводи. Але молекула кисня не залишається в атмосфері довго, а об'єднується з іншими молекулами в процесі, званому окисленням. Тому планета з атмосферою, багатою киснем (подібно Землі), повинна містити джерело його поповнення (життя).

У 1960 році американські вчені направили свій радіотелескоп на самі близькі до нас, схожі на Сонці, зірки - тау Кита і эпсилон Ерідана, щоб з'ясувати, чи не йдуть звідти сигнали штучного походження. Вважається, що відповідною частотою для передачі сигналів може бути частота поблизу 1420 МГц - частота випромінювання вільного атома водня, одного з самих поширених елементів у Всесвіті. Будь-яка цивілізація, технічно здатна побудувати радіомаяк, повинна усвідомлювати всю важливість цієї частоти. Так був встановлений початок співтовариству, яке зараз називається SETI (Пошук неземних цивілізацій).

Прослуховування цих зірок велося протягом декількох місяців, але ніяких сигналів прийняти не вдалося, і програма була припинена. А через 14 років, використовуючи телескоп «Аресибо» (Пуэрто-Рико), вчені вирішили самі відправити послання інопланетянам в напрямі кульового зіркового скупчення М13 в сузір'ї Геркулеса. У цьому сузір'ї біля мільйона зірок, подібних Сонцю, і цілком можливо, що хоч би на одній з них існує цивілізація, здатна прийняти дане послання. Відправлений «лист», вмісний графічний символ телескопа «Аресибо», людську фігуру і двійчастий ланцюжок ДНК, добереться до адресата тільки через 24 тис. років. У межах двох сотень світлових років від Землі є майже 1 000 зірок, подібних Сонцю. Саме вони, як вважають більшість дослідників з SETI, найбільш вірогідні кандидати для планетних систем, здатних дати притулок життя, з яким ми могли б встановити зв'язок.

Самий відомий з всіх проектів SETI - SETI@home захопив сьогодні уяву мільйонів людей у всьому світі. Одна з проблем з SETI-дослідженнями складається в тому, що для виявлення сигналу комп'ютером повинен бути проаналізований гігантський об'єм даних радіотелескопа. Так ось, SETI@home запропонував своє рішення: дані, зібрані SERENDIP-приймачем в «Аресибо», розділяються на робочі одиниці, потім посилаються через Інтернет на індивідуальні домашні ПК, де вони зазнають автономної обробки, і тільки потім повертаються в SETI@home. В цей час в проекті задіяні 1 млн. 400 тис. учасників з 244 країн, що допомагають аналізувати дані «Аресибо». Витративши сумарно 110 000 років обчислювального часу, всі вони разом практично сформували суперкомп'ютер.

4. Острови Всесвіту: галактики

Загальне уявлення про галактики і їх вивчення

Слово «гала́ктика» відбувається від грецької назви нашої Галактики (kyklos galakxias означає «молочне кільце» - як опис явища, що спостерігається на нічному небі). Уперше природа Молочного Шляху була встановлена італійським астрономом Галілеєм, коли він направив свій телескоп на небозвід зимою і побачив, що він складається з величезного числа тьмяних зірок.

У 18 сторіччі Уїльям Гершель побудував телескоп з діаметром дзеркала 1,2 м. Спостерігаючи за зірковим небом, астроном-аматор став розуміти, що таке Молочний Шлях насправді. Це вигляд зсередини на зірки, складових нашу зіркову систему. Підрахувавши зірки по обох сторонах від Молочного Шляху, Гершель зробив висновок, що Галактика має линзовидную форму: вона більш товста в центрі і тонше по краях. Також сер Уїльям Гершель зі своєю сестрою і сином роздивилися невідомі раніше туманності і зіркові скупчення. Внаслідок своїх спостережень вони склали каталог, в який увійшло біля 5000 туманностей.

Спочатку туманності астрономів роздратовували. Аж до середини XIX віку виявлені туманності розглядали як прикру перешкоду, що заважала спостерігати зірки і шукати нові комети. Туманностями в астрономії називали будь-які нерухомі протяжні світлові астрономічні об'єкти, включаючи зіркові скупчення або туманні плями за межами Молочного Шляху, які не вдавалося розікласти на зірки.

