Космические объекты
Многообразие космических тел во Вселенной
Вселенная огромна. Ее размеры не может представить человек. Большую часть вселенной заполняет вакуум, однако в космосе еще присутствуют небесными телами т.е. астрономическими объектами. Хоть многие небесные тела имеет сферическую форму, они очень отличаются друг от друга. Все они имеют разные размеры, разные характеристики и свои особенности.
Звезды
Чаще всего, смотря в небо ночью, мы видим именно их. — это огромные раскаленные газовые шары. Самая ближайшая звезда к нам (не считая Солнце) — Проксима Центавра. Расстояние от нас до нее — 39 900 000 000 000 км. Далековато.
Но что насчет нашего светила?
Солнце
- Солнце находится от Земли примерно на расстоянии 149,6 млн км.
- Оно имеет масу, составляющую 99,86% все массы Солнечной системы.
- Звезда прожила уже половину жизни, ее возраст — 4,57 млрд. лет
- Человечество использует энергию, в 6000 раз меньшую энергии, поступающей от солнце на земную поверхность
Виды звезд
Существует много типов звезд. Все звезды начинают свой путь с газовых облаков, существующих в межзвездном пространстве.
Желтый карлик
Красный гигант
Это огромные звезды, они больше обычных звезд в сотни раз. Самые большие становятся красными супрергигантами. Поверхность звезды расширяется и остывает, из за чего она имеет красный или оранжевый цвет.
Белый карлик
Некоторые красные гиганты под конец своей жизни выделяют часть своей материи в космос и превращаются в белых карликов. Они представляют собой оставшееся от прошлой звезды ядро, плотное и горячее. Определенное время белый карлик светится, а после превращается в черного карлика.
Коричневый карлик
Если протозвезда (звезда-детеныш, еще не зародившаяся звезда) не достигнет критической массы, чтобы превратиться в полноценную звезду, она светится недолгое время (ее маса примерно составляет 0.1 массы Солнца) и превращается в коричневого карлика. Хоть они не излучают ни света, ни тепла их относят к звездам. Они имеют массу, слишком маленькую для звезд, но слишком большую для планет.
Цефеиды
Это звезды с «пульсирующей», непостоянной светимостью. Чаще всего они меняют ее в начале своей жизни и в конце. Изменение светимости может происходит как от изменений внутри звезды, так и от внешних факторов.
Сверхновые
Рождаются из за взрыва огромных звезд. Вспышки сверхновых — большие сгустки энергии, отправляемые изредка сверхновыми.
Черные дыры
Хоть и имеют такое название, представляют собой сферический объект. Образуются при смерти сверхновых или других больших звезд. Когда плотность звезды становится такой большой, что ее гравитация не отпускает свет. Такие объекты и есть черные дыры.
Пульсары
Их рождение тоже связано с смертью Сверхновой, но только в данном случае она взрывается. Образуется очень плотный объект, но недостаточно плотный, чтобы быть черной дырой. Пульсары вращаются очень быстро, испуская гамма-лучи с двух полюсов. Он чем-то напоминает маяк: гамма-лучи то появляются, то пульсар поворачивается другой стороной. Создается такое впечатление, что он мигает.
Нейтронная звезда
Вообще, нейтронная звезда — это пульсар, только более уплотненный. Но иногда их объединяют в один вид. Гравитация сделала нейтронную звезду настолько плотной, что она в основном состоит из нейронов, спресованных настолько, что не составляют обычное вещество в нашем понимании.
Двойные звезды
Они представляют собой две звезды, связанные между собой гравитационно, вращающиеся по замкнутым орбитам вокруг одного центра масс. Примерно половина всех звезд вселенной имеют пару.
Экзопланеты
Это планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Чаще всего они похожи на Юпитер или Сатурн, на Землю похожих планет очень мало. У многих планет не так уж и много отличий от других, но у некоторые очень сильно отличаются от своих братьев.
