Концепции современного естествознания: конспект лекций.
3. Мегамир.
Если микромир – это мир тех объектов, которые не подходят под единицы измерения человека, макромир – это мир объектов, которые сопоставимы с единицами измерения человека, то мегамир – это мир объектов, которые несоизмеримо больше человека.
Проще говоря, вся наша Вселенная – это мегамир. Ее размеры огромны, она безгранична и постоянно расширяется. Вселенную заполняют объекты, которые значительно больше нашей планеты Земля и нашего Солнца. Нередко бывает, что разница между какой-либо звездой за пределами Солнечной системы в десятки раз превосходит Землю.
Исследование мегамира тесно связано с космологией и космогонией.
Наука космология является очень молодой. Она родилась сравнительно недавно – в начале ХХ в. Можно выделить две главные причины рождения космологии. И, что интересно, обе причины связаны с развитием физики:
1) Альберт Эйнштейн создает свою релятивистскую физику;
2) М. Планк создает квантовую физику.
Квантовая физика изменила взгляды человечества на структуру пространства-времени и структуру физических взаимодействий.
Также очень важную роль сыграла теория А. А. Фридмана о расширяющейся Вселенной. Эта теория очень недолго оставалась недоказанной: только в 1929 г. ее доказал Э. Хаббл. Вернее, он не доказывал теорию, а обнаружил то, что Вселенная действительно расширяется. Причем следует отметить, что в то время причины расширения Вселенной установлены не были. Они были установлены гораздо позже, в наши дни. Они были установлены тогда, когда к ранней Вселенной применили результаты, полученные посредством изучения элементарных частиц в современной физике.
Космогония. Космогония – это раздел науки астрономии, который изучает происхождение галактик, звезд, планет, а также других объектов. На сегодня космогонию можно разделить на две части:
1) космогония Солнечной системы. Эту часть (или вид) космогонии по-другому называют планетной;
2) звездная космогония.
Во 2-й половине ХХ в. в космогонии Солнечной системы утвердилась точка зрения, согласно которой Солнце и вся Солнечная система образовались из газо-пылевого состояния. Впервые такое мнение было высказано Иммануилом Кантом. В середине ХVIII в. Кант написал научную статью, которая называлась: «Космогония, или попытка объяснить происхождение мироздания, образование небесных тел и причины их движения общими законами развития материи в соответствии с теорией Ньютона». Молодой ученый захотел написать эту работу, потому что он узнал: Прусская академия наук предложила конкурс на аналогичную тему. Но Кант не смог собраться с духом и издать свой труд. Спустя какое-то время он пишет вторую статью, которая называлась: «Вопрос о том, стареет ли Земля с физической точки зрения». Первая статья была написана в сложное время: Иммануил Кант уехал из родного Кенигсберга, пытаясь подработать домашним учителем. Не получив ничего ценного (кроме своих познаний), Кант возвращается домой и в 1754 г. издает эту статью. Обе работы позже были объединены в единый трактат, который был посвящен проблемам космологии.
Теорию Канта о происхождении Солнечной системы в дальнейшем стал развивать Лаплас. Француз подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности, учел основные характерные черты Солнечной системы.
Источник
Макроструктура вселенной кратко естествознание
5.3. структура вселенной
Глядя на усыпанное звездами небо, человек приходит в восторг, не оставаясь равнодушным к созерцаемому. «Открылась бездна, звезд полна. Звездам числа нет, бездне – дна» – эти прекрасные строки М.В. Ломоносова, написанные на заре зарождения русской поэзии, образно и наиболее полно отражают первое впечатление, которое испытывает человек, любуясь очаровательной картиной звездного неба. Про звезды сложено множество стихов, песен. Звезды и бескрайнее небесное пространство всегда притягивали и притягивают всех: и самого обыкновенного человека, и поэта, и ученого. Но для ученых, естествоиспытателей звездное небо – не только предмет восторга и наслаждения, но и интересный, неисчерпаемый объект исследований.
В ясную погоду в безлунную ночь невооруженным глазом можно насчитать на небосводе до трех тысяч звезд. Но это лишь небольшая часть тех звезд и других космических объектов, из которых состоит Вселенная. Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развитиянауки, называется Метагалактикой. По-другому, Метагалактика – охваченная астрономическими наблюдениями часть Вселенной. Она находится в пределах космологического горизонта.
