Из чего состоит наша Вселенная?
Безусловно, устройство Вселенной многообразно. В её состав входят не простые частицы, а целые структуры и объединения.
К тому же, связь всех элементов превращает Вселенную в то, что мы наблюдаем.
Вселенная
Устройство Вселенной
Установлено, что во Вселенной великое множество галактик. На данный момент их количество около 100 миллиардов. И это только в наблюдаемой нами части.
На самом деле практически все галактики объединены в группы. К тому же, существуют галактические скопления. В которых собраны сотни систем. Помимо этого, обнаружены сверхскопления с тысячами галактик в своём составе.
Сверхскопление галактик
Галактика это связанная силой гравитации система.
По определению, галактики состоят из:
- Планет, звёзд, чёрных дыр — 1%,
- Межзвёздный газ и пыль-от 10 до 30%,
- Тёмная материя — остальная основная масса.
Но есть и свободное место в пространстве, которое называют войд. В них отсутствуют звёзды, и плотность материи менее одной десятой от характерной для Вселенной.
Войд (пустота Вселенной)
Структура галактики
Человека всегда интересовало, как устроена Вселенная. Бесспорно, структура и масштабы Вселенной удивляют и завораживают. Ведь это неимоверно красивейшее зрелище.
На самом деле, несмотря на разнообразие звёздных объединений, выделена их общая структура.
Ядро является центром. Это как сердце галактики и отдельной галактики в одном. Можно сказать, что сила галактики заключена в нём.
Структура галактики
Диск включает в себя основное количество газа, пыли и звёзд.
Балдж представляет собой часть в центре. Это внутренний и очень яркий элемент галактики.
Гало это внешняя часть сферы, которая плавно переходит от балджа.
Рукава имеются не во всех галактиках. Это структура из молодых звёзд и газа. Могут быть в разной степени закрученными.
Бар или перемычка является плотным формированием из газа и звёзд.
Свойства галактик
Сейчас, насколько это возможно изучив галактики, их разделяют на различные виды и классы.
Более того, установили взаимодействие таких космических комплексов. Они могут влиять друг на друга. Но с условием небольшого расстояния между ними. Кроме того, в зависимости от их массы и размеров.
Именно взаимосвязь между галактиками может привести к их слиянию.
Слияние двух галактик
Форма Вселенной
Вопрос о форме и размере Вселенной один из загадочных и неоднозначных. Потому как однозначного ответа просто нет. Учёные выдвигают разные гипотезы, но подтверждения им не найдено.
Разумеется, что изучение пространства продолжается. Вероятно, когда-нибудь мы узнаем, какой формы наш мир.
Предполагаемая форма Вселенной
Вселенная как живой организм, растёт и развивается. Правда, по своим правилам и законам.
Люди более или менее определили состав и физику Вселенной. К тому же, мы немного разобрались в системе и устройстве Вселенной. Но остаётся много загадок и тайн, которые, возможно, мы сможем постичь в будущем.
Источник
Как устроена Вселенная. Рассказывают физики и астрономы
С точки зрения астрономии Вселенная считается самым большим объектом, доступным для наблюдения. Фактически получается, что граница видимого космоса совпадает с границей Вселенной и все, что находится дальше, доступно лишь для теоретических изысканий физиков.
Как устроена Вселенная по данным астрономов? Наша Земля – это одна из планет Солнечной системы. Солнце находится в галактике Млечного пути, а галактика Млечного пути – в облаке других галактик. Множество облаков галактик образует структуру, называемую метагалактикой. Метагалактика занимает всю видимую область Вселенной. Поэтому Вселенная состоит из очень разреженного межзвездного газа; звезд, неравномерно распределенных в космосе и образующих скопления и галактики; планет, комет, облаков пыли и других холодных объектов, попадающих в поле тяготения звезд и звездных скоплений. Так выглядит макромир.
Но описанная выше приближенная картина того, как устроена Вселенная, не полна. В ней не учитывается, что за видимой границей космоса могут существовать иные объекты, отличающиеся от тех, что наблюдаются внутри. Дело в том, что точка зрения о бесконечности Вселенной не совсем правильна. У Вселенной должна быть какая-то граница, пусть и очень сильно удаленная. Это следует хотя бы из самой популярной теории того, как произошло рождение Вселенной – теории Большого взрыва.
Исходя из теории Большого взрыва, возникновение Вселенной обязано существованию некоего сверхплотного вещества, которое и взорвалось. В результате взрыва в первые три минуты появились все элементарные частицы Вселенной, которые группировались в более крупные образования. Но до сих пор можно наблюдать последствия взрыва: пространство Вселенной расширяется, и галактики разлетаются во всех направлениях друг от друга.
