Вселенная
Необъятность Вселенной невообразима, это огромное пространство, содержащее миллиарды галактик, каждая из которых содержит миллиарды звезд. Мы с трудом воспринимаем расстояния, связанные с этим, даже один из наших ближайших галактических соседей, Андромеда, находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет. Современный космический аппарат должен был бы путешествовать около 30 миллиардов лет, чтобы достичь его. Некоторые из самых дальних известных галактик существуют на расстоянии более 10 миллиардов световых лет от Земли.
Когда вы смотрите на звезды в ночном небе, вы смотрите в прошлое, свет от некоторых из этих звезд может занять тысячи лет, чтобы достичь нас на Земле. Имея определенное оборудование, вы можете увидеть миллионы и даже миллиарды лет истории. Мы даже можем построить картину того, как выглядела Вселенная всего через четыреста тысяч лет после Большого Взрыва. Тайны Вселенной начинают раскрываться по мере того, как новые технологии дают нам более глубокое понимание того, как она началась, как она будет развиваться и как она, в конечном итоге, закончится.
Рождение вселенной. Теория Большого Взрыва
До существования Вселенной не было ни пространства, ни времени, ни материи, а затем 13,7 миллиарда лет назад невероятно горячая точка размером меньше субатомной частицы, содержащей всю материю во Вселенной, начала расширяться с невообразимой скоростью, создавая пространство и время за триллионную долю секунды. После этого момента Вселенная продолжала расширяться, но гораздо медленнее.
В течение тысяч лет после Большого Взрыва Вселенная, намного меньшая, чем она есть сегодня, была сверхнагретым шаром плазмы, достигающим температуры 300 000 000º C. Примерно через 400 000 лет Вселенная остыла до 3 000º C, позволив ядрам водорода и гелия образовывать атомы. В этот момент Вселенная была примерно 0,001 от той, что имеем сейчас и напоминала огромную светящуюся звезду, рассеивающую видимый свет во всех направлениях.
Примерно через полмиллиарда – миллиард лет после Большого Взрыва Вселенная выросла примерно до одной пятой своего теперешнего размера. Она начала темнеть и остывать всего на несколько градусов выше абсолютного нуля, позволяя атомам в более плотных областях связываться вместе и в конечном итоге сжиматься под действием собственной гравитации. Это привело к образованию первых звезд и ядер галактик. В течение следующих 12,5 миллиардов лет Вселенная заполнилась миллиардами галактик, каждая из которых содержит миллиарды звезд, и продолжает расширяться.
Тёмная материя
Многие считают, что Вселенная состоит из галактик, звезд, планет и лун, видимых и непосредственно обнаруживаемых объектов и частиц, которые мы можем наблюдать. Это на самом деле неверно, видимая материя составляет только около 4% Вселенной. Ученые обнаружили, что существует другой тип материи, называемый темной материей, которая гораздо более распространена во Вселенной, связывая звезды и галактики вместе, составляя около 23% Вселенной.
Поскольку его название предполагает, что темная материя темна и не взаимодействует с нормальной материей, миллиарды этих частиц могут течь через ваше тело прямо сейчас. Ученые утверждают, что темная материя существует, наблюдая, как ведут себя галактики.
В Солнечной системе планета, которая находится ближе к центру, например Марс, вращается вокруг Солнца быстрее, чем планета, находящаяся дальше от центра, например Нептун. Это происходит в результате гравитационных сил, оказываемых на каждое орбитальное тело. Поскольку Солнце является самым массивным объектом в Солнечной системе, чем ближе планета, тем выше ее скорость, чем дальше она тем медленнее скорость обращения.
Это не относится к галактикам, когда мы складываем общую видимую массу галактики, скорости, с которыми движутся звезды, не имеют смысла. Большинство звезд в галактике движутся с почти постоянной скоростью. Таким образом, галактики вращаются с большими скоростями, чем гравитационные эффекты их видимой массы позволили бы. Это нельзя объяснить без гораздо большей массы, участвующей в этом процессе. Ученые полагают, что эта дополнительная масса представляет собой ореол невидимой темной материи, которая образуется вокруг галактик, удерживая их связанными вместе и вращаясь с постоянной скоростью.
Тёмная энергия
Вплоть до конца XX века считалось, что скорость расширения Вселенной должна замедляться из-за сил притяжения гравитации. Затем, в 1998 году, благодаря наблюдениям телескопа Хаббла было обнаружено, что Вселенная на самом деле расширяется быстрее, чем это было в далеком прошлом. Это неожиданное открытие потрясло мир науки, когда они попытались выяснить, что вызвало это ускоренное расширение.
Источник
Космос, звезды, вселенная.
С незапамятных времен люди смотрели на звездное небо. Звезды ассоциируются с чем-то далеким и недостижимым, но в то же время прекрасным. Однако те, кто восхищается ночным небосводом, редко осознают, что звезды, которые мы видим, являются лишь небольшой частью вселенной вокруг нас.