Структура Вселенной – предмет изучения космологии – одной из важных отраслей естествознания, – находящейся на стыке многих естественных наук: астрономии, физики, химии и др. Главные составляющие Вселенной – галактики, представляющие собой громадные звездные системы, содержащие не менее 100 млрд. звезд. Солнце вместе с планетной системой входят в нашу Галактику, наблюдаемую в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит разреженный газ и космическую пыль.
Млечный Путь хорошо виден в безлунную ночь. Он кажется скоплением светящихся туманных масс, протянувшимся от одной стороны горизонта до другой. Наблюдая Млечный Путь в телескоп, мы обнаруживаем, что он состоит из множества звезд. По форме он напоминает сплюснутый шар, заполненный 150 млрд. звезд, В центре его находится ядро, от которого отходит несколько спиральных звездных ветвей, что придает нашей Галактике спиральную форму. Наша Галактика чрезвычайно велика: от одного ее края до другого световой луч путешествует около 100 тыс. земных лет. Большая часть ее звезд сосредоточена в гигантском диске толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра Галактики расположено наше Солнце.
Основное «население» Галактики – звезды. Мир звезд необыкновенно разнообразен. И хотя все звезды – раскаленные шары, подобные Солнцу, их физические характеристики различаются весьма существенно. Есть, например, звезды гиганты и сверхгиганты. По своим размерам они значительно превосходят Солнце. Объем одной из звезд в созвездии Цефея больше объема Солнца в 14 млрд. раз. Если бы эту громадную звезду можно было бы поместить на место Солнца в центре нашей планетной системы, то не только Земля, но и орбиты более далеких планет – Марса, Юпитера, даже Сатурна – оказались бы внутри такого сверхгигантского шара.
Кроме звезд-гигантов существуют и звезды-карлики, значительно уступающие по своим размерам Солнцу. Известны карлики, которые меньше Земли и даже Луны. Вещество их отличается чрезвычайно высокой плотностью. Так, если из материала одного из наиболее плотных белых карликов можно было бы изготовить гирю, равную по размерам обычной килограммовой гире, то на Земле такая гиря весила бы 4 тыс. т.
Еще большей плотностью обладают нейтронные звезды. Поперечник такой звезды, состоящей главным образом из ядерных частиц – нейтронов, составляет всего около 20–30 км, а средняя плотность вещества достигает 100 млн. т/см3. По существу нейтронная звезда – это громадное атомное ядро. Существование нейтронных звезд было теоретически предсказано еще в 30-х годах. Однако обнаружить их удалось в 1967 г. по необычайному импульсному радиоизлучению. Нейтронные звезды быстро вращаются, и радио-луч каждой вращающейся звезды регистрируется радиотелескопом как импульс радиоизлучения. В этой связи нейтронные звезды подобного типа называются пульсарами. Большинство пульсаров излучает в радиодиапазоне от метровых до сантиметровых волн. Они иногда называются радиопульсарами. Пульсары в Крабовидной туманности и ряд других излучают, кроме того, в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах.
Звезды обладают различными поверхностными температурами – от нескольких тысяч до десятков тысяч градусов. Соответственно различен и цвет звезд. Сравнительно «холодные» звезды – с температурой около 3–4 тыс. градусов – красного цвета. Наше Солнце, поверхность которого «нагрета» до 6 тыс. градусов имеет желто-зеленый цвет. Самые горячие звезды – с температурой, превосходящей 12 тыс. градусов, – белые и голубоватые.
Во Вселенной наблюдаются вспышки новых и сверхновых звезд. Такие звезды в некоторый момент времени в результате бурных физических процессов неожиданно увеличиваются в объеме, «раздуваются», сбрасывают свою газовую оболочку и в течение нескольких суток выделяют чудовищное количество энергии – в миллиарды раз больше, чем излучает Солнце. Затем, исчерпав свои ресурсы, они постепенно тускнеют, превращаясь в газовую туманность. Так на месте сверхновой звезды образовалась Крабовидная туманность. Она является мощным источником излучения, что свидетельствует о происходящих внутри нее интенсивных процессах.
Звезды, составляющие Галактику, движутся вокруг ее центра по очень сложным орбитам. С огромной скоростью – около 250 км/с – движется в мировом пространстве и наше Солнце, увлекая за собой свои планеты. Солнечная система совершает один полный оборот вокруг галактического центра за 180 млн. лет.
