|
Реферат: Строение и эволюция вселенной и ее познание (Астрономия)
Реферат
На тему
Строение и эволюция вселенной.
План:
Строение вселенной
2 Модели вселенной
1. Наша Галактика
2. Другие Галактики
3. Вчерашний день метагалактики
4. Метагалактика
5. История развития взглядов о строении Вселенной
Эволюция вселенной
6. Модели строения и развития вселенной
7. Теории, на основании которых созданы современные
представления о эволюции вселенной
8. Возраст вселенной
Вселенная и жизнь
9. Условия жизни
10. Пояс жизни
11. Таинственный Марс
Изучение вселенной
Мир, Земля, Космос, Вселенная…
Тысячелетиями пытливое человечество обращало свои взгляды на
окружающий мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы микромира в
макромир.
Величественная картина небесного купола, усеянного мириадами звезд, с
незапамятных звезд волновала ум и воображение ученых, поэтов, каждого
живущего на Земле и зачарованного любующегося торжественной и чудной
картиной, по выражению Лермонтова.
Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начало и где конец
Вселенной, как долго она существует, из чего состоит и где границы ее
познания?
В своем реферате я изложила всё то, что известно на сегодняшний день
науке о строении и эволюции Вселенной.
Изучение Вселенной, даже только известной нам её части является
грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают
современные ученые, понадобились труды множества поколений.
Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка
вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве,
но вся Вселенная бесконечна и вечна так, как она является вечно
самодвижущейся материей.
Вселенная - это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до
огромных скоплений в-ва звездных миров и звездных систем. Поэтому не будет
ошибкой сказать, что любая наука так или иначе изучает Вселенную, точнее,
тем или иначе её стороны. Химия изучает мир молекул, физика – мир атомов и
элементарных частиц, биология – явления живой природы. Но существует
научная дисциплина, объектом исследования которой служит сама вселенная или
«Вселенная как целое». Это особая отрасль астрономии так называемая
космология. Космология – учение о Вселенной в целом, включающая в себя
теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области, как части
Вселенной, кстати не следует смешивать понятия Вселенной в целом и
«наблюдаемой» (видимой) Вселенной. Во II случае речь идет речь идет лишь о
той ограниченной области пространства , которая доступна современным
методам научных исследований. С развитием кибернетики в различных областях
научных исследованиях приобрели большую популярность методики
моделирования. Сущность этого метода состоит в том, что вместо того или
иного реального объекта изучается его модель, более или менее точно
повторяющая оригинал или его наиболее важные и существенные особенности.
Модель не обязательно вещественная копия объекта. Построение приближенных
моделей различных явлений помогает нам всё глубже познавать окружающий мир.
Так, например, на протяжении длительного времени астрономы занимались
изучением однородной и изотронной (воображаемой) Вселенной, в которой все
физические явления протекают одинаковым образом и все законы остаются
неизменными для любых областей и в любых направлениях . Изучались так же
модели, в которых к этим двум условиям добавлялось третье, - неизменность
картины мира. Это означает, что в какую бы эпоху мы не созерцали мир, он
всегда должен выглядеть в общих чертах одинаково. Эти во многом условные и
схематические модели помогли осветить некоторые важные стороны окружающего
нас мира. Но! Как бы сложна ни была та или иная теоретическая модель, какие
бы многообразные факты она ни учитывала, любая модель – это еще не само
явление , а только более или менее точная его копия, так сказать образ
реального мира. Поэтому все результаты полученные с помощью моделей
Вселенной, необходимо обязательно проверить путем сравнения с реальностью.
Нельзя отождествлять само явление с моделью. Нельзя без тщательной проверки
, приписывать природе те свойства которыми обладает модель. Ни одна из
моделей не может претендовать на роль точного «слепка» Вселенной. Это
говорит о необходимости углубленной разработки моделей неоднородной и
неизотронной Вселенной.
Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы,
называемые галактиками. Звездная система. В составе которой, как рядовая
звезда находится наше Солнце, называется Галактикой.
Число звезд в галактике порядка 1012 (триллиона). Млечный путь,
светлая серебристая полоса звезд опоясывает всё небо, составляя основную
часть нашей Галактики. Млечный путь наиболее ярок в созвездии Стрельца, где
находятся самые мощные облака звезд. Наименее ярок он в противоположной
части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что солнечная система не
находится в центре Галактики, который от нас виден в направлении созвездия
Стрельца. Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там слабых
звезд и тем менее далеко в этих направлениях тянется звездная система. В
общем наша Галактика занимает пространство, напоминающее линзу или
чечевицу, если смотреть на нее сбоку. Размеры Галактики были намечены по
расположению звезд, которые видны на больших расстояниях. Это цефиды и
горячие гиганты. Диаметр Галактики примерно равен 3000 пк (Парсек (пк) –
расстояние, с которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу
зрения, видна под углом в 1”. 1 Парсек = 3,26 светового года = 206265 а.е.
= 3*1013 км.) или 100000 световых лет (световой год – расстояние пройденное
светом в течении года), но четкой границы у нее нет, потому что звездная
плотность постепенно сходит на нет.
В центре галактики расположено ядро диаметром 1000-2000 пк –
гигантское уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии
почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но
почти целиком скрыто плотной завесой облаков, что препятствует визуальным
и фотографическим обычным наблюдениям этого интереснейшего объекта
Галактики. В состав ядра входит много красных гигантов и
короткопериодических цефид.
Звезды верхней части главной последовательности а особенно
сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодые население. Оно
располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой или
диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа.
Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую
систему.
Масса нашей галактики оценивается сейчас разными способами, равна
2*1011 масс Солнца (масса Солнца равна 2*1030 кг.) причем 1/1000 ее
заключена в межзвездном газе и пыли. Масса Галактики в Андромеде почти
такова же, а масса Галактики в Треугольнике оценивается в 20 раз мменьше.
Поперечник нашей галактики составляет 100000 световых лет. Путем
кропотливой работы московский астрономом В.В. Кукарин в 1944 г. нашел
указания на спиральную структуру галактики, причем оказалось, что мы живем
между двумя спиральными ветвями, бедном звездами.
В некоторых местах на небе в телескоп, а кое где даже невооруженным
глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением,
или звездные скопления.
Существует два вида звездных скоплений: рассеянные (рис. ) и шаровые
(рис. ).
Рассеяные скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной
последовательности и сверхгигантов со слабой концентрацией к центру.
Шаровые же скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд
главной последовательности и красных гигантов. Иногда они содержат
короткопериодические цефеиды. Размер рассеянных скоплений – несколько
парсек. Пример их скопления Глады и Плеяды в созвездии Тельца. Размер
шаровых скоплений с сильной концентрацией звезд к центру – десяток парсек.