По мірі розвитку астрономії і дозволяючій здатності телескопів, поняття «туманність» все більш уточнювалося. Частина «туманностей» була ідентифікована як зіркові скупчення. Також були виявлені темні газопылевые туманності, вони являють собою непрозорі газопылевые хмари. І, нарешті, в 1920-х роках спочатку К.Е.Лундмарку (1889 - 1958), а потім і Едвіну Хабблу (1889-1953) вдалося довести, що туманності за межами Молочного Шляху - це аналогічні йому галактики, що складаються з величезної кількості зірок. Хаббл зумів роздивитися зовнішні частини деяких спіральних туманностей як скупчення окремих зірок і визначити серед них переменные-цефеиды. У 1936 Хаббл побудував класифікацію галактик, яка використовується до цього дня і називається послідовністю Хаббла.

Галактикою називається велика система із зірок, міжзоряного газу і пилу, темної матерії і, можливо, темної енергії, пов'язана силами гравітаційної взаємодії. Звичайно галактики містять від 10 мільйонів до 1 трильйона і більше за зірки, що обертаються навколо загального центра тягаря.

Одна з головних задач внегалактической астрономії пов'язана з визначенням відстаней до галактик і розмірів самих галактик. Відстані до найближчих галактик, які можна розікласти на зірки, визначаються по їх светимости. Складніше встановити відстань до далеких галактик.

Майже сто років назад американський астроном Весто Слайфер (1875-1969) виявив, що лінії в спектрах випромінювання більшості галактик зміщені до довгохвильового (червоному) краю. У той час космологічних теорій, які могли б пояснити цей феномен, ще не було, як не існувало і загальної теорії відносності. Слайфер витлумачив свої спостереження, спираючись на ефект Доплера. Вийшло, що галактики віддаляються від нас, причому з досить великими швидкостями.

Пізніше за Едвін Хаббл виявив, що чим далі галактика знаходиться від нас, тим зсув спектральних ліній, що більше спостерігається в червону сторону (тобто червоне зміщення) і, отже, з тим більшою швидкістю вона відлітає від Землі. Зараз дані по червоному зміщенню отримані для десятків тисяч галактик, і майже всі вони віддаляються від нас. Причому швидкість розбігання виявилася пропорційна відстані від Землі (закон розширення Хаббла). Скупчення галактик, що Розлітаються, найближчі від нас зірки і галактики пов'язані один з одним гравітаційними силами і утворять стійкі структури. Причому скупчення галактик розбігаються від Землі з однаковою швидкістю, в якому б напрямі ми не подивилися, і може показатися, що наша Галактика є центром Всесвітом, однак це не так. Де б ні знаходився спостерігач, він буде скрізь бачити все ту ж картину - всі галактики розбігаються від нього.

Саме це відкриття і дозволило вченим заговорити про розширення Всесвіту і про нестаціонарність нашого світу.

Визначення відстаней до галактик і положення їх на небі дозволило вченим зробити ще один висновок. Виявилося, що більшість галактик входить в угруповання, які нараховують від декількох галактик (група галактик) до сотень і тисяч галактик (скупчення галактик) і навіть хмари скупчень (сверхскопления). Бувають і одиночні галактики, але вони зустрічаються досить рідко (не більше за 10 %).

Розміри галактик також різні. Є галактики-карлики в декілька десятків світлових років і галактики-велетні з поперечником до 18 млн. світлових років.

Галактика Андромеди в ультрафіолетових променях.

Найбільш досліджена Місцева група галактик, в якій самими яскравими є наша Галактика і туманність Андромеди. У Місцевій групі поперечником біля одного мегапарсека, знаходяться біля 30 галактик. Вони сосредоточенны в області космосу діаметром приблизно біля 8 млн. світлових років.

Це не випадкова вибірка об'єктів, що просто виявилися по сусідству.

Галактики Місцевої групи связанны між собою силами тяжіння і утворять скупчення - точно так само, як зірки Плеяд утворять зіркове скупчення.

У Місцевій групі домінують дві великі галактики - Молочний Шлях і туманність Андромеди. Кожна з них притягає до себе галактики, менші по габаритах. Навколо туманності Андромеди зосереджені М 32, NGC 147, NGC 185, NGC 205 і чотири карликові системи. У цьому ж районі знаходиться третя по розмірах галактика нашої Місцевої групи - Колесо зі спицами. Супутники Молочного Шляху - Велике і Мале Магелланови Хмари і декілька карликових галактик. Інші члени Місцевої групи як би незалежні.

Астрономи виявили в ній три спіральні галактики, чотири еліптичні, 14 неправильних і біля 14 еліптичних неправильних. Неясно, чи є частка маленьких галактик в Місцевій групі типовій для Всесвіту загалом.