Теория Большого взрыва
Основной теорией создания вселенной является теория Большого взрыва. Большинство астрономов утверждают, что в далеком прошлом вся материя Вселенной была сосредоточена в одной точке. Однако около 15 миллиардов лет назад произошел сильный взрыв, в результате которого вещество начало распространяться во всех направлениях. Это вещество постепенно сформировалось в галактические скопления, галактики, звезды и другие небесные тела. Процесс эволюции Вселенной все еще продолжается, в объятиях спиральных галактик все еще есть облака пыли и газов, в которых содержится достаточно материи для формирования многих новых звезд.
Звезды – понятие, размеры
Как известно, звезда – это небесное тело, сияющее своим собственным светом. И откуда именно этот свет? Звезды сияют, потому что они горят. Внутри них атомы водорода объединяются в гелий. Эта ядерная реакция производит столько энергии, что температура внутри звезды иногда составляет миллионы градусов, что делает поверхность ярко светящейся.
Она будет излучать свет, тепло, радиоволны и другие виды радиоактивности, пока весь водород не будет израсходован. Звезды настолько далеки, что даже с помощью самого мощного телескопа они выглядят точками света. В действительности, большинство звезд имеют размеры, аналогичные размеру Солнца (то есть 1,4 миллиона километров в диаметре). Существуют и гораздо большего размера, их диаметр достигает 3000 млн. км.
Нейтронные звезды имеют диаметр всего 15 км, но они могут содержать столько же массы, сколько Солнце, они настолько плотны, что чайная ложка массы может весить несколько тонн.
Звезда – рождение, жизнь, смерть
Звезда образуется при прохождении волны давления через огромное облако межзвездного газа. Эти волны вызваны вращением галактики или взрывами далеких сверхновых. Волна сжимает газ в облако, в котором под действием силы тяжести молекулы начинают соединяться, вытягивая все больше и больше вещества из окружающей среды и создавая вращающиеся газовые шарики. В ядрах этих шариков атомы настолько сжаты, что их микроскопические ядра сталкиваются, что приводит к цепочке ядерных реакций. Энергия, которую они высвобождают, становится первым светом, излучаемым новой звездой. Как и наше солнце, каждая звезда – это горящий газовый шар, состоящий из водорода и гелия. Действие мощных гравитационных сил заставляет атомы водорода сливаться друг с другом в процессе синтеза, создавая гелий и производя огромное количество энергии. Водород потребляется в течение миллиардов лет, пока звезда не потеряет стабильность, не разрастется до размера «красного гиганта», а затем сгорит в сгоревшую звезду – «белого карлика».
Галактики
Во вселенной существует множество звездных систем, называемых галактиками. Наше солнце – одна из 200 миллиардов звезд в нашей галактике Млечный Путь. Самые большие галактики, вероятно, образовались в течение миллиарда лет после Большого взрыва, упомянутого ранее. Меньшие галактики все еще формируются.
Одна концепция предполагает, что галактики сформировались в виде газовых полос в юности Вселенной и сосредоточились на миллиардах крошечных пятен. Каждая стала звездой, и их гравитация сосредоточила их в галактиках.
Наш Млечный Путь имеет форму диска и состоит из около 100 миллиардов звезд, которые вращаются вокруг центральной точки с разными скоростями. Солнце вместе со своими планетами находится немного ближе к краю, чем центр этого диска.
Астрофизики, которые изучают энергию и вещество звезд, считают, что Млечный Путь был сформирован 7-10 миллиардов лет назад, и что Солнце – это звезда среднего возраста и было сформировано 5 миллиардов лет назад.
Кометы
Особой группой небесных тел в Солнечной системе являются кометы. Сияя ярким светом в вечернем небе, они на протяжении тысячелетий вызывали суеверный страх, предстающий предвестником страданий и катаклизма. В настоящее время кометы определяются как небольшие небесные тела в Солнечной системе с массами порядка от 1011 до 1017 кг (для сравнения, масса Земли составляет около 6×1024 кг).
Метеороиды, метеоры, метеориты
Падающие камни, сопровождаемые светящимся свечением, интересовали людей с незапамятных времен. Часто их появление на небе было связано с различными событиями, и на этом основании им позднее было придано божественное значение. Метеориты – это фрагменты метеороидов, которым удалось достичь поверхности Земли. Из нескольких сотен тонн, которые бомбят земную кору каждый год, только небольшая часть представляет собой типичные метеориты в виде больших или меньших глыб и каменных крошек. Остальная часть этой массы оседает на Земле как космическая пыль, которая обычно незаметна на поверхности нашей планеты из-за слишком большого количества осадков земного происхождения. Только в полярных регионах это можно увидеть в виде небольшого снежного покрова.