Известно более 100 шаровых и сотни рассеянных скоплений, но в Галактике
последних должно быть десятки тысяч.
Кроме звезд в состав Галктики входит еще рассеянная материя,
черезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли.
Оно образует туманности. Туманности бывают диффузными (клочковатой формы
(рис. ))и планетарными (рис. ). Светлые они от того, что их освещают
близлежащие звезды. Пример: газопылевая туманность в созвездии Ориона и
темная пылевая туманность Конская голова.
Расстояние до туманности в созвездии Ориона равно 500 пк, диаметр
центральной части туманности – 6 пк, масса приблизительно в 100 раз больше
массы Солнца.
Во Вселенной нет ничего единственного и неповторимого в том смысле,
что в ней нет такого тела, такого явления, основные и общие свойства
которого не были бы повторены в другом теле, другими явлениями.
Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них
очень живописны. Эдвин Пауэлла Хаббл (1889-1953), выдающийся американский
астроном – наблюдатель, избрал самый простой метод классификации галактик
по внешнему виду, и нужно сказать, что хотя в последствии другими
выдающимися исследователями были внесены разумные предположения по
классификации, первоначальная система, выведенная Хабблом, по прежнему
остаётся основой классификации галактик.
Хаббл предложил разделить все галактики на 3 вида:
1. Эллиптические – обозначаемые Е (elliptical);
2. Спиральные (Spiral);
3. Неправильные – обозначаемые (irregular).
Эллиптические галактики (рис. ) внешне невыразительные. Они имеют вид
гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от
центра к периферии. Ни каких дополнительных частей у них нет, потому что
Эллиптические галактики состоят из второго типа звездного населения. Они
построены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и
некоторого количества белых звезд не очень высокой светлости. Отсутствуют
бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно наблюдать в
виде ярких сгустков, придающих структурность системе, нет пылевой материи
которая, в тех галактиках где она имеется, создаёт темные полосы,
оттеняющие форму звездной системы .
Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном
одной чертой – большим или меньшим сжатием (NGG и 636, NGC 4406, NGC 3115 и
др.)
С несколько однообразными эллиптическими галактиками контрастируют
спиральные галактики (рис. ) являющиеся может быть даже самыми живописными
объектами во Вселенной. У эллиптических галактик внешний вид говорит о
статичности, стационарности Спиральные ралактики наоборот являют собой
пример динамики формы. Их красивые ветви, выходящие из центрального ядра и
как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывает на мощное
стремительное движение. Поражает также многообразие форм и рисунков ветвей.
Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в
противоположных точках ядра, развивающимися сходным симметричным образом и
теряющая в противоположных областях периферии, галактики. Однако известны
примеры большего, чем двух числа спиральных ветвей в галактике. В других
случаях спирали две, но они неравны – одна значительно более развита чем
вторая. Примеры спиральных галактик: М31, NGC 3898, NGC 1302, NGC 6384, NGC
1232 и др.
Перечисленные мною до сих пор типы галактик характеризовались
симметричностью форм определенным характером рисунка. Но встречаются
большое число галактик неправильной формы (рис. ). Без какой-либо
закономерности структурного строения. Хаббл дал им обозначение от
английского слова irregular – неправильные.
Неправильная форма у галактики может быть, в следствии того, что она
не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи или
из-за молодого возраста. Есть и другая возможность: галактика может стать
неправильной в следствии искажения формы в результате взаимодействия с
другой галактикой. По видимому эти оба случая встречаются среди
неправильных галактик и может быть с этим связанно разделение неправильных
галактик на 2 подтипа.
Подтип II характеризуется сравнительно высокой поверхностью, яркостью
и сложностью неправильной структуры (NGM 25744, NGC 5204). Французский
астроном Вакулер в некоторых галактиках этого подтипа, например Магелановых
облаках, обнаружил признаки спиральной разрушенной структуры.
Неправильные галактики другого подтипа обозначаемого III, отличаются
очень низкой поверхностью и яркостью. Эта черта выделяет их из среды
галактик всех других типов. В то же время она препятствует обнаружению этих
галактик, вследствие чего удалось выявить только несколько галактик подтипа
III расположенных сравнительно близко (галактика в созвездии Льва.).
Только 3 галактики можно наблюдать невооруженным глазом, Большое
Магеланово облако, Малое Магеланово облако и туманность Андромеды. В
таблицы приведены данные о десяти ярчайших галактиках неба. (БМО, ММО –
Большое Магеланов облако и Малое Магеланово облако.).
Не вращающаяся звездная система по истечении некоторого срока должна
принять форму шара. Такой вывод следует из теоретических исследований. Он
подтверждается на примере шаровых скоплений, которые вращаются и имеют
шарообразную форму.
Если же звездная система сплюснута, то это означает, что она
вращается. Следовательно, должны вращаться и эллиптические галактики, за
исключением тех, из них, которые шарообразны, не имеют сжатия. Вращение
происходит вокруг оси, которая перпендикулярна главной плоскости симметрии.
Галактика сжата вдоль оси своего вращения. Впервые вращение галактик
обнаружил в 1914 г. американский астроном Слайфер.
Особый интерес представляют галактики с резко повышенной светимостью.
Их принято называть радиогалактиками. Наиболее выдающаяся галактика
Лебедь(. Это слабая двойная галактика с чрезвычайно тесно расположенными
друг к другу компонентами, являющимися мощнейшим дискретным источником.
Объекты подобные галактике Лебедь( безусловно очень редки в метагалактике,
но Лебедь( не единственный объект подобного рода во Вселенной. Они должны
находиться на громадном расстоянии друг от друга (более 200Мпс).
Поток проходящего от них радиоизлучения в виду большого расстояния
слабее, чем от источника Лебедь(.
Несколько ярких галактик, входящих в каталог NGC, также отнести к
разряду радиогалактик, потому что их радиоизлучение аналогично сильное хотя
оно значительно уступает по энергии световому. Из этих галактик NGC 1273,
NGC 5128, NGC 4782 и NGC 6186 являются двойными. Одиночные NGC 2623 и NGC
4486.
Когда английские и австралийские астрономы, применив интерференционный
метод в 1963 г. определили с большой точностью положения значительного
числа дискретных источников радиоизлучения, они одновременно определили и
другие угловые размеры некоторого числа радиоисточников. Диаметры
большинства из них исчислялись минутами или десятками секунд дуги, но у 5
источников, а именно у 3С48, 3С147, 3С196, 3С273 и 3С286, размеры оказались
меньше секунды дуги.