Відомо ще декілька скупчень галактик. Кожне з них утримується силами тяжіння у вигляді відособленої групи. Саме велике скупчення по сусідству з нами в сузір'ї Діви. Разом з нашою Місцевою групою і іншими скупченнями воно складає Місцеве Сверхськопленіє діаметром 60 млн. світлових років.

Дуже багатоманітні і форми галактик. Типологія форм галактик, розроблена Е.Хабблом, в основному збереглася до цього часу, хоч за минулі десятиріччя були виявлені і нові типи галактик. Галактики по будові звичайно ділять на три типи:

Спиралевидные галактики звичайно мають форму диска з явно вираженою спиралевидной структурою, чому і отримали свою назву. У таких галактик можна виділити центр, рукава і гало. Центр - це масивне і щільне скупчення зірок, звичайно молодих, і міжзоряної речовини. Приблизно, в центрах спиралевидных галактик можуть знаходитися чорні діри. Рукава - зіркові освіти в галактичному диску, що мають форму спіралей, що розходяться від центра. Їх виникнення зумовлене обертанням галактики. Більшість зірок поза центром галактики знаходяться саме в рукавах. Гало - зірки, що знаходяться поза галактичним диском, але, проте, що прираховуються до даної галактики.

Еліптичні галактики найчастіше зустрічаються в щільних скупченнях галактик. Вони мають форму еліпсоїда, частіше за все кулі. Найбільші з відомих галактик - саме кульові. Швидкість їх обертання звичайно значно менше, ніж у спиралевидных, і диск просто не формується. Такі галактики звичайно насичені Кульовими скупченнями.

Галактики неправильної форми звичайно мають дуже малу масу, щоб мати чітку структуру, або знаходяться під впливом більш великих об'єктів. Яскравість і светимость їх невелики. У них звичайно дуже мало кульових скупчень. Типовими прикладами таких галактик є супутники Молочного Шляху - Велике і Мале Магелланови Хмари. До неправильних галактик відносять і взаємодіючі галактики.

Форма і структура галактик связанны з їх основними фізичними характеристиками: розміром, масою, светимостью. І за цими характеристиками мир галактик виявився разюче різноманітним.

У центрах галактик звичайно зосереджене безліч речовини (до 10 % всієї її маси). У деяких галактик є маленький центр, випромінюючий безліч енергії. Вони називаються галактиками з активними ядрами. Ядро містить невеликий, але дуже масивний об'єкт, швидше усього чорну діру, яка така щільна, що створює колосальне тяжіння і поглинає все, що виявиться рядом, - навіть світло.

Виявлено декілька типів галактик з активними ядрами, вмісними чорні діри. Їх активність залежить від міри стиснення газу навколо діри, оцінювати яку слідує з урахуванням того, чи спостерігаємо ми диск збоку або зверху. Активні ядра галактик виділяють безліч енергії з дуже маленького простору. У ядрі, на думку вчених, чорна діра «пожирає» газовий диск. Затягуючись в неї, речовина розігрівається і стає могутнім випромінювачем енергії. Іноді газу навколо чорної діри стільки, що енергія, що виділяється відкидає частину його зворотно в космос, і утворяться розжарені струмені довжиною в тисячі світлових років.

Астрофізики вважають чорні діри дуже дивними небесними об'єктами, всередині яких сповільнюється час, згортається простір. І все ж у Всесвіті їх мільйони, деякі діаметром всього в трохи кілометрів, деякі розміром з Сонячну систему. І хоч здатність втримувати всередині себе всяке випромінювання відноситься до головних особливостей чорних дір, астрономи виявляють їх по надзвичайно яскравих спалахах, виникаючих в околиці діри, коли вона «проковтує» необережно зірку, що наблизилася до неї або галактичні гази. Спалахи гамми-променів, вибухи з виділенням колосальної кількості енергії, що відбуваються під час вибуху зірки і перетворення її в чорну діру, також фіксуються приладами.

Так анонімний художник Європейського космічного агентства (ESA) зобразив момент «проковтування» чорною дірою (праворуч) зірки, що виявилася поблизу (зліва). Перш ніж газ впаде на поверхню діри, він закрутиться навколо неї з швидкістю близькою до світлової. Саме з цього хороводу виривається могутній потік рентгенівського випромінювання.