Ближайшие к нашей Галактике звездные системы удалены от нас на расстояние около 150 тыс. световых лет. Они видны на небе Южного полушария как маленькие туманные пятна. Впервые их подробно описал спутник и биограф Магеллана Пигафетт во время знаменитого кругосветного путешествия. Они вошли в историю естествознания под названием Магеллановых облаков – Большого и Малого. Радиоастрономические исследования последних десятилетий показали, что Магеллановы облака – это своеобразные спутники нашей Галактики: они обращаются вместе с ней вокруг своего центра.
На расстоянии около 2 млн. световых лет от нас находится ближайшая к нашей Галактике – Туманность Андромеды. Туманность Андромеды по своему строению напоминает нашу Галактику, но значительно превосходит ее по своим размерам. Подобно нашей Галактике, Туманность Андромеды имеет спутников – две эллиптические туманности, состоящие из огромного числа звезд.
По форме и строению различают эллиптические, спиральные, шаровые и неправильной формы галактики. Почти четверть всех изученных галактик относятся к эллиптическим. Плотность распределения звезд в них равномерно убывает в направлении от центра. Самые яркие в них звезды – красные гиганты. Одна из типичных спиральных галактик показана на рис. 5.2. К ним относится наша Галактика, Туманность Андромеды и многие другие. Галактика неправильной формы не имеет центральных ядер; закономерность распределения звезд в них пока не обнаружена. В созвездии Центавра наблюдается шаровая галактика, являющаяся источником радиоизлучения.
Наша Галактика, Туманность Андромеды вместе с другими соседними звездными системами образуют Местную систему галактик. Bee состав входит 16 галактик. Поперечник ее равен 2 млн. световых лет. Звездные острова, галактики – типичные объекты Вселенной. К настоящему времени известно множество галактик во всех участках небесной сферы.
Содержание
Читать: Аннотация
Читать: Предисловие
Читать: Часть i. естествознание и современный мир
Читать: Глава i. естествознание и окружающий мирЧитать: 1.1. роль естествознания в формировании профессиональных знанийЧитать: 1.2. естествознание в изменяющемся миреЧитать: 1.3. фундаментальные и прикладные проблемы естествознанияЧитать: 1.4. естествознание и математикаЧитать: 1.5. развитие естествознания и антинаучные тенденцииЧитать: 1.6. естествознание и нравственностьЧитать: 1.7. рациональная и реальная картина мираЧитать: 1.8. естественно-научные и религиозные знанияЧитать: Контрольные вопросыЧитать: Глава ii. естественно-научное познание окружающего мираЧитать: 2.1. естественно-научное познание — процесс постижения истиныЧитать: 2.2. формы естественно-научного познания Читать: 2.3. методы и приемы естественно-научных исследованийЧитать: 2.4. научное открытие и доказательствоЧитать: 2.5. эксперимент — основа естествознанияЧитать: 2.6. современные средства естественно-научных исследованийЧитать: 2.7. важнейшие достижения современного естествознанияЧитать: Контрольные вопросы
Читать: Часть ii. фундаментальные законы и концепции естествознанияЧитать: Глава 3. фундаментальные принципы и законыЧитать: 3.1. физика — фундаментальная отрасль естествознанияЧитать: 3.2. концепция атомизма и универсальность физических законовЧитать: 3.3. фундаментальные взаимодействияЧитать: 3.4. концепции материи, движения, пространства и времениЧитать: 3.5. принцип относительности и инвариантностьЧитать: 3.6. свойства пространства, времени и законы сохраненияЧитать: 3.7. фундаментальные законы ньютона Читать: 3.8. статистические и термодинамические свойства макросистемЧитать: 3.9. термодинамические законыЧитать: 3.10. электромагнитная концепцияЧитать: 3.11. корпускулярно-волновые свойства света Читать: Контрольные вопросыЧитать: Глава 4. атомный и нуклонный уровни организации материиЧитать: 4.1. эволюция представлений о строении атомовЧитать: 4.2. постулаты бораЧитать: 4.3. корпускулярно-волновые свойства микрочастиц Читать: 4.4. вероятностный характер микропроцессов Читать: 4.5. элементарные частицыЧитать: 4.6. строение атомного ядраЧитать: 4.7. ядерные процессыЧитать: 4.8. перспективы развития физики микромира Читать: Контрольные вопросы