Но поток их радиоизлучения не уступали потки радиоизлучения других
фирм дискретных источников, превосходящих их по площади излучения в десятки
тысяч раз. Эти звездоподобные источники радиоизлучения были названы
квадрами. Сейчас их открыто более 1000. Блеск квадра не остается
постоянным. Массы квадров достигают миллиона солнечных масс. Итсочник
энергии квадров до сих пор не ясен. Есть предположения, что квадры – это
исключительно активные ядра очень далеких галактик.
Теоретическое моделирование имеет важное значение так же и для
выяснения прошлого и будущего наблюдаемой Вселенной. В 1922 г. А.А. Фридман
занялся разработкой оригинальной теоретической модели Вселенной. Он
предположил, что средняя плотность не является постоянно, а меняется с
течением времени. Фридман пришел к выводу, что любая достаточно большая
часть Вселенной, равномерно заполняемая материя не может находится в
состоянии равновесия: она должна либо расширяться, либо сжиматься. Еще в
1917 г. В.М. Слайдер обнаружил «красное смещение» спектральных линий в
спектрах далёких галактик. Подобное смещение наблюдается тогда, когда
источник света удаляется от наблюдателя. В 1929 г. Э. Хаббл объяснил это
явление взаимным разбеганием этих звездных систем. Явление «красного
смещения» наблюдается в спектрах почти всех галактик, кроме ближайших
(нескольких). И чем дальше от нас галактика, тем больше сдвиг линий в её
спектре, т.е. все звездные системы удаляются от нас с огромными скоростями
в сотни, тысячи десятки тысяч километров в секунду, более далекие галактики
обладают и большими скоростями. А после того, как эффект «красного
смещения» был обнаружен и в радиодиапазоне, то не осталось, никаких
сомнений в том, что наблюдаемая Вселенная расширяется. В настоящее время
известны галактики, удаляющиеся от нас со скоростью 0,46 скорости света. А
сверхзвезды и квадры – 0,85 скорости света. Но почему они движутся,
расширяются? На галактики постоянно действует какая-то сила. В отдаленном
прошлом материя в нашей области Вселенной находилась в сверхплонтом
состоянии. Затем произошел «взрыв», в результате которого и началось
расширение. Чтобы выяснить дальнейшую судьбу метагалактики, необходимо
оценить среднюю плотность межзвездного газа. Если она выше 10 протонов на
1м3, то общее гравитационное поле метагалактики достаточно велико, чтобы
постепенно остановить расширение. И оно смещается сжатием.
Возникли два мнения по поводу состояния Метагалактики до начала
расширения. Согласно одному из них первоначальное вещество метагалактики
состояло из «холодной» смеси протонов, т.е. ядер атомов водорода,
электронов и нейтронов. Согласно второй, температура была очень велика, а
плотность излучения даже превосходила плотность вещества. Но после открытия
в 1965 г. реликтового излучения А. Тицнасом и Р. Вилсоном предпочтение было
отдано второй теории. После была представлена попытка представить ход
событий на первых стадиях расширения Метагалактики: через 1с после начала
расширения сверхплотной исходной плазмы плотность вещества снизилась до 500
кг/ см3, а t=1013 Со. В течение следующих 100с плотность снизилась до 50
г/см2 температура упала. Объединились протоны и нейтроны => ядра гелия. При
t=4000о, это продолжалось несколько сотен тысяч лет. Затем, после того, как
образовались атомы водорода, началось постепенное формирование горячих
водородных облаков, из которых образовались галактики и звезды. Однако в
процессе расширения могли сохраниться сгустки сверхплотного до звездного
вещества, а в процессе их распада образовались звезды и галактики. Не
исключено, что действовали оба механизма. Понятие Метагалактика не
является вполне ясным. Оно сформировалось на основании аналогии со
звездами. Наблюдения показывают, что галактики, подобно звездам,
группирующиеся в рассеянные и шаровые скопления, также объединяются в
группы и скопления различной численности. Вся охваченная современными
методами астрономических наблюдений часть Вселенной называется
Метагалактикой (или нашей Вселенной). В Метагалактике пространство между
галактиками заполнено чрезвычайно разряженным межгалактическим газом,
пронизывается космическими лучами, в нем существуют магнитные и
гравитационные поля, и возможно невидимые массы веществ.
От наиболее удаленных метагалактических объектов свет идет до нас
много миллионов лет. Но все-таки нет оснований утверждать, что
метагалактика это вся вселенная. Возможно существуют др., пока не изветсные
нам метагалактики.
В 1929 г. Хаббл открыл замечательную закономерность которая была
названная «законом Хаббла» или «закон красного смещения»: линии галактик
смещенных к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше
находится галактика.
Объяснив красные смещения эффектом Доплера. Ученые пришли к выводу о
том, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно
увеличивается. Хотя безусловно галактики не разлетаются во все стороны от
нашей галактики, которая не занимает никакого особого положения в
метагалактике, а происходит взаимное удаление всех галактик. Следовательно,
Метагалактика не стационарна.
Открытие расширения метагалактики свидетельствует о том, что в прошлом
метагалактика была не такой как сейчас и иной станет в будущем, т.е.
метагалактика эволюционирует.
По красному смещению определены скорости удаления галактик. У многих
галактик они очень велики, соизмеримы со скоростью света. Самым большими
скоростями (более 250 000 км/с) обладают некоторые квадры, которые
считаются самыми удаленными от нас объектами Метагалактики.
Мы живем в расширяющейся Метагалактики; расширение метагалактики
проявляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик.
Метагалактика имеет одну особенность: не существует центра, от которого
разбегаются галактики. Удалось вычислить промежуток времени с начала
расширения метагалактики.
Промежуток расширения равен 20-13 млрд. лет. Расширение метагалактики
является самым грандиозным из известных в настоящие время явлений природы.
Это открытие произвело коренное изменение во взглядах философов и ученых.
Ведь некоторые философы ставили знак равенства между метагалактикой и
вселенной, и пытались доказать, что расширение метагалактики подтверждает
религиозное представление о божественности происхождения вселенной. Но
Вселенной известны естественные процессы, по всей вероятности это взрывы.
Есть предположение, что расширение метагалактики также началось с явления
напоминающего. Колоссальный взрыв вещества, обладающего огромной
температурой и плотностью.
Расчеты выполненные астрофизиками свидетельствуют о том, что после
начала расширения вещество метагалактики имело высокую температуру и
состояло из элементарных частиц (нуклонов) и их античастиц. По мере
расширения изменилась не только температура и плотность вещества, но и
состав входивших в него частиц, т.е. многие частицы и античастицы
манипулировали, порождая при этом электромагнитные кванты, излучения
которые в современной нам метагалактики оказалось больше, чем атомов, из
которых состоят звезды, планеты, диффузная материя.
Эта теория называется теорией «горячей Вселенной» чтобы сверхплотное
вещество превратилось в вещество с близкой плотностью к плотности воды.
Через несколько часов плотность почти сравнялась с плотностью нашего
воздуха, а сейчас, по истечении миллиардов лет оценка средней плотности
вещества в метагалактике приводит к значению порядка 10-28 кг/м3.
Но все эти данные удалось получить только с помощью уникального
сложного оборудования позволяющего расширить границы Вселенной. До сих пор
человечество совершенствует его, изобретали все более гениальные приборы,
но еще на заре цивилизации, когда пытливый человеческий ум обратился к
заоблачным высотам, великие философы мыслили свое представление о
Вселенной, как о чем-то бесконечном. Древнегреческий философ Анаксимандр
(VI в. до н.э.) ввел представление о некой единой беспредельности, не
обладавшей ни какими привычными наблюдениями, качествами, первооснове всего
– апейроне.
Стихии мыслились сначала как полуматериальные, полубожественные,
одухотворенные субстанции. Представление чистоматериальной основе всего
сущего в древнегреческой основе достигли своей вершины в учении атомистов
Левкиппа и Демокрита (V-IV в.в. до н.э.) о Всленной, состоящей из
бескачественных атомов и пустоты.
Древнегреческим философам принадлежит ряд гениальных догадок об
устройстве Вселенной. Анаксиандр высказал идею изолированности Земли, в
пространстве. Эйлалай первым описал пифагорейскую систему мира, где Земля
как и Солнце обращались вокруг некоего «гигантского огня». Шаррообразность
Земли утверждал другой пифагорец Парменид (VI-V в.в. до н.э.) Гераклид
Понтийский (V-IV в до н.э.) утверждал так же ее вращение вокруг своей оси и
донес до греков еще более древнюю идею египтян о том, что само солнце может
служить центром вращение некоторых планет (Венера, Меркурий).
Французский философ и ученый, физик, математик, физиолог Рене Декарт
(1596-1650) создал теорию о эволюционной вихревой модели Вселенной на
основе гелиоцентрализма. В своей модели он рассматривал небесные тела и их
системы в их развитии. Для XVII в.в. его идея была необыкновенно смелой. По
Декарту, все небесные тела образовывались в результате вихревых движений,
происходивших в однородной в начале, мировой материи. Совершенно одинаковые
материальные частицы находясь в непрерывном движении и взаимодействии,
меняли свою форму и размеры, что привело к наблюдаемому нами богатому
разнообразию природы.
Солнечная система согласно Декарту, представляет собой один из таких
вихрей мировой материи. Планеты не имеют собственного движения – они
движутся, увлекаемые мировым вихрем. Декарт внес и новую идею для
объяснения тяжести: он считал, что в вихрях, возникающих вокруг планет
частицы давят друг на друга и тем вызывают явление тяжести (например на
Земле). Таким образом Декарт, первым стал рассматривать тяжесть не как
врожденное, а как производное качество тел.
Великий немецкий ученый , философ Иммануил Кант (1724-1804) создал первую
универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной, обогатив картину ее
ровной структуры и представлял Вселенную бесконечной в особом смысле. Он
обосновал возможности и значительную вероятность возникновение такой
Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и
отталкивания и попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех
ее масштабных уровнях – начиная с планетной системных и кончая миром
туманности.
Эйнштейн совершил радикальную научную революцию, введя свою теорию
относительности. Это было сравнительно просто, как и всё гениальное. Ему не
пришлось предварительно открыть новые явления, установить количественные
закономерности. Он лишь дал принципиально новое объяснение.
Эйнштейн раскрыл более глубокий смысл установленных зависимостей,
эффектов уже связанных в некую физико-математическую систему (в виде
постулатов Пуанкаре). Заменив в данном случае теорию абсолютности
пространства и времени идей их относительности «Пуанкаре», которую теперь
уже не связывали с идеей абсолютного в пространстве, абсолютной системы
отсчета. Такой переворот снимал основное противоречие, создававшее
кризисную ситуацию, в теоретическом осмыслении действия. Более того
открылся путь для дальнейшего проникновения в свойства и законы окружающего
мира, настолько глубоко, что сам Эйнштейн не сразу осознал степень
революционности своей идеи.
В статье от 30.06.1905 г., заложившей основы специальной теории
относительности Эйнштейн, обобщая принципы относительности Галилея,
провозгласил равноправие всех инерциальных систем отсчета не только в
механических, но также электромагнитных явлений.
Специальная или частная теория относительности Эйнштейна явилась
результатом обобщения механики Галилея и электродинамики Максвелла Лоренца.
Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения
близких к скорости света.
Впервые принципиально новые космогологические следствие общей теории
относительности раскрыл выдающийся советский математик и физик – теоретик
Александр Фридман (1888-1925 гг.). Выступив в 1922-24 гг. он раскритиковал
выводы Эйнштейна о том, что Вселенная конечна и имеет форму четырехмерного
цилиндра. Эйнштейн сделал свой вывод исходя из предположения о
стационарности Вселенной, но Фридман показал необоснованность его исходного
постулата.
Фридман привел две модели Вселенной. Вскоре эти модели нашли
удивительно точное подтверждение в непосредственных наблюдениях движений
далёких галактик в эффекте «красного смещения» в их спектрах.
Этим Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находится в
покое. Своими выводами Фридман теоретически способствовал открытию
необходимости глобальной эволюции Вселенной.
Существует несколько теории эволюции: Теория пульсирующей Вселенной
утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. Но
расширение вселенной не будет продолжаться вечно, т.к. его остановит
гравитация.
По этой теории наша Вселенная расширяется в течении 18 млрд. лет со
времени взрыва. В будущем расширение полностью замедлится и произойдет
остановка, а затем она начнёт сжиматься до тех пор пока вещество опять не
сожмется и произойдет новый взрыв.
Теория стационарного взрыва: согласно ей Вселенная не имеет не
начала, не конца. Она все время прибывает в одном и том же состоянии.
Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество
удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова,
но если Вселенная, начало которой положил взрыв будет расширятся до
бесконечности, то она постепенно охладится и совсем угаснет.
Но пока ни одна из этих теорий не доказана, т.к. на данный момент не
существует ни каких точных доказательств хотя бы одной из них.
Открытие многообразных процессов эволюции в различных системах и
телах, составляющих Вселенную, позволило изучить закономерности космической
эволюции на основе наблюдательных данных и теоретических расчетов.
В качестве одной из важнейших задач рассматривается определение
возраста космических объектов и их систем. Поскольку в большинстве случаев
трудно решить, что нужно считать и понимать под «моментом рождения»тела или
системы, то устанавливая возраст характеристики имеют ввиду две оценки:
1. Время, в течении которого система уже находится в наблюдаемом
состоянии.