По наших людських мірках галактики неймовірно величезні, але в космологічних масштабах вони нікчемно малі. Космологія розглядає поведінку Всесвіту лише в масштабах такого або більш високого порядків. Процеси, що відбуваються в окремих галактиках, рідко стають істотними в космології.

Наша Галактика - зірковий будинок людства

Особливий інтерес викликає питання про те, що являє собою наш зірковий будинок - наша Галактика. Ті окремі зірки, які ми можемо розрізнити на нічному небі, - просто найближчі до нас члени нашої Галактики. Велика ж частина видно лише як розмита світлова смуга, що перетинає небо. Це так званий Молочний Шлях. Древні порівнювали ту, що цю йде упоперек піднебіння мерехтливу смугу з потоком молока. Для вивчення структури Галактики дуже невигідне положення Землі: ми живемо в ній і бачимо її зсередини. Тільки в 30-е роки XXI віку стало ясно, що Сонце розташоване не в середині Галактики, а приблизно в двох третинах шляху від центра до краю. Потім радіотелескопи виявили декілька спіральних гілок - рукавів Молочного Шляху.

Наша Галактика - гігантська зіркова система, що перебуває приблизно з 200 млрд. зірок, серед них і наше Сонце, яке знаходиться в гілці Оріона, частину якої ми бачимо на зірковому небі. Перед нею розташована гілка Персея, а позаду - гілка Стрільця. Зірки, їх скупчення, газопылевые хмари - все обертається навколо центра Галактики. Наше Сонце здійснює повний оборот навколо нього за 226 млн. років з швидкістю 220 км/січеного.

За формою наша Галактика являє собою диск з кулястим потовщенням в центрі. Діаметр Галактики рівний 100 000 світлових років, товщина ядра біля 6 000 світлових років, а маса становить 2 * 10 ¹¹ маси Сонця.

Біля 1 % цієї маси складає міжзоряний водень, переважно нейтральний. Вік Галактики біля 15 млрд. років.

Зірковий склад Галактики дуже різноманітний. Зірки розрізнюються за фізичними, хімічними характеристиками, особливостями орбіт, віком і т. п. Є старі зірки і молоді, деякі зірки народжуються в цей час. По збитих хмарах міжзоряної речовини можна визначити дільниці, де відбувається інтенсивне утворення зірок в рукавах, розташованих ближче до нас. Це туманності Орла, Омеги, а також Трехраздельная туманність і туманність Лагуни. Наше Сонце відноситься до переважної більшості зірок, що мають «середній» вік - декілька мільярдів років.

У центральному сферовидном виступі Галактики знаходяться старі червоні і жовті зірки. Тут порівняно небагато міжзоряної речовини, а процеси народження нових зірок відносно ограниченны.

До останнього часу було невідомо, що розташовується всередині центральної сфери, оскільки могутні хмари газу і пилу загороджували вигляд. Дослідження цієї дільниці із застосуванням приладів, тих, що сприймають радіо- і інфрачервоні хвилі дозволили виявити ряд незвичайних ознак.

У самому центрі було виявлене могутнє джерело радіохвиль, відоме як А Стрільця. Мабуть, він відповідає чорній дірі з масою 2,5 млн. маси Сонця.

Міжзоряна середа

Вселена - це, по суті, майже пустий простір. Зірки займають лише нікчемну його частку. Історія зірок починається не з самих зірок, а з величезного простору, який існує між ними. У міжзоряному просторі присутній газ, хоч і в дуже малих кількостях.

Все, що заповнює простір між зірками всередині галактик, називається міжзоряною середою. І основне, що складає міжзоряну середу - це міжзоряний газ, який на 90 % складається з атомарного водня - найлегшого хімічного елемента. Він досить рівномірно перемішений з міжзоряним пилом (біля 1 % маси) і пронизується міжзоряними магнітними полями, космічними променями і електромагнітним випромінюванням.

Пилом в астрономії називають невеликі, розміром в частки мікрона, тверді частинки, літаючі в космічному просторі. Часто космічний пил умовно ділять на міжпланетну і міжзоряну. Ядро частинки пилу складається, мабуть, в основному з вуглеводу, кремнію і металів. А оболонка - переважно з тих, що намерзли на поверхню ядра газоподібних елементів, закристаллизовавшихся в умовах «глибокої заморозки» міжзоряного простору (біля 10 градусів по шкалі Кельвіна), водня і кисня.

Водень складає біля 75% міжзоряної середи, а гелій біля 23%. 2%, Що Залишилися це залишки важких елементів, які астрономи досить нерозбірливо називають «важкими металами», хоч в цю групу попадають і вуглевод з киснем.