Например, пульсарная планета, расположенная на орбите вокруг пульсара. Или планета-океан, полностью покрытая водой (ну, или почти полностью). Найдено несколько планет-сирот, которые существуют вне какой-либо звездной системы.
Планета TrES-2b отражает менее 1% света, попадаемого на нее. Из-за этого она очень темная.
Планета Метузела имеет возраст, три раза больший возраста Земли. Мертузела сформировалась всего через миллиард лет после большого взрыва. Ранее считалось, что планета не может существовать более 13 миллиардов лет, но Мертузела опровергла это предположение.
55 Cancri вдвое превышает Землю, при это полность. состоит из алмазов. Учитывая недавнюю стоимость алмаза, 55 Cancri стоит 26.9$ нониллионов.
Глизе 436 b полностью состоит из раскаленного льда. Сильная гравитация планеты не дает молекулам воды испариться и покинуть поверхность.
CoRoT-7 b — планета, на которой с одной стороны температура превышает 4000 градусов по Фаренгейту, а с другой стороны очень холодно. Из-за необычной атосферы, там идут каменные дожди.
Туманности
Туманности — огромные пылевые и газовык облака. Обычно в них рождаются звезды. Существует несколько типов туманностей.
Эмиссионная туманность
Туманность с необычным свечением. Здесь активно происходит звездообразование.
Отражательная туманность
Она почти полностью состоит из водорода и пыли. Поэтому весь свет, попадающий сюда, отражается и посылается к звездам. Часто эмиссионные туманности смешиваются отражательной туманностью.
Темная туманность
В отличие от отражательной туманности, темная туманность вообще не пропускает свет, так как состоит из пыли и холодного газа. Звезды внутри нее не виды.
Планетарная туманность
Обычно туманности — места рождения звезд. Но планетарную туманность порождают сами звезды при смерти.
Остаток сверхновой звезды
Это туманность появляется при взрыве сверхновой. Обычно, неподалеку от этой туманности находятся остатки звезды-родителя.
Галактики
Космические системы, состоящие из пыли, газа, звезд и звездных систем. В наблюдаемой части вселенной 100 миллиардов галактик. Обычно в центре галактики находится черная дыра.
Виды галактик
Спиральные
Спиральная галактика — галактика с плоским диском, выпуклым центром и спиральными рукавам. Наша галактику (Млечный путь) спиральная. Они имеют такуют форму, благодаря скорости движения — 100 км/c.
Эллиптические
Галактики в форме эллипса, т.е. круглые, но немного вытянутые. Могут быть вытянуты настолько сильно, что напоминают сигарету. Здесь обычно находятся старые звезды.
Неправильные
Галактики, которые нельзя отнести ни к спиральным, ни к эллиптическим. Они имеют необычную, странную форму. Чаще всего из-за контактирования с другими космическими объектами.
Источник
Конспект урока Строение Солнца. Эволюция звезд, или биография Вселенной. Галактики, туманности и черные дыры. Классификация Галактик. Современная картина мира.
Просмотр содержимого документа
«Конспект урока Строение Солнца. Эволюция звезд, или биография Вселенной. Галактики, туманности и черные дыры. Классификация Галактик. Современная картина мира.»
Тема: Строение Солнца. Эволюция звезд, или биография Вселенной. Галактики, туманности и черные дыры. Классификация Галактик. Современная картина мира.
Цели урока: повторить материал о нашей Галактике, дать представление о многообразии галактик во Вселенной.
Познакомить с объектами открытыми за пределами нашей Галактики, познакомиться с их видами. Сравнить их с нашей Галактикой.
Развить интерес к астрономии, как материалистической науке о Вселенной.
Воспитывать гордость, патриотизм, как первооткрывателей в изучении космического пространства.
