2015-10-22
827
| Природный объект | Состав системы | Тип дисперсной системы |
| Атмосферный воздух | Азот, кислород, углекислый газ и другие газы, пыль, микроор-ганизмы, пары воды. | Г1 – Ж2, Т2 |
| Воды мирового океана | Вода, газ, нерастворимые час-тицы, твёрдые минеральные частицы, микроорганизмы. | Ж1 – Г2,Т2 |
| Почва | Минеральные компоненты поч-вы – песок, частицы глины, ор-ганическое вещество – гумус, вода, почвенный воздух | Т1 – Ж2,Г2 |
Системная организация и эволюция Вселенной
Развитие представлений о структуре мира
Системы мира
Древний мир – Представления об устройстве мира у народов древней Индии, Китая, Египта (мир покоится ни спинах слонов, которые стоят на черепахе, плавающей в огромном океане; представления об огромной долине, стоящей на четырёх столбах, один из которых от удара хвоста дракона наклонился к востоку; и др.)
Древняя Греция – Системы мира Пифагора, Филолая, геоцентрическая система мира К. Птолемея (I в.н.э.), альтернатива гелиоцентрическая система Аристарха Самосского (III – II вв. до н.э.).
Средневековая – Гелиоцентрическая система мира Н. Коперника (XVI в.)
Европа
Настоящее время – Современные модели Вселенной
Современные модели Вселенной
Варианты решения уравнения А. Фридмана
| Значение плотности вещества Вселенной(ρВселенной) | Модель Вселенной |
| ρВселенной = ρкрит* | Неограниченное расширение, пространство описывается геометрией Евклида) |
| ρВселенной < ρкрит | Расширение сменяется сжатием до первоначального точечного состояния |
| ρВселенной > ρкрит | Неограниченное расширение пространство описывается геометрией Лобачевского) |
– Значение (критическая плотность вещества во Вселенной) по современным данным ρкрит* = 10–29 г/см3
Основные этапы эволюции Вселенной
| Космическое время | Эра | Температура Т 0К | Характерные процессы | Тип взаимодействия |
| Сингулярность | Огромна | Большой Взрыв | Суперобъединение | |
| 10–43 | Плазма | 1032 | Состояние «ложного» вакуума, неустойчивость которого привела к раздуванию Вселенной | |
| 10–35 | Эра барионов | 1028 | Окончание инфляции. Образование элементарных частиц из «ложного» вакуума. Возникновение асимметрии между материей и антиматерией. | Великое объединение |
| 10–8 | Эра адронов | 1014 | Аннигиляция протон – антипротон | Электрослабое |
| 10–4 | Эра лептонов | 1012 | Аннигиляция электрон – позитрон | |
| 1 с | Эра излучения | 3 ● 1010 | Образование протонов и нейтронов. Излучение состоит из нейтрино и фотонов | Электромагнитное |
| 3 мин | 108 | Начало нуклеосинтеза, образование ядер гелия, дейтерия, трития. | ||
| 30 мин | 105 | Рекомбинация атомных ядер | ||
| 106 лет | Эра вещества, прозрачная Вселенная | Доминирует вещество, (75 % атомов водорода, около 25 % атомов гелия остальное – все другие химические элементы) Отделение вещества от излучения |
Состав современной Вселенной
| Компоненты | Представители |
| Космические тела макроразмеров | Кометы Астероиды Планеты Звёзды |
| Диффузная материя (газопылевые туманности) | Газы (водород, гелий –99 %, другие газы менее – 1%), космическая пыль |
| Реликтовое излучение (древнее, остаточное) | Электромагнитное излучение радиодиапазона (Т – 3÷4 0К) |
Иерархия звёздных структур Вселенной
Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве, бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная имеет ячеистую структуру: галактики в ней располагаются не равномерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек. Общее количество звёзд во Вселенной оценивается в 1022,. Часть Вселенной, охваченную астрономическими наблюдениями, иногда называют Метагалактикой (радиус примерно 20 млрд. световых лет)
Скопление галактик – несколько галактик, находящиеся близко друг от друга, связаны гравитационно.
Галактика – стационарная гравитационно-связанная система, состоящая из звёзд, газа и пыли. Галактики разделены друг от друга миллионами световых лет (1 св. год = 1016м). Число звёзд в галактике ≈ 1012.
Звёздные системы – несколько звёзд разной величины, светимости (от двух до восьми) связанные между собой гравитационно и вращающиеся вокруг одного центра).
Звезда – космическое тело, в котором идут или проходили или будут идти термоядерные реакции.