З міжзоряного газу утворяться зірки, які на пізніх стадіях еволюції знову віддають частину своєї речовини міжзоряній середі. Деякі із зірок, вмираючи, вибухають як сверхновые, викидаючи зворотно в простір значну частку водня, з якого вони колись утворилися. Сверхгиганты виділяють залізо. Все більш важкі елементи виникають при вибуху сверхновой зірки, що відповідає смерті сверхгиганта.

У міжзоряному середовищі астрофізики спостерігають і різні органічні сполуки: вуглеводень, спирти, альдегіди, ефіри, амінокислоти, такі як мурашина і оцтова, глицин, і інші з'єднання, в яких молекули містять до 18 атомів вуглеводу, а самі важкі мають масу до 123 маси водня.

Групі вчених під керівництвом Адольфа Уїтта (Adolf Witt) з університету м. Толедо (штат Огайо) за допомогою телескопів в Чілі і в штаті Арізона вдалося виявити в ультрафіолетовому діапазоні спектра випромінювання однієї з галактик, розташованої в 1000 світлових років від Землі, характерні лінії двох углеводородов - антрацена і пирена. Ці два углеводорода, вмісні 24 і 26 атомів вуглеводу відповідно, є представниками групи полициклических ароматичних углеводородов. Ці молекули легко виявити в продуктах згоряння дизельних двигунів і ТЕЦ.

Адольф Уїтт переконаний також, що антрацен і пирен - не самі великі органічні молекули, виникаючі в ході такого синтезу, фізика процесу допускає освіту і більш великих молекул або частинок, вмісних мільйони атомів вуглеводу. Складні углеводороды, принесені зірковим вітром, а також амінокислоти, які виявляються в метеоритах, могли при попаданні на Землю в ранній період її розвитку створити сприятливі умови для виникнення життя.

Таємниця юного Всесвіту

Якщо галактика сформувалася, то звідки в ній береться пил - в принципі вченим зрозуміло. Найбільш значні її джерела - нові і сверхновые, які втрачають частину своєї маси, «скидаючи» оболонку в навколишній простір. Крім того, пил народжується і в атмосфері червоних гігантів, що розширяється, звідки вона буквально вимітається тиском випромінювання. У їх прохолодній, по мірках зірок, атмосфері (біля 2,5 - 3 тисяч градусів по шкалі Кельвіна) досить багато порівняно складних молекул.

Але ось загадка, не розгадана досі. Завжди вважалося, що пил - продукт еволюції зірок. Інакшими словами - зірки повинні зародитися, проіснувати якийсь час, постаріти, і, скажемо, в останньому спаласі сверхновой зробити пил. Що ж з'явилося раніше - перший пил, необхідний для народження зірки, або перша зірка, яка чомусь народилася без допомоги пилу, постаріла, вибухнула, утворивши саму перший пил?

Що було спочатку? Адже коли 14 млрд. років назад стався Великий вибух, у Всесвіті були тільки водень і гелій, ніяких інших елементів! Це потім з них стали зароджуватися перші галактики, величезні хмари, а в них - перші зірки, яким треба було пройти довгий життєвий шлях. Термоядерні реакції в ядрах зірок повинні були «зварити» більш складні хімічні елементи, перетворити водень і гелій у вуглевод, азот, кисень і так далі, а уже після цього зірка повинна була викинути все це в космос. Потім цій масі треба було охлаждаться, вихолонути і, нарешті, перетворитися в пил. Але вже через 2 млрд. років після Великого вибуху, в самих ранніх галактиках, пил був! За допомогою телескопів її виявили в галактиках, віддалених від нашої на 12 млрд. світлових років. У той же час астрономи вважають, що 2 млрд. років - дуже маленький термін для повного життєвого циклу зірки: за цей час більшість зірок не устигає постаріти. Звідки в юній Галактиці взявся пил, якщо там не повинно бути нічого, крім водня і гелію, - таємниця.

Поняття Метагалактіки

Сукупність галактик всіх типів, квазаров, межгалактической середи утворить Метагалактіку - доступну спостереженням частина Всесвіту.

Одна з найважливіших властивостей Метагалактіки - так званий «розліт» скупчень галактик. Постійне розширення Всесвіту відбувається, на думку вчених внаслідок Великого Вибуху. Згідно з цією теорією Всесвіт виник приблизно 14 млрд. років тому внаслідок грандіозного вибуху, що створив простір і час, всю матерію і енергію, які нас оточують.