I. Организационный момент. Приветствие.
II. Проверка домашнего задания(фронтальный опрос).
Подняв глаза в осеннюю безлунную ночь, мы увидим необычное красивое зрелище. Что мы увидим? И что вы можете сказать о нём?
Мы начали с вами разговор о Галактике, о нашей Галактике. А что входит в нашу Галактику? (Звёзды и звёздные скопления, туманности, космические лучи, магнитные и гравитационные поля)
Что вы можете сказать о строении Галактики? И что и ней происходит?
III. Тест «Наша Галактика»
IV. Новая тема (презентация)
Открытие других галактик.
Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика – Млечный Путь – также достаточно велика: ее масса равняется приблизительно двумстам миллиардам масс Солнца. Самые маленькие галактики содержат в миллион раз меньше звезд.
Предполагают, что современные галактики образуются в результате слияния и объединения своеобразных строительных блоков из звезд, газа и пыли. По одной из гипотез галактики образуются слиянием таких блоков из гигантских сверхскоплений, меньших по количеству звезд и размерам, чем обычные галактики, но больших, чем обычные скопления. Космическим телескопом им. Хаббла обнаружены большие концентрации таких галактик на далеких расстояниях. Спектральные наблюдения на десятиметровом телескопе им. Кека на Гавайских островах также позволили доказать, что галактики формируются из более мелких скоплений (блоков). Многообразие форм галактик поражает.
В 1784 году французский астроном Шарль Мессье составил первый каталог из 108 туманных объектов, доступных для наблюдений на инструментах того времени. Только 11 объектов из этого каталога оказались газовыми туманностями, остальные – шаровыми и рассеянными скоплениями и галактиками. И тем не менее только в двадцатых годах XX века американский астроном Эдвин Хаббл, наблюдая за цефеидами в туманности Андромеды, пришел к выводу, что она внегалактический объект, и доказал существование галактик.
Эта классификация отражает не только особенности их видимой формы, но и свойства входящих в них звезд. Эллиптические галактики состоят из очень старых звезд, в неправильных галактиках основной вклад в излучение дают звезды, существенно моложе Солнца, а в спиральных галактиках характер спектра выдает присутствие звезд всех возрастов.
Эллиптические галактики составляют примерно 25 % от общего числа галактик высокой светимости. Такая галактика выглядит как сфера или эллипсоид, диск в ней практически полностью отсутствует. Эллиптические галактики, как и сферические компоненты у галактик других типов, почти лишены межзвездного газа (не считая разреженного и очень горячего газа, заполняющего всю галактику), а следовательно и молодых звезд.
Звезды эллиптических галактик обращаются вокруг центра галактики очень медленно (скорость вращения обычно не превышает нескольких десятков км/с). Таким образом, эллиптические галактики – это системы с низким удельным моментом импульса.
Существует промежуточный тип между спиральными и эллиптическими – это линзовидные галактики. У них есть гало и диск, но нет спиральных рукавов.
В 1845 году английский астроном лорд Росс обнаружил целый класс «спиральных туманностей». Природа этих туманностей была установлена лишь в начале XX века. Было доказано, что спиральные туманности – это огромные звездные системы, похожие на нашу Галактику и удаленные от нее на миллионы световых лет. С тех пор их и стали называть галактиками.
Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу. В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Центральная часть диска, которая видна как вздутие, называется балджем. Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль.
При исследовании неба с помощью телескопов обнаружено множество галактик неправильной, клочковатой формы. Около половины вещества в них – межзвездный газ. Подобные галактики называются неправильными. К этому классу относятся около 5 % всех галактик.
Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака. Они хорошо видны в Южном полушарии невооруженным глазом как два туманных облака, подобно Млечному Пути. Свет от Большого Магелланового Облака идет к нам 170 тысяч лет, от Малого – 200 тысяч лет.