Галактики – гигантские звёздные системы
| Морфологический тип (по Э. Хабблу)* | Описание | Масса (МС)** | Отличительные особенности |
| Эллиптические* | Форма размытого эллипса без резких границ и чётких деталей. От центра к краям яркость уменьшается. Астрономическое обозначение – (Е0–Е7) | 107 – 1013 | Состоят в основном из старых звёзд красного цвета, межзвёзд-ного газа; мало межзвёздного газа и молодых звёзд. |
| Спиральные* | «Нормальные спирали – по внешнему виду напомина-ют двояковыпуклую линзу. Включают в себя плоскую (диск) и сферическую (гало) составляющие. На галак-тическом диске заметен узор из двух или более спи-ральных рукавов, выходящих из центра, и централь-ная выпуклость – балдж. Обозначается (Sа Sb Sc). | 1010 – 1012 | Состоят из звёзд разного возраста есть старые, молодые, некоторого количества водорода в межзвёзд-ном газе. Молодые звёзды и газ находятся в спиральных рукавах. Балдж и гало содержат старые звёзды. |
| Спиральные с перемычкой (баром) – рукава начина-ются от звёздной перемычки (бара) в центре (SВа SВb SВc). | 1010 – 1011 | ||
| Линзовидные | Промежуточный тип между спиральными и эллипти-ческими. Имеется балдж, гало и диск, но нет спираль-ных рукаов (S0). | 1010 – 1011 | |
| Неправильные | Форма неправильная, нерегулярная. Имеют малые размеры и относительно других малую массу. Обозначается (Irr илиIr) | 106 – 108 | Содержат наибольшее из всех га-лактик количество межзвёздного газа. |
* – (МС) – масса Солнца
Примечание значительную часть от общего числа галактик составляют карликовые галактики (106 – 108 МС). Карликовые галактики как правило, имеют либо эллиптическую, либо неправильную форму, спиральных систем среди них нет.
Формирование и эволюция звёзд.
Образование звезды начинается из холодного протяжённого облака межзвёздного газа и пыли (звезды первого поколения сформированы только из водорода и гелия). За счёт гравитационного сжатия облака возникают сгустки вещества – протозвезды. Звезда считается сформировавшейся, если её температура в ядре достаточна для начала термоядерных реакций. В ходе этих реакций выделяется энергия, разогревается газ, и дальнейшее гравитационное сжатие звезды прекращается. Звезда переходит в состояние динамического равновесия, при котором давление внешних оболочек звезды уравновешивается давлением нагретого газа внутри звезды. Все характеристики звезды на этом этапе стабилизируются, звезда «садится» на главную последовательность.
В процессе термоядерного синтеза внутри звезды из водорода и продуктов его синтеза образуются химические элементы в режиме многослойного ядерного горения вплоть до железа и висмута. более тяжёлые элементы такие как уран образуются в момент вспышки сверхновых звёзд.
Характеристика звёзд
| Цвет | Температура 0К | Вещества, спектр которых наиболее интенсивен | Пример |
| Голубой | 25000 – 50000 | Ионизированный гелий | – |
| Белый | 10000 – 12000 | Водород | Сириус Вега |
| Желтый | 6000 – 8000 | Ионизированные и нейтральные металлы | Канонус, Капелла |
| Оранжевый | 4000 – 5000 | Следы оксида титана | Арктур |
| Красный | 3000 – 2500 | Интенсивные полосы оксида титана | Антарес |
| Черный | 1000 и ниже | – |
Зависимость времени жизни звезды от размеров и светимость
| Спектральный класс | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Светимость (по сравнению со светимостью Солнца) | Время гравитационного сжатия (млн. лет) | Время нахождения на главной последовательности (млн. лет) |
| В0 | 0,12 | ||||
| В5 | 6,3 | 4,5 | 1,2 | ||
| А0 | 3,2 | 2,8 | 4,1 | ||
| А5 | 1,9 | 1,5 | |||
| F0 | 1,5 | 1,25 | 4,8 | ||
| F5 | 1,3 | 1,24 | 2,7 | ||
| G0 | 1,02 | 1,02 | 1,2 | ||
| G2 (Солнце) | |||||
| G5 | 0,91 | 0,92 | 0,72 | ||
| К0 | 0,74 | 0,74 | 0,32 | ||
| К5 | 0,54 | 0,54 | 0,10 |
Солнечная система и Земля
Особенности строения Солнечной системы
Согласованность движения и вращения объектов, входящих в состав Солнечной системы:
– Практически все объекты Солнечной системы движутся по орбитам, и вращаются вокруг своих осей в одну т ту же – сторону (против часовой стрелки относительно Полярной звезды). Исключения составляют Венера, Уран, некоторые спутники Юпитера, спутник Нептуна – Тритон (вращаются по часовой стрелке вокруг оси);
– Плоскости всех планет совпадают с точностью до нескольких градусов;
– Оси вращения планет наклонены в одну сторону и почти с одинаковым углом наклона к плоскости эклиптики (исключение Уран, ось наклонена примерно на 290, поэтому эту планету называют «лежебока», то еть вращается вокуг оси как бы лёжа на боку);
– Ось вращения Солнца почти перпендикулярна усреднённой плоскости орбит всех планет;
Крайне неравномерное распределение массы и момента количества движения между объектами Солнечной системы:
– Почти вся масса Солнечной системы (99,87 %) сосредоточена в Солнце;
– Почти весь момент количества движения (98 %) приходится на планеты.