Логично предположить, что первоначальное вещество (или энергия) должно было иметь конечный объем и находиться в некоем ином пространстве, которое, возможно, существует до сих пор и находится за границей Вселенной.
То, что называется в физике бесконечностью, на самом деле, бесконечность математическая. Она возникает там, где уравнения и теория не могут описать существующее явление. Поэтому остается только строить догадки о том, как устроена Вселенная там, куда не могут заглянуть самые мощные телескопы и математический аппарат теоретиков. В частности, мы не можем знать точно, как выглядит граница Вселенной.
Физики считают, что в ответе на вопрос о том, как устроена Вселенная, должно помочь исследование элементарных частиц. Опыты показывают, что «самые элементарные» субатомные частицы ведут себя как сгустки энергии. И кроме энергии больше ничего нет. Даже пространство, которое долгое время считалось самостоятельной сущностью, теперь рассматривается как вместилище энергии. Но между элементарными частицами, например, протонами и нейтронами в ядре атома, очень большое расстояние. Поэтому с позиции микромира Вселенная выглядит как точечные энергетические сгустки, разбросанные на очень большом расстоянии друг от друга.
Источник
Естествознание.ру
Вселенная
Появление эффективных инструментов измерения и исследования космоса позволило постепенно приблизиться к ответам на самые глобальные вопросы. Как устроен весь мир? Когда появилась Вселенная? По каким законам она существует и развивается? Изучая законы Вселенной, чужие галактики, звезды и планетные системы, мы изучаем себя. Мы начинаем понимать, как родилась Солнечная система и каково ее будущее, как устроена наша планета и какова ее ближайшая судьба.
Каждая светящаяся точка галактики — звезда. Многие звезды имеют свою систему планет. Все объекты Вселенной взаимодействуют по законам Ньютона и Эйнштейна: спутники вращаются вокруг своих планет, планеты — вокруг звезд, а звезды галактик — вокруг галактических центров.
Кратко о Вселенной
- Описание: астрономическая модель мира, в котором существуют наша планета, звезда, галактика, а также все остальные планеты, звезды и галактики вместе взятые.
- Возраст: примерно 14 млрд лет.
- Размер: бесконечна (по одной из научных теорий).
Структура и объекты Вселенной
Если бы существовала возможность улететь на сверхмощном космическом корабле на достаточное расстояние от нашей Вселенной, что же мы увидели бы в иллюминаторах, оглядываясь назад? Масштабные сгустки космического газа, яркие точки на черном фоне, а также скопления этих точек, где-то редкие, где-то частые, сливающиеся в единое свечение. Разберемся, как ученые представляют себе нашу Вселенную.
Космический наблюдатель и его выводы
В 2009 г. на орбиту Земли был выведен астрономический спутник-обсерватория «Планк» с грандиозной миссией — изучить ни много ни мало строение Вселенной. В 2013 г. ученые озвучили выводы, сделанные на основе наблюдений «Планка». Эти данные очень необычны. В общей структуре массы и энергии Вселенной все звезды и планеты составляют лишь ничтожные 0,4%, еще 3,6% приходится на галактический газ и пыль. Почти полностью, на 95%, Вселенная состоит из того, что называют темной энергией и темной материей.
Такова структура всей Вселенной, как ее видят ученые-физики и астрономы из НАСА. Каждая точка — это отдельная галактика. Цветом показана яркость галактик — от голубого и синего (самые яркие) до алого и бордового (самые тусклые).
Темная энергия
Основой Вселенной является темная энергия, на нее приходится примерно 68,2% массы и энергии всего сущего. Темная энергия никак не связана с темной материей, просто ученые не очень удачно подобрали названия для этих двух субстанций. Темная энергия — это энергия, заполняющая все пространство Вселенной. Она возникла во время Большого взрыва.
Темная материя
Почему космос черного цвета? Ученые говорят, что это благодаря темной (или же черной) материи. Ею заполнено примерно 26,8% Вселенной. А черная она потому, что не испускает ни светового, ни электромагнитного излучения. Она не видна ни в одном из известных нам диапазонов. На фоне темной материи светятся космические туманности.
Созидатель и разрушитель
В чем отличие темной энергии от темной материи? Темная материя обволакивает галактики, скрепляя их своей массой. Темная энергия же постоянно и неуклонно провоцирует расширение Вселенной, то есть ее разрушение. Предполагается, что через многие триллионы лет темная энергия разорвет не только всю темную материю, но и галактики, звезды и даже планеты.