2. Полное время жизни данной системы от момента её появления.
Очевидно, что вторая характеристика может быть получена только на
основе теоретических расчетов.
Обычно первую из высказанных величин называют возрастом, а вторую –
временем жизни.
Факт взаимного удаления галактик, составляющих метагалактики
свидетельствует о том, что некоторое время тому назад она находилась в
качественно ином состоянии и была более плотной.
Наиболее вероятное значение постоянной Хаббла (коэффициента
пропорциональности, связывающего скорости удаления внегалактических
объектов и расстояние до них составляющее 60 км/сек – мегапарсек), приводит
к значению времени расширения метагалактики до современного состояния 17
млрд. лет.
Из всех вышеперечисленных и тех доказательств, которые не вошли в мой
реферат из-за своей громоздкости и математическо-физической сложности можно
с уверенностью сделать вывод: Вселенная эволюционирует, бурные процессы
происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем.
Проблема жизни в космосе – одна из наиболее увлекательных и популярных
проблем в науке о Вселенной, которая с давних пор волнует не только ученых,
но и всех людей. Еще Дж. Бруно и М. Ломоносов высказывали предположение о
множественности обитаемых миров. Изучение жизни во Вселенной – одна из
сложнейших задач, с которой когда-либо встречалось человечество. Речь идет
о явлении, с которым сталкивалось человечество. Речь идет о явлении, с
которым людям по существу еще не приходилось непосредственно сталкиваться.
Все данные о жизни вне Земли, носят чисто гипотетический характер. Поэтому
глубоким исследованиям биологических закономерностей и космических явлений
занимается научная дисциплина – «экзобналогия».
Так исследования внеземных, космических форм жизни помогло бы
человеку, во первых, понять сущность жизни, т.е. то, что отличает все живые
организмы от неорганической природы, во-вторых, выяснить пути возникновения
и развития жизни и, в-третьих, определить место и роль человека во
Вселенной. Сейчас можно считать достаточно твердо установленным, что на
нашей собственной планете жизнь возникла в отдаленном прошлом из неживой,
неорганической материи при определенных внешних условиях. Из числа этих
условий можно выделить три главных. Прежде всего, это присутствие воды,
которая входит в состав живого вещества, живой клетки. Во-вторых, наличие
газовой атмосферы, необходимой для газового обмена организма с внешней
средой. Правда, можно представить себе и какую-либо иную среду. Третьим
условием является наличием на поверхности данного небесного тела
подходящего диапазона температур. Также необходима внешняя энергия для
синтеза молекулы живого вещества из исходных органических молекул энергия
космических лучей, или ультрафиолетовой радиации или энергия электронных
разрядов. Внешняя энергия нужна и для последующей жизнедеятельности живых
организмов. Условия необходимые для возникновения жизни, в своё время
сложилась естественным путём, в ходе эволюции Земли, нет таких оснований
считать, что они не могут складываться и процессе развития других небесных
тел. Было выдвинуто множество гипотез по этому поводу. Академик А.И.
Опарин, считает, что жизнь должна была появиться тогда, когда поверхность
нашей планеты представляла собой сплошной океан. В результате соединения
С2СН 2 и N2 возникли простейшие органические соединения. Затем в водах
первичного океана молекулы этих соединений, объединились и укрепились,
образуя сложный раствор органических веществ на третьей стадии из этой
среды выделились комплексы молекул, которые и дали начало первичным живым
организмам. Оро и Фесенков заметили, что своеобразными переносчиками если
не самой жизни, то по крайней мере её исходных элементов могут быть кометы
и метеориты. Однако, если не вступать в область близкую к фантастике, и
оставаться на почве лишь достаточно твердо установленных научных фактов, то
при поисках живых организмов на других небесных телах мы должны прежде
всего исходить из того, что нам известно о земной жизни.
Что касается нашей солнечной системы, то различные ее планеты движутся
на разных расстояниях от Солнца и получают неодинаковое количество
солнечной энергии. В связи с этим. В солнечной системе может быть выделен
своеобразный тепловой пояс жизни, в который входят Земля, Марс и Венера, а
также Луна на первый взгляд физические условия на Луне полностью не
исключает возможность существования живых организмов: на Луне отсутствует
атмосферная оболочка, нет воды, температура изменяется от –1500С до
+1300С, поверхность Луны подвергается постоянной бомбардировке метеоритами,
космическими лучами, ультрафиолетовой радиацией Солнца и т.п.. И пока можно
гадать о том, существует ли в природе высокоорганизованные формы жизни,
способные развиваться при подобных условиях. Исключение могут составлять
лишь микробы и бактерии, которые, как известно способны приспосабливаться к
самым неблагоприятным условиям: нагревание и глубокое охлаждение;
ультрафиолетовые и радиоактивные излучения: интенсивная радиация и т.д. В
настоящее время ряд ученых считает, что на Луне имеются органические
вещества . Они могли образоваться здесь на заре существования Луны или быть
занесенными метеоритами . Высказываются предположения, что над слоем
лунного грунта (10м) расположен целый мощный слой сложных органических
соединений. Так же и Венера, если температура на её поверхности высока, то
не смотря на наличие атмосферы , условия для жизни на этой планете
малопригодны. Гораздо перспективнее в этом отношении Марс.
В наши дни астрономов прежде всего интересует вопрос о физических
условиях на Марсе. Живые организмы, обитающие на небесном теле, непрерывно
взаимодействуют с окружающей средой. Так, например , на поверхности Марса
имеются темные пятна «моря». Они меняют свою окраску в соответствии со
сменой времен года. Это явление напоминает сезонные изменения цвета зеленой
растительности. Атмосфера Марса значительно разряжена, чем земная. В
воздушной оболочке морей до сих пор не обнаружен свободный кислород. В
связи с этим можно предположить, что марсианские растения выделяют кислород
не в атмосферу а в почву, или удерживают его в корнях, или растений так
мало, что они выделяют небольшое количество кислорода, чтобы его можно
было обнаружить с Земли. Вода. Известно, что на Марсе нет открытых водных
поверхностей. Но исследователи считают, что на поверхности планеты вода
есть: об этом свидетельствовало уменьшение в весенне-летний периоды белых
пятен, полярных шапок. При тех физических условиях, существующих на Марсе,
вода в жидком состоянии находится там не может. Она должна немедленно
испаряться и замерзать оседая в виде тонкого слоя инея. Почва слой льда или
вечной мерзлоты. Жидкая вода же может существовать на значительной глубине.