Взрывы сверхновых
В современной астрономии это одно из самых интересных явлений. Масштаб разрушений, которые они вызывают, настолько невообразимо велик, а возникающие туманности настолько интересны, что сверхновые звезды очаровывают не только ученых, но и любого, кто когда-либо слышал о них или имел возможность увидеть.
Взрыв сверхновой – это последняя стадия в жизни массивной звезды, которая в последнем пред смертном рывке выбрасывает газ в космическое пространство в качестве своей внешней оболочки. Её ядро сжимается до маленькой, но очень тяжелой нейтронной звезды. Во время взрыва звезда может увеличить свою яркость в миллионы или даже миллиарды раз, так что иногда она перевешивает яркость галактики, в которой она находится.
Похоже, что за несколько веков наблюдалось всего несколько взрывов сверхновых. Что касается самого раннего наблюдения, бесценным источником информации являются китайские летописи, содержащие точные описания неба от 200 лет. до н.э. Предыдущие материалы были уничтожены первым императором Китая в 213 году до нашей эры. Вероятно, это был самый яркий объект на ночном небе после Луны, и его видели около 20 месяцев.
Созвездия
Глядя на вечернее небо, вы можете увидеть около 6000 мерцающих звезд невооруженным глазом. Некоторые сияют более сильным светом, другие – более слабым, но все они одинаково очаровывают человека. Ученые из Александрии первыми поделили все звёзды, доступные им в северном полушарии, на созвездия. В настоящее время предполагается, что их 88. Созвездие – это область неба с условно принятыми границами.
Вселенная, хотя она и была частично открыта, все еще остается великой тайной, именно таким источником вопросов, на который нет ответа.
Сверхновая [звезда] – переменная взрывная звезда, взрыв которой может привести к увеличению яркости на 10 000 000, превышающему яркость солнца.
Взрыв сверхновой – последний этап в жизни массивной звезды. Во время взрыва звезда увеличивает свою яркость от миллиона до миллиарда раз.
Красный гигант – звезда с относительно низкой температурой и очень большим радиусом (до 100 лучей Солнца), ее масса обычно превышает 1,5 солнечной массы и не превышает ее 15 масс.
Белый карлик – звезда с высокой температурой, напоминающая Землю. Внутри её больше нет ядерных реакций, а свечение происходит за счет ранее накопленной тепловой энергии.
Нейтронная звезда – остаток (очень маленький по размеру) ядра звезды (радиус 10-15 км). Состоящий из материала, который чрезвычайно сжат.
Черная дыра – объект, в котором вещество сжимается до нулевого объема, окружен горизонтом событий (то есть поверхностью, из которой нет выхода). Черные дыры могут образовываться в результате взрыва сверхновых.
Галактика – скопление звезд и межзвездного вещества, в котором расположены Солнечная система и Млечный путь. В отличие от других галактик, ее имя пишется с заглавной буквы как имя собственное.
Солнечная система – состоит из Солнца и его восьми планет, вращающихся вокруг них и астероидов, комет, метеоров, газа и пыли, рассеянных в межпланетном пространстве.
Источник
Звезды и планеты
Чем планета отличается от звезды? Все дело в размере, составе небесных тел или же их поведении и влиянии на окружающее космическое пространство? И какой космический объект можно назвать звездой? Давайте узнаем это на примере Солнца, Земли и Солнечной системы.
В пределах Солнечной системы проживает только одна звезда – Солнце (74% водорода и 24% гелия). Показатели ее массы, давления и температурные отметки позволяют активировать процесс плавления, в котором атомы водорода трансформируются в гелий. В этот момент вырабатывается огромный энергетический всплеск. Если объект не выполняет подобных действий, то звездой не считается. Нижний рисунок показывает, что размер в космическом масштабе имеет знание. Проследите за сравнением размеров планет Солнечной системы, включая Землю, с Солнцем и более крупными звездами, вроде Сириуса, Арктура, Альдебарана, Ригель и Бетельгейзе.
Сравнение размеров планет и некоторых звезд
Большая часть планет по своему составу очень похожа на Солнце. Например, у Юпитера и Сатурна приблизительные водородно-гелиевые смеси. Но если это так, тогда почему они не вырабатывают звездный свет и вынуждены вращаться вокруг звезды? Все дело в массе. Юпитеру нужно быть в 80 раз массивнее, чтобы запустить процесс плавления.
Планеты вроде Земли совсем крошечные и представлены элементами с большой плотностью (железом, кремнием и кислородом). Газовые гиганты также могут похвастаться подобными составляющими, только в больших размерах. Например, в ядре Юпитера есть скалистый шар в 14-18 раз крупнее нашей планеты.
А что с орбитами планет и звезд? Тут все просто, пока не сталкиваешься с вариантами двойных или даже многократных звезд, где существует общий центр тяжести. Более того, планеты также бывают двойными и вращаются вокруг друг друга, а затем совершают обороты вокруг звезды.
Источник