Изучение Вселенной Альбертом Эйнштейном
Величайший физик-теоретик современной науки Альберт Эйнштейн (1879-1955) известен как автор общей теории относительности, которая описывает законы существования Вселенной. Альберт Эйнштейн доказал, что гравитация возникает при деформации пространства и времени массой тела. Если представить себе пространство и время в виде плоской поверхности, то массивные тела типа Земли или Солнца образуют в них «лунки».
Изучение Вселенной Исааком Ньютоном
Исаак Ньютон (1642—1727) — великий английский физик, математик, механик и астроном. Автор закона всемирного тяготения, в котором математическими формулами описал принцип взаимодействия тел. Согласно общеизвестной легенде, закон тяготения Ньютон открыл, наблюдая падение яблока.
Галактики
Одна из точек Вселенной — галактика. Изображенная ниже галактика принадлежит к спиралевидному типу, имеются также эллиптические, неправильные и линзовидные галактики. Такова структура всей Вселенной. Каждая точка — это отдельная галактика. Цветом показана яркость галактик: от голубого и синего (самые яркие) до алого и бордового (самые тусклые).
Галактики объединяются в группы галактик, такие группы образуют скопления и сверхскопления. Последние выстраиваются в нити и цепочки.
Развитие Вселенной
- Космическое событие, согласно общепринятой теории, положившее начало всей материи и времени,— Большой взрыв. С момента этого события прошло примерно 14 млрд лет.
- Через 300 млн лет после Большого взрыва начали формироваться первые звезды, а после миллиарда лет сформировались галактики.
- Через 100 млрд млрд лет соседние галактики разойдутся на такие расстояния, что перестанут быть видимы.
- Через 100 триллионов млрд лет погаснет большая часть звезд, и во Вселенной будут преобладать черные дыры.
- Процесс образования звезд окончательно прекратится через триллион триллионов лет. Вся энергия Большого взрыва исчерпается, и во Вселенной наступит полная темнота.
Скорости и расстояния во Вселенной
Земная система измерения космических расстояний для масштабов Вселенной подходит плохо. Чтобы описать расстояния в космосе в километрах, придется оперировать числами со многими нулями: миллионами, миллиардами, триллионами (соответственно 1 000 000, 1 000 000 000 и 1 000 000 000 000). Это очень неудобно. Поэтому ученые разработали систему астрономических величин. Познакомимся с ними.
Сколько километров проходит свет за год?
Световой год (св. г.) — расстояние, проходимое светом за один земной год. Скорость света составляет немыслимую цифру 299 792 458 м/с, или 1 079 252 849 км/ч. За год свет проходит гигантское расстояние — 9 460 730 472 580 км (примерно 63 200 а. е.). Можно подсчитать, что максимальный радиус области гравитационного влияния Солнца (1) составляет примерно 2 св. г., или 125 000 а. е.
Максимальная единица измерения длины
Самая большая единица космического расстояния — парсек (пк). 1 пк = 206 265 а. е. — 3,26 св. г. К примеру, расстояние от Солнца (2) до ближайшей звезды нашей галактики, Проксима Центавра (3), составляет 1.3 пк, или 4,2 св. г., или 265 000 а. е. Звезда Солнце располагается от центра своей галактики на расстоянии приблизительно 26 000 св. лет, или около 7200 пк (4).
Несколько примеров космических расстояний
Ближайшая к нам галактика — Андромеда — находится на расстоянии 2,5 млн св. лет, или около 770 000 пк (5). Диаметр диска нашей галактики составляет 100 000 св. лет, или около 30 000 пк (6). Диаметр диска галактики Андромеда составляет 260 000 св. лет, или примерно 80 000 пк (7).
Астрономическая единица (а. е.) — это базовая единица измерения расстояний в астрономии, приблизительно равная средней дистанции от Земли до Солнца. 1 а. е. равна в точности 149 597 870 700 м, но чаще всего ее величину округляют до 149,6 млн км (8).
Быстрее пули
Живя своей обычной жизнью, мы даже не представляем, с какими поистине космическими скоростями мы передвигаемся через пространство Вселенной. Планета Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 29,78 км/с. Много это или мало? Один километр в секунду — это 3600 км/ч, то есть скорость Земли составляет 107 208 км/ч. Для сравнения: начальная скорость пули автомата Калашникова составляет 715 м/с, что равно 2574 км/ч. То есть Земля и все, что на ней расположено, включая читателя этих строк, несется вокруг звезды примерно в 40 раз быстрее пули!
Куда мы летим?
Солнечная система находится в движении относительно центра нашей галактики. Скорость составляет около 40 а. е. в год, или 200 км/с. Наша галактика также не стоит на месте, а сближается с галактикой Андромеды со скоростью 100-150 км/с. Местная группа галактик, включая Млечный Путь, движется к скоплению Девы (ближайшая к нам группа галактик) со скоростью 400 км/с.
Источник