Было отмечено, что у марсианских растений отсутствует хлорофилл, его
заменяет каратиноид, пигмент красного цвета. Особый интерес вызывают
марсианские каналы. Американский астроном Ловелл считает, что это
ирригационная система построенная разумными обитателями Марса. Они выглядят
темными жилками неправильной формы и цепочками отдельных пятнышек. На
протяжении десятилетий был высказан целый ряд гипотез:
1. Зоны растительности
2. Образования тектонического характера
3. Трещины в вечной мерзлоте
4. Результаты ударов метеоритов.
Но на основании только гипотез выводы делать преждевременно. Но
бесспорно, что весьма любопытные выводы, к которым приводит теория графов:
тщательный статистический анализ различных образований типа сетей,
встречающихся в земных условиях, привел ученых к выводу, что искусственные
сети отличаются от естественных в узлах. Искусственного происхождения
преобладают узлы с четырьмя сходящимися линиями, а сеть каналов Марса
обладает преимущественно узлами 4-го порядка, сеть также отличается
значительным процентом этих узлов; делают выяснение природы загадочных
марсианских преобразований еще более увлекательной проблемой.
Трактаты и статьи ученых чьи имена звучали в реферате:
1. Г. Декарт. «Трактат о системе мира» 1633 г., «Рассуждение о методе»
1637 г., «Геометрия», «Диоптика», «Метеоры» 1638 г., «Начала
философии» 1644 г., «Трактат о свете» 1664 г.
2. И. Кант. «Всеобщая естественная история и теория неба» 1755 г.
3. А. Фридман. «О кривизне пространства мира» 1922 г., «О возможности
мира с постоянной отрицательной кривизной пространства» 1924 г.
Литература использованная в написании реферата:
1. Т.А. Агекян «Звезды, галактики, Метагалактика», М. «Наука»
2. Б.А. Воронцов-Вельяминов «Вселенная» Государственное изд-во технико-
теоритической литературы.
3. И.Д. Новиков «Эволюция Вселенной», М. 1983 г.
4. А.И. Еремеева. «Астрологическая картина мира и ее творцы». М.
«Наука» 1984 г.
5. Б.А. Воронцов-Вельяминов. «Очерки о Вселенной», М., «Наука» 1976
6. П.П. Паренаго «Новейшие данные о строении Вселенной», М. «Правда»
1948 г.
7. Большая Советская Энциклопедия» . 5т., стр. 443-445.
8. В.Н. Комаров «Увлекательная астрономия». М, «Наука», 1968 г.
9. С.П. Левитан. «Астрономия», М., «Просвещение» 1994 г.
10. В.В. Казютинский «Вселенная Астрономия, Философия», М., «Знание»
1972 г.
Реферат на тему: Строение и эволюция звезд и планет
Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации
Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия
Кафедра философии
Контрольная работа по дисциплине “Концепции современного
естествознания”
Тема: Строение и эволюция звезд и планет.
Выполнила:
Тюмень 2003г.
Возникновение и эволюция звезд
Межзвездный газ
Потребовалось тысячелетнее развитие науки, чтобы человечество
осознало простой и вместе с тем величественный факт, что звезды -
это объекты, более или менее похожие на Солнце, но только отстоящие
от нас на несравненно большие расстояния.
Почти половину столетия межзвездный газ исследовался главным
образом путем анализа образующихся в нем линий поглощения.
Выяснилось, например, что довольно часто эти линии имеют сложную
структуру, то есть состоят из нескольких близко расположенных друг
к другу компонент. Каждая такая компонента возникает при поглощении
света звезды в каком-нибудь определенном облаке межзвездной среды,
причем облака движутся друг относительно друга со скоростью,
близкой к 10 км/сек. Это и приводит благодаря эффекту Доплера к
незначительному смещению длин волн линий поглощения.
Химический состав межзвездного газа в первом приближении оказался
довольно близким к химическому составу Солнца и звезд.
Преобладающими элементами являются водород и гелий, между тем как
остальные элементы мы можем рассматривать как "примеси".
Межзвездная пыль
До сих пор, говоря о межзвездной среде, мы имели ввиду только
межзвездный газ, но имеется и другой компонент. Речь идет о
межзвездной пыли. Мы уже упоминали выше, что еще в прошлом столетии
дебатировался вопрос о прозрачности межзвездного пространства.
Только около 1930 года с несомненностью было доказано, что
межзвездное пространство действительно не совсем прозрачно.
Поглощающая свет субстанция сосредоточена в довольно тонком слое
около галактической плоскости. Сильнее всего поглощаются синие и
фиолетовые лучи, между тем как поглощение в красных лучах
сравнительно невелико.
Что же это за субстанция? Сейчас уже представляется
доказанным, что поглощение света обусловлено межзвездной пылью, то
есть твердыми микроскопическими частицами вещества, размерами
меньше микрона. Эти пылинки имеют сложный химический состав.
Установлено, что пылинки имеют довольно вытянутую форму и в какой-
то степени "ориентируются", то есть направления их вытянутости
имеют тенденцию "выстраиваться" в данном облаке более или менее
параллельно. По этой причине проходящий через тонкую среду звездный
свет становится частично поляризованным.
Стадии звездной эволюции
Этот процесс является закономерным, то есть неизбежным. В
самом деле, тепловая неустойчивость межзвездной среды неизбежно
ведет к ее фрагментации, то есть к разделению на отдельные,
сравнительно плотные облака и межоблачную среду. Однако собственная
сила тяжести не может сжать облака - для этого они недостаточно
плотны и велики. Но тут "вступает в игру" межзвездное магнитное
поле. В системе силовых линий этого поля неизбежно образуются
довольно глубокие "ямы", куда "стекаются" облака межзвездной среды.
Это приводит к образованию огромных газово-пылевых комплексов. В
таких комплексах образуется слой холодного газа, так как
ионизирующее межзвездный углерод ультрафиолетовое излучение звезд
сильно поглощается находящейся в плотном комплексе космической
пылью, а нейтральные атомы углерода сильно охлаждают межзвездный
газ и "термостатируют" его при очень низкой температуре - порядка 5-
10 градусов Кельвина. Так как в холодном слое давление газа равно
внешнему давлению окружающего более нагретого газа, то плотность в
этом слое значительно выше и достигает нескольких тысяч атомов на
кубический сантиметр. Под влиянием собственной гравитации холодный
слой, после того как он достигнет толщины около одного парсека,
начнет "фрагментировать" на отдельные, еще более плотные сгустки,
которые под воздействием собственной гравитации будут продолжать
сжиматься. Таким вполне естественным образом в межзвездной среде
возникают ассоциации протозвезд. Каждая такая протозвезда
эволюционирует со скоростью, зависящей от ее массы.
Когда существенная часть массы газа превратиться в звезды,
межзвездное магнитное поле, которое своим давлением поддерживало
газово-пылевой комплекс, естественно, не будет оказывать
воздействия на звезды и молодые протозвезды. Под влиянием
гравитационного притяжения Галактики они начнут падать к
галактической плоскости. Таким образом, молодые звездные ассоциации
всегда должны приближаться к галактической плоскости.
Не так давно астрономы считали, что на образование звезды
из межзвёздных газа и пыли требуются миллионы лет. Но в последние
годы были получены поразительные фотографии области неба, входящей
в состав Большой Туманности Ориона, где в течение нескольких лет
появилось небольшое скопление звёзд. На снимках 1947г. в этом месте
была видна группа из трёх звездоподобных объектов. К 1954г.
некоторые из них стали продолговатыми, а к 1959г. эти продолговатые
образования распались на отдельные звёзды - впервые в истории
человечества люди наблюдали, рождение звёзд буквально на глазах.
Этот беспрецедентный случай показал астрономам, что звёзды могут
рождаться за короткий интервал времени, и казавшиеся ранее
странными рассуждения о том, что звёзды обычно возникают в группах,
или звёздных скоплениях, оказались справедливыми.
Каков же механизм их возникновения? Почему за многие годы
астрономических визуальных и фотографических наблюдений неба только
сейчас впервые удалось увидеть "материализацию" звёзд? Рождение
звезды не может быть исключительным событием: во многих участках
неба существуют условия, необходимые для появления этих тел.
В результате тщательного изучения фотографий туманных
участков Млечного Пути удалось обнаружить маленькие чёрные пятнышки
неправильной формы, или глобулы, представляющие собой массивные
скопления пыли и газа. Они выглядят чёрными, так как не испускают
собственного света и находятся между нами и яркими звёздами, свет
от которых они заслоняют. Эти газово-пылевые облака содержат
частицы пыли, очень сильно поглощающие свет, идущий от
расположенных за ними звёзд. Размеры глобул огромны - до нескольких
световых лет в поперечнике. Несмотря на то, что вещество в этих
скоплениях очень разрежено, общий объём их настолько велик, что его
вполне хватает для формирования небольших скоплений звёзд, по массе
близких к Солнцу. Для того чтобы представить себе, как из глобул
возникают звёзды, вспомним, что все звёзды излучают и их излучение
оказывает давление. Разработаны чувствительные инструменты, которые
реагируют на давление солнечного света, проникающего сквозь толщу
земной атмосферы. В чёрной глобуле под действием давления
излучения, испускаемого окружающими звёздами, происходит сжатие и
уплотнение вещества. Внутри глобулы гуляет "ветер", разметающий по
всем направлениям газ и пылевые частицы, так что вещество глобулы
пребывает в непрерывном турбулентном движении.
Глобулу можно рассматривать как турбулентную газово-
пылевую массу, на которую со всех сторон давит излучение. Под
действием этого давления объём, заполняемый газом и пылью, будет
сжиматься, становясь, всё меньше и меньше. Такое сжатие протекает в
течение некоторого времени, зависящего от окружающих глобулу
источников излучения и интенсивности последнего. Гравитационные
силы, возникающие из-за концентрации массы в центре глобулы, тоже
стремятся сжать глобулу, заставляя вещество падать к её центру.
Падая, частицы вещества приобретают кинетическую энергию и
разогревают газово-пылевое облако.
Падение вещества может длиться сотни лет. Вначале оно
происходит медленно, неторопливо, поскольку гравитационные силы,
притягивающие частицы к центру, ещё очень слабы. Через некоторое
время, когда глобула становится меньше, а поле тяготения
усиливается, падение начинает происходить быстрее. Но, как мы уже
знаем, глобула огромна, не менее светового года в диаметре. Это
значит, что расстояние от её внешней границы до центра может
превышать 10 триллионов километров. Если частица от края глобулы
начнёт падать к центру со скоростью немногим менее 2км/с, то центра
она достигнет только через 200 000 лет. Наблюдения показывают, что
скорости движения газа и пылевых частиц на самом деле гораздо
больше, а потому гравитационное сжатие происходит значительно
быстрее.
Падение вещества к центру сопровождается весьма частыми
столкновениями частиц и переходом их кинетической энергии в
тепловую. В результате температура глобулы возрастает. Глобула
становится протозвездой и начинает светиться, так как энергия
движения частиц перешла в тепло, нагрела пыль и газ.
В этой стадии протозвезда едва видна, так, как основная доля
её излучения приходится на далёкую инфракрасную область. Звезда ещё
не родилась, но зародыш её уже появился. Астрономам пока
неизвестно, сколько времени требуется протозвезде, чтобы достигнуть
той стадии, когда она начинает светиться как тусклый красный шар и
становится видимой. По различным оценкам, это время колеблется от
тысяч до нескольких миллионов лет. Однако, помня о появлении звёзд
в Большой Туманности Ориона, стоит, пожалуй, считать, что наиболее
близка к реальности оценка, которая даёт минимальное значение
времени.
Среди многочисленных небесных светил, изучаемых современной
астрономией, особое место занимают планеты. Ведь все мы хорошо
знаем, что Земля, на которой мы живем, является планетой, так что
планеты-тела, в основном подобные нашей Земле.
Но в мире планет мы не встретим даже двух, совершенно похожих
друг на друга. Разнообразие физических условий на планетах очень
велико. Расстояние планеты от Солнца (а значит, и количество
солнечного тепла, и температура поверхности), её размеры,
напряжение силы тяжести на поверхности, ориентировка оси вращения,
определяющая смену времён года, наличие и состав атмосферы,
внутреннее строение и многие другие свойства различны у всех девяти
планет Солнечной системы.
Как показывает изучение условий, при которых возможно
зарождение и дальнейшее развитие живой материи, только на планетах
мы можем искать признаки существования органической жизни. Вот
почему изучение планет, помимо общего интереса, имеет большое
значение с точки зрения космической биологии.
Изучение планет имеет большое значение, кроме астрономии, и
для других областей науки, в первую очередь наук о Земле-геологии и
геофизики, а также для космогонии-науки о происхождении и развитии
небесных тел, в том числе и нашей Земли.
Современные представления о планетах сложились не сразу. Для
этого понадобилось много веков накопления и развития знаний и
упорной борьбы новых, прогрессивных знаний с взглядами старыми,
отживающими.
В древних представлениях о Вселенной Земля считалась плоской,
а планеты рассматривались лишь как светящиеся точки на небесном
своде, отличавшиеся от звёзд только тем, что они перемещались между
ними, переходя из созвездия в созвездие. За это планеты и получили
название, означающее «блуждающие». Наблюдателям древности, было,
известно пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.
Даже после того как была установлена шарообразная форма
Земли, и были впервые определены её размеры (Эратосфеном в III в.
до н. э.), после того как стала очевидна ограниченность Земли в
пространстве, о природе планет ни чего не было известно. И всё же
во взглядах выдающихся мыслителей древности: Анаксагора, Демокрита,
Эпикура, Лукреция мы встретим идеи о материальности и бесконечности
Вселенной, заполненной бесчисленным количеством миров, подобных
нашему, причём многие из них могут быть населены живыми существами.
Эти мыслители высказывали весьма интересные идеи и о природе
небесных тел.
Образование планет.
.Вернемся к спутникам нашего Солнца, к тем обрывкам
туманности, которые оторвались от центрального сгустка под
действием центробежной силы и начали кружиться вокруг него. Именно
здесь создаются условия, способствующие разделению легких и тяжелых
частиц туманности. Происходит нечто похожее на наш древний способ
добычи золота промывкой из золотоносного песка или на просеивание
зерна в молотилках. Струя воды или воздуха уносит легкие частицы,
оставляя тяжелые. Облака-спутники находятся на очень разных
расстояниях от Солнца. Далекие оно почти не греет. Зато в близких
- его жар испаряет все способное испариться. А его ослепительный
ярчайший свет, работая как своеобразный "ветер",выдувает из них
все испарившееся, вообще все легкое, оставляя лишь то, что
потяжелее, что "не сдвинешь с места".Поэтому здесь почти не
остается легких газов - водорода и гелия, основной составляющей
газо-пылевой туманности. Мало остается и других "летучих" веществ.
Все это уносится горячим "ветром" вдаль. В результате через
некоторое время химический состав облаков-спутников становится
совершенно разным. В далеких - он почти не изменился. А в тех,
что кружатся вблизи источающего жар и свет Солнца, остался лишь
"прокаленный" и "обдутый" материал - выделенная "драгоценная
жизненно важная примесь" тяжелых элементов. Материал для создания
обитаемой планеты готов. Начинается процесс превращения
"материала" в "изделие", частиц туманности - в планеты.
Этап первый - слипание частиц. В далеких облаках -
спутниках многочисленные молекулы легких газов и редкие легкие
пылинки понемногу собираются в огромные рыхлые шары малой
плотности. В дальнейшем это планеты группы Юпитера. В облаках-
спутниках, близких к Солнцу, тяжелые пылинки слипаются в плотные
каменистые комки. Они объединяются в огромные массивные скалистые
глыбы, чудовищными серыми угловатыми громадами плывущие по орбитам
вокруг своей звезды. Двигаясь по разным, иногда пересекающимся
орбитам, эти "астероиды", размером в десятки километров каждый,
сталкиваются. Если на небольшой относительной скорости, то как бы
"вдавливаются" один в другой,"нагромождаются", "налипают" один на
другой. Объединяются в более крупные. Если на большой скорости, то
мнут, крошат друг друга, порождая новую "мелочь",бесчисленные
обломки, осколки, которые вновь проходят долгий путь объединения.
Сотни миллионов лет идет этот процесс слияния мелких частиц в
крупные небесные тела. По мере увеличения своих размеров они
становятся все более шарообразными. Растет масса - возрастает сила
тяжести на их поверхности. Верхние слои давят на внутренние.
Выступающие части оказываются грузом более тяжелым и постепенно
погружаются в толщу нижележащих масс, раздвигая их под собой. Те,
отходя в стороны, заполняют собой впадины. Грубый "ком" постепенно
сглаживается. В результате вблизи Солнца образуются несколько
сравнительно небольших по размеру, но очень плотных, состоящих из
очень тяжелого материала, планет земной группы. Среди них - Земля.
Все они резко отличаются от планет группы Юпитера богатством
химического состава, обилием тяжелых элементов, большим удельным
весом. Теперь посмотрим на Землю. На звездном фоне, освещенный с
одной стороны яркими солнечными лучами, плывет перед нами
огромный каменный шар. Он ещё не гладкий не ровный. Ещё торчат
кое-где выступы слепивших его глыб. Еще "читаются" не
полностью заплывшие "швы" между ними. Пока это еще "грубая
работа".Но вот что интересно. Уже есть атмосфера. Чуть мутноватая,
очевидно, от пыли, но без облаков. Это выдавленные из недр планеты
водород и гелий, которые в свое время прилипли к каменистым
частицам и каким-то чудом уцелели, не были "сдуты" солнечными
лучами. Первичная атмосфера Земли. Долго она не продержится."Не
мытьем, так катаньем" Солнце уничтожит её. Легкие подвижные
молекулы водорода и гелия под действием нагрева солнечными лучами
будут постепенно улетучиваться в космос. Этот процесс называется
"диссипацией"
Этап второй-разогревание. 0Внутри планеты, в смеси с
другими оказываются зажатыми,"запертыми" радиоактивные вещества.
Они отличаются тем, что непрерывно выделяют тепло, чуть заметно
нагреваются. Но в толще планеты этому теплу некуда выйти, нет
вентиляции, нет омывающей влаги. Над ними - мощная "шуба" из
вышележащих слоев. Тепло накапливается. От этого радиоактивного
разогрева начинается размягчение всей толщи планеты. В размягченном
виде вещества, в свое время хаотично, бессистемно
слепившие её, начинают теперь распределятся по весу Тяжелые
постепенно опускаются, тонут к центру. Легкие выдавливаются ими,
поднимаются выше, всплывают все ближе к поверхности. Постепенно
планета приобретает строение, подобное теперешней нашей Земле,- в
центре, сжатой чудовищным весом навалившихся сверху слоев, тяжелое
ядро. Оно окружено "мантией" толстым слоем вещества полегче весом.
И наконец, снаружи совсем тонкая, толщиной всего в несколько
десятков километров,"кора",состоящая из наиболее легких горных
пород. Радиоактивные вещества в основном содержатся в легких
породах. Поэтому теперь они скопились в "коре", греют её. Основное
тепло с поверхности планеты уходит в космос,- от планеты "чуть
повеяло теплом". А на глубине десятков километров тепло
сохраняется, разогревая горные породы.
Этап третий - вулканическая деятельность. 0 В некоторых местах
недра планеты накаляются докрасна. Потом даже больше. Камни
плавятся, превращаются в раскаленную, светящуюся оранжево-белым
светом огненную кашу "магму".В толще коры ей тесно. В ней полно
сжатых газов, которые готовы были бы взорвать, разбросать всю эту
магму во все стороны огненными брызгами. Но сил для этого не
хватает. Слишком крепка и тяжела окружающая и придавившая сверху
кора планеты. И огненная магма, пытаясь хоть как-нибудь вырваться
наверх, на свободу, нащупывает между сжимающими её глыбами слабые
места, протискивается в щели, подплавляя их стенки своим жаром. И
понемногу с годами, столетиями набирая силу, п | |