Встречаются среди галактик и карликовые, которые не вписываются в классификацию Хаббла. Они в десятки раз меньше по размерам обычных галактик. Выделено 4 типа подобных образований: карликовые эллиптические , карликовые сфероидальные, карликовые неправильные. Галактик со спиральными ветвями среди карликов не встречается. Скорее всего, для образования спиралей нужен массивный звездный диск, а масса карликовых галактик недостаточна для этого
В середине XX столетия крупные телескопы выявили, что 5–10 % от общего числа галактик имеет весьма странный, искаженный вид, так что их трудно классифицировать по Хабблу. Иногда такие галактики окружены светящимся гало либо связаны звездной перемычкой. Иногда от галактик на сотни тысяч световых лет отходят длинные хвосты. В некоторых системах обращает на себя внимание сложный характер внутреннего движения межзвездного газа.
Первым, кто стал изучать взаимодействия близких галактик и составил каталог из тысяч взаимодействующих галактик, был Борис Воронцов-Вельяминов.
Если галактики в своем движении близко походят друг к другу, то они могут испытывать сильное гравитационное взаимодействие на расстоянии, даже не соприкасаясь. При взаимном проникновении галактики могут даже слиться друг с другом за несколько сотен миллионов лет.
В галактике М64 слились две дисковые спиральные галактики с разным направлением вращения. В итоге возник газопылевой диск, вращающийся в направлении, противоположном вращению звездного диска
Наша Галактика также захватывает карликовую галактику, находящуюся на расстоянии всего в 60 тысяч световых лет. Через сотню миллионов лет звезды этой карликовой галактики станут звездами нашей Галактики. Магеллановы Облака также разрушаются, находясь неподалеку от нашей Галактики. По подсчетам астрономов в ближайшие 10 миллиардов лет Млечный Путь полностью поглотит все вещество Магеллановых Облаков.
Звездный «каннибализм» – обычное явление в жизни галактик. Процессы поглощения галактик не сопровождаются катастрофическими звездными столкновениями, так как межзвездные расстояния очень велики по сравнению с размерами самих звезд. Однако процесс звездообразования может стать более эффективным, так как формируются массивные облака газа и под действием гравитации их скорости возрастают.
В 1960 году ученые обратили внимание на звездообразные объекты, источники мощного радиоизлучения. После анализа спектров этих источников установили, что они находятся на расстоянии более миллиарда световых лет. Подобные объекты были названы квазарами (сокращение от «квазизвездный радиоисточник»). Красное смещение квазаров намного больше красного смещения обычных звезд и близких галактик.
Размеры квазаров не превышают нескольких световых дней, то есть 10 13 –10 14 м. Мощность излучения квазаров превышает мощность Солнца в триллион раз
В настоящее время есть гипотеза, что квазары – ядра далеких галактик на стадии необычно высокой активности, когда их излучение столь велико, что «забивает» излучение самой галактики. До сих пор непонятно, как формируются активные ядра галактик. Почему в одних галактиках основная энергия ядра выделяется в форме оптического и инфракрасного излучения, в других – в форме радиоволн и потоков релятивистских частиц (в этом случае галактика называется радиогалактикой), а в третьих, внешне таких же галактиках, активность ядра остается очень слабой (к последним относится и наша Галактика).
Характерной особенностью излучения активных ядер галактик является их высокая мощность и переменность, происходящая на самых различных масштабах времени – от нескольких десятков часов до нескольких лет (в рентгеновском диапазоне спектра – вплоть до нескольких минут). Она свидетельствует о чрезвычайной компактности источника излучения.
Активные галактики составляют примерно 1 % от общего числа спиральных галактик.
Активные галактики можно обнаружить по переменности их блеска.
В настоящее время общепризнано, что в центре некоторых активных галактик находится сверхмассивная черная дыра. Различие в излучении активных и спокойных галактик связано с разным характером падения вещества на сверхмассивные черные дыры в их ядрах. В активных галактиках много газа, поэтому в них мощные аккреционные диски.
V. Обобщение по уроку. Выставление оценок.
Источник