До віку приблизно 300 тис. років Всесвіт була киплячим казаном з електронів, протонів, нейтрино і випромінювань, які взаємодіяли між собою і складали єдину середу, що рівномірно заповнює весь ранній Всесвіт. Загальне розширення Всесвіту поступово охолоджувало цю середу, і, коли температура впала до значення декількох тисяч градусів, наступив час для формування стабільних атомів. Так само внаслідок розширення первинне випромінювання стало куди менш інтенсивним, але не пропало зовсім.

Перше підтвердження факту вибуху прийшло в 1964 році, коли американські радіоастроном Р. Вільсон і А. Пензіас виявили реліктове електромагнітне випромінювання з температурою біля 3° по шкалі Кельвіна (-270°З). Саме це відкриття, несподіване для вчених, переконало їх в тому, що Великий вибух дійсно мав місце, і спочатку Всесвіт був дуже гарячим.

Важлива властивість Метагалактіки - рівномірний розподіл в ній речовини. На масштабах більших, ніж 100 мегапарсек, видима нами частина Всесвіту досить однорідна. Всі щільні згустки матерії - галактики, їх скупчення і сверхскопления - спостерігаються тільки на менших відстанях. Більш за того Всесвіт изотропна, тобто її властивість однакові вдовж будь-якого напряму. Ці експериментальні факти лежать в основі всіх класичних космологічних моделей, в яких передбачаються сферична симетрія і просторова однорідність розподілу речовини.

Що ж чекає наш Всесвіт надалі? Ще декілька років тому у теоретиків в зв'язку з цим були усього дві можливості. Якщо густина енергії у Всесвіті мала, то вона буде вічно розширятися і поступово остигати. Якщо ж густина енергії більше деякого критичного значення, то стадія розширення зміниться стадією стиснення. Всесвіт буде стискуватися в розмірах і нагріватися.

Сучасний нам момент еволюції Вселеної надто вдало пристосований для життя, і тривати він буде ще багато мільярдів років. Зірки будуть народжуватися і вмирати, галактики обертатися і стикатися, а скупчення галактик - відлітати все далі один від одного. Тому часу для самоудосконалення у людства предостаточно. Правда, саме поняття «зараз» для такого величезного Всесвіту, як наша, погано визначене. Так, наприклад, життя, що спостерігається астрономами квазаров, видалених від Землі на 10 - 14 млрд. світлових років, відстоїть від нашого «зараз» якраз на ті самі 10 - 14 млрд. років.

І чим далі в глибочину Всесвіту ми заглядаємо за допомогою різних телескопів, тим більше ранній період її розвитку ми спостерігаємо.

Сьогодні вчені спроможний пояснити більшість властивостей нашого Всесвіту, починаючи з моменту в 10-42секунды і до цього часу і навіть далі. Вони можуть також прослідити утворення галактик і досить упевнено передбачити майбутнє Всесвіту. Проте, ряд «дрібної» незбагненності ще залишається. Це, передусім - суть прихованої маси (темної матерії) і темної енергії. Крім того, існує багато моделей, що пояснюють, чому наш Всесвіт містить набагато більше частинок, ніж античастинок, і хотілося б визначитися, зрештою, з вибором однієї правильної моделі.

Як вчить нас історія науки, звичайно саме «дрібні недоробки» і відкривають подальші шляхи розвитку, так що майбутнім поколінням вчених напевно буде, ніж зайнятися. Крім того, більш глибокі питання також вже стоять на порядку денному фізиків і математиків. Чому наш простір трьохмірний? Чому всі константи в природі немов «підігнані» так, щоб виникло розумне життя? І що ж таке гравітація? Вчені вже намагаються відповісти і на ці питання.

Ну і звісно, залишимо місце для несподіванок. Не треба забувати, що такі основоположні відкриття, як розширення Всесвіту, наявність реліктових фотонів і енергія вакууму, були зроблені, можна сказати, випадково, і не очікувалися вченим співтовариством.

Список літератури

1. В.Д. Найдиш Концепції сучасного природознавства.

2. Робін Керрод: Всесвіт. Погляд з космічного телескопа «Хаббл» - М.: БММ АТ, 2004.

3. Роберт Бернхем Атлас Всесвіту для дітей - Рідерс Дайджест.

4. www.astronet.ru

5. www.cnews.ru

6. www.vokrugsveta.ru

7. www.wikipedia.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка