Произход на Вселената. Строеж и еволюция на звездите, галактиките и Слънчевата система.


Категория на документа: Физика


 "Колкото повече изследвам вселената и изучавам детайлите от архитектурата й, толкова повече намирам доказателства, че в известен смисъл вселената трябва да е знаела, че ще се появим"

Фриман Дайсън

Всекидневието ни минава без нищо дори да разбираме от заобикалящият ни свят. Малко хора се замислят как е възникнала слънчевата светлина, благодарение на която живота ни е възможен; за гравитацията, която ни приковава към земята, или за атомите от които сме съставени.

Размерите и възрастта на Космоса са отвъд границите на човешките възприятия. Затова ние измерваме космическото разстояние чрез скоростта на светлината. За една секунда един лъч светлина изминава 300 000 километра, което е равно на седем пъти обиколката на Земята.

Преди десет или двадесет милиарда години Големият взрив слага началото на нашата Вселена. Въпреки че всеки го нарича Големия взрив много книги ни предупреждават да не го схващаме като експлозия в истинският смисъл на думата. Това по-скоро е било огромно внезапно разширяване.

Една от теориите е, че вероятно това е особено явление (наричано научно сингулярност)1 е останка от по-ранна загинала вселена - така че ние сме само една от вечният цикъл на разширяващи се и загиващи вселени. Може би цялата материя и енергия, които сега се намират във вселената, са били концентрирани с изключително голяма плътност. При тази титанична космическа експлозия вселената е започнала своето разширяване. Според най-новите наблюдения и измервания Големият взрив е настъпил преди около 13,75 милиарда години. След първоначалната експанзия от сингулярност, вселената се охлажда достатъчно, за да позволи енергията да се превърне в различни субатомни частици2, включително протони, неутрони и електрони. Въпреки че протоните и неутроните се комбинират за да формират първите атомни ядра само няколко минути след Големият взрив , за електроните ще отнеме хиляди години за да се комбинират с тях и да се създадат електрически неутрални атоми. Терминът "Големият взрив" е измислен от Хойле.

През 1992 руският математик Фридман започнал разработването на теоретичен модел на Вселената. Предположил, че средната плътност на материята в пространството не е постоянна, а се мени с течение на времето. Като решил уравнението на Айнщайн за гравитацията, стигнал до извода, че всяка достатъчно голяма област от Вселената, която е равномерно запълнена с материя, не може да се намира в състояние на равновесие: тя трябва или да се свива или да се разширява.

Повечето което сме научили за ранните моменти на вселената е благодарение на идеята на Алън Бил за инфлационната теория. Тя твърди, че за част от момент след началото на сътворението, вселената започва драматично да се разширява, издува се като удвоява размера си на всеки 10-34 секунди, което може би е продължило не повече от 10-30 секунди. Инфлационната теория също така обяснява и пулсациите и вихрите, които правят възможна появата на вселената. Защото без тях не би имало късове материя и следователно звезди, а само газ и вечна тъмнина.

Друга теория за Вселената е теорията на Гът. Според него от нищото изведнъж се появяват множество фотони, протони, електрони, неутрони и доста други - 1079 и 1089 от всеки вид.

Според Мартин Рийз "шест числа управляват нашата планета и ако някоя от тези стойности се променят дори съвсем малко, нещата няма да са такива каквито са. Доказал е, за да съществува вселената както сега, е нужно водородът да се превръща в хелий по точно определен начин - начин, който превръща седем хилядни от масата му в енергия. Ако се понижи тази стойност съвсем слабо - 0,007% на 0,006% - превръщането няма да се осъществи и вселената ще бъде съставена само от водород. А ако се повиши съвсем слабо - до 0,008% - ще има такова изобилие на съединения, че водородът отдавна ще се е изчерпал."

През 1924 г. Едуин Хъбъл установил, че съществуват много други Галактики. За да докаже своето твърдение, той е трябвало да определи разстоянието до другите галактики. Това можело да стане като се измери видимият блясък и разстоянието на близките звезди , по този начин ние можем да определим светимостта им. ("Видимият блясък на една звезда зависи от два фактора: колко светлина излъчва и колко далеч е от нас."). Хъбъл доказал, че колкото по далеч от нас е разположена една Галактика, толкова по-голямо е изместването на линиите в нейният спектър.

Всяка галактика се състой от - газ, прах и звезди. Съществуват близо сто милиарда галактики, във всяка от който има близо още толкова звезди. От спектрите на звездите можем да разберем дали дадена звезда се приближава до нас или се отдалечава. Ако спектралните линии се отместват към червеният край на спектъра, това означава, че звездата се отдалечава от нас, а когато спектралните линии се отместват към виолетовият край - звездата се приближава.

Всички галактики са много отдалечени от Земята, освен Млечният път. Тъй като са много отдалечени тяхната якост не е много голяма и не всички могат да се видят с просто око (една от галактиките, която можем да видим е Андромеда).

Формата на галактиката зависи от разпространението на звездите във вътрешността й. Също така те се квалифицират в три основни типа: спирални, неправилни и елиптични галактики.

Спирални галактики (като Млечният път, който се състои от 200 милиарда звезди) се състоят от плосък диск от газ, прах и звезди, като диска е с изпъкнал център (който съдържа предимно стари звезди, в центъра на диска липсва звезден прах и газ) и всеобхватен ореол. Има няколко типа спирални галактики : според формата на ръкавите и централния регион.

Елиптичните галактики имат единна сияйност и са подобни на издутини в спирална галактика но нямат диск. Имат гладка кръгла форма. Обикновено те се срещат в областите където има висока плътност. Това са най-старите галактики, звездите в тях са стари (не се формират нови звезди), имат малко звезден прах и газ. Има два вида Елиптични галактики - много големи и ярки или много малки и бледи.

Третият вид галактики това са неправилните или лещовидни. Всяка има своя уникална външност и никоя не изглежда като останалите. Те притежават едно разширение и един диск, нямат спирални ръкави. Имат много газ и прах, и в тях има много звезди, поради тази причина те са много ярки. Има два типа неправилни галактики: първият тип са сходни със спиралните галактики( имат много газ и млади звезди, но нямат спирални ръкави), а вторият тип са разкривени и имат странна форма.

Във Вселената има много облаци от прах и газ. Това е причината центъра на Галактиката ни да е невидим. Частите на облаците могат да се свиват под въздействието на гравитацията.

Първият човек, който е открил, че движението на планетите около слънцето става по елипса, това е Кеплер. Той е открил закона, според който при движението на планетите около Слънцето техните радиус-вектори описват равни площи за равни интервали от време.

Най-разпространените тела във Вселената това са звездите. Те представляват масивно газово кълбо, което излъчва собствена светлина, а планетите отразяват слънчевата светлина. За да се роди една звезда първо трябва да се образува количество газово - прахови комплекси чрез кондензация на разпръснатото вещество. Има два етапа за раждането на нова звезда . Първи етап - започва свиването на газово-праховият облак, който преминава в протозвезда. Втори етап - в него се включват термоядрените източници на енергия в нейните недра и тя се превръща в нормална звезда. За да се образува една звезда са необходими около 10 000 000 години.

Топлинното налягане и температурата на газа в звездите се поддържат от вътрешни източници на енергия. Когато те се изчерпят силите на привличане свиват звездата в малко кълбо.

Продължителността на една звезда зависи от нейната маса. Като през цялото време на своя живот тя запазва температурата и размерите си. Когато всичкият водород е привършил, започва процеса на изгаряне на хелий (в централната област). Звездата започва бързо да се изменя. Размерите и се увеличават, енергията и многократно нараства, следователно и яркостта, а температурата на повърхността и започва да спада и губят своята маса (с изключение на ядрото, което не загубва плътността си). По този начин звездата се превръща в червен гигант.

Когато избухне една нова звезда, тя много бързо увеличава размерите си, като изхвърля вещество и освобождава огромно количество енергия. Блясъка им постепенно намалява докато достигне блясъка който е бил преди това. При избухването на една свръхнова звезда при експлозията им се отделя хиляди пъти повече енергия отколкото при новите звезди.

Звездите са разпространени неравномерно в пространството. Понякога образуват групи които се разделят на купове и асоциации, в зависимост от размерите на звездите и на това как са се концентрирали в центъра. Звездните купове са свързани помежду си от гравитационната сила и общият си произход. Разликата се определя от масата и възрастта на тези формации. Звездните асоциации са разсеяни групи звезди. Приличат много на млади разсеяни купове, но имат по малка степен на концентриране в центъра. По размери звездите се различават значително повече от техните маси. От това следва, че колкото по-малка е звездата, толкова по-голяма е плътността на нейното вещество. Те са непрозрачни. Веществото, което се съдържа в неутронните звезди притежава огромна плътност, тя е толкова голяма, че не могат да съществуват дори атомните ядра. То се състои главно от електрически неутрални частици - неутрони.

Според Хойле когато звездите се свиват освобождават огромно количество топлина, и по този начин започват да се създават огромни количества по-тежки елементи , този процес е известен като ядрен синтез. Теорията на Хойле казва, че една избухваща звезда ще генерира достатъчно топлина, за да създаде всичките нови елементи и да ги разпръсне в Космоса. Там те образуват газови облаци. Продължителността на живот на една звезда зависи от нейната маса.

Има няколко теории за образуването на Слънчевата система. През XVII век учените започнали да предлагат различни хипотези за произхода на Слънчевата система. През 1775г. Кант изказал своята хипотеза, че Слънчевата система се е образувала от "хаоас" космически облак. Фридрих Хершел също бил съгласен с теорията на Кант. Хершел смятал , че звездите са се образували при бавното сгъстяване на газовата материя.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Произход на Вселената. Строеж и еволюция на звездите, галактиките и Слънчевата система. 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.