Читать: Часть iii. естественно-научные концепции развитияЧитать: Глава 5. концепция развития и эволюция вселеннойЧитать: 5.1. сущность концепции развитияЧитать: 5.2. эволюция вселеннойЧитать: 5.3. структура вселеннойЧитать: 5.4. средства наблюдения объектов вселеннойЧитать: 5.5. проблема поиска внеземных цивилизацийЧитать: 5.6. солнечная система — часть вселенной Читать: 5.7. земля — планета солнечной системыЧитать: Контрольные вопросыЧитать: Глава 6. эволюция естественно-научных знаний о веществеЧитать: 6.1. развитие химических знанийЧитать: 6.2. управление химическими процессамиЧитать: 6.3. синтез химических веществЧитать: 6.4. современный катализЧитать: 6.5. образование земных и внеземных веществЧитать: 6.6. природные запасы сырьяЧитать: 6.7. органическое сырьеЧитать: 6.8. новые химические элементы и изотопы Читать: 6.9. перспективные химические процессыЧитать: 6.10. синтетические материалыЧитать: 6.11. традиционные материалы с новыми свойствамиЧитать: 6.12. перспективные материалыЧитать: Контрольные вопросыЧитать: Глава 7. биосферный уровень организации материиЧитать: 7.1. основополагающие жизненные системыЧитать: 7.2. равновесие биохимических процессовЧитать: 7.3. носитель генетической информацииЧитать: 7.4. генетические свойстваЧитать: 7.5. белки — основа живых систем Читать: 7.6. строение и разновидности клетокЧитать: 7.7. современное представление о происхождении жизниЧитать: 7.8. предпосылки эволюционной идеиЧитать: 7.9. эволюция жизниЧитать: 7.10. растительный и животный мирЧитать: 7.11. человек — феномен природыЧитать: 7.12. жизнеобеспечение человекаЧитать: 7.13. продление жизни организмаЧитать: 7.14. формирование ноосферыЧитать: Контрольные вопросы
Читать: Часть iv. естественно-научные основы современных технологий, энергетики и экологииЧитать: Глава 8. концепции развития современных технологий и энергетикиЧитать: 8.1. развитие технических средств информационных технологийЧитать: 8.2. современные средства накопления информации Читать: 8.3. мультимедийные системы и виртуальный мирЧитать: 8.4. микро- и наноэлектронная технологииЧитать: 8.5. лазерные технологииЧитать: 8. 6. современные биотехнологииЧитать: 8.7. генные технологииЧитать: 8. 8. проблемы клонированияЧитать: Контрольные вопросыЧитать: глава 9. естественно-научные проблемы энергетикиЧитать: 9.1. современное представление об энергии Читать: 9. 2. преобразование и потребление энергии Читать: 9.3. эффективность производства и потребления энергииЧитать: 9.4. тепловые электростанцииЧитать: 9.5. повышение эффективности энергосистем Читать: 9.6. гидроисточники и геотермальные источники энергииЧитать: 9.7 гелиоэнергетикаЧитать: 9.8 энергия ветраЧитать: 9.9. атомная энергетикаЧитать: 9.10. особенности развития отечественной энергетикиЧитать: 9.11. энергии мирового океанаЧитать: 9.12. энергетика будущегоЧитать: Контрольные вопросыЧитать: Глава 10. естественно-научные аспекты экологии Читать: 10.1. глобальные катастрофы и эволюция жизниЧитать: 10.2. биосфера и предотвращение экологической катастрофыЧитать: 10.3. природные катастрофы и климатЧитать: 10.4. парниковый эффект и кислотные осадки Читать: 10.5. сохранение озонового слояЧитать: 10.6. водные ресурсы и проблемы их сохраненияЧитать: 10.7. потребление энергии и среда нашего обитанияЧитать: 10.8. радиоактивное воздействие на биосферу Читать: 10.9. естественно-научные проблемы защиты окружающей средыЧитать: Контрольные вопросыЧитать: Глава 11. гармония трудовой деятельности людей и природыЧитать: 11.1. обновление энергосистемЧитать: 11.2. промышленность, автотранспорт и окружающая средаЧитать: 11.3. города и природаЧитать: 11.4. решение проблем утилизацииЧитать: 11.5. перспективные материалы, технологии и окружающая средаЧитать: Контрольные вопросы
Читать: заключение
Читать: словарь специальных терминов
Читать: Указатель имен
Источник