2014-02-24
630
Тема 1-05-01.Космология (мегамир)
Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении и эволюции
Решение:
Космогония изучает происхождение и эволюцию отдельных небесных тел и их систем, но не Вселенной или вселенных. Космонавтика решает технические проблемы космических полетов, но не принципиальные вопросы устройства мироздания. В рамках философии возможно рациональное размышление об иных мирах, но философия – это отдельная от науки форма общественного сознания со своими методами постижения мира и человека. Она не соответствует критериям научности, принятым в естествознании, и потому, строго говоря, научной дисциплиной не является. Поэтому единственной площадкой для действительно научных дискуссий на указанную тему служит космология, которая исходно понималась как наука о происхождении, эволюции и свойствах только нашей Вселенной.
Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная
Геоцентрическая система мира Птолемея
Гелиоцентрическая система мира Коперника
|
|
|
Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная
Общая теория относительности как теоретическая основа современной научной космологии
Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества
Космологическая модель Фридмана: Вселенная нестационарна
Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах
Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)
Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них
Постоянная Хаббла
Возраст Вселенной — понятие (время, прошедшее с момента начала расширения) и современные оценки (12–15 млрд. лет)
Понятие о космологической сингулярности
Решение:
Согласно современным представлениям, расширение Вселенной происходит однородно и изотропно, то есть одинаково во всех ее частях и во всех направлениях. Скорость же расширения с течением времени менялась. В частности, сейчас Вселенная переживает эпоху перехода от расширения с замедлением к расширению с ускорением.
Решение:
Пока в молодой Вселенной было слишком горячо, атомные ядра не могли образовываться и химических элементов (то есть совокупностей атомов с одинаковым зарядом ядра) не существовало. Когда температура опустилась настолько, что стали устойчивыми сначала атомные ядра, а затем и атомы, оказалось, что успели сформироваться лишь два самых легких химических элемента – водород и гелий. Остальные элементы, до железа включительно, формировались в реакциях синтеза тяжелых ядер из более легких в недрах звезд, а еще более тяжелые – при взрывах Сверхновых, игравших роль естественных ускорителей, в которых тяжелые ядра сталкивались с образованием еще более тяжелых.
Химические реакции не могут привести к появлению новых химических элементов, поскольку затрагивают только электронные оболочки, но не ядра атомов. «Черные дыры» действительно испаряются за счет квантовых эффектов, но при этом возникает преимущественно электромагнитное излучение, а не атомные ядра.
|
|
|
Тема 1-05-02.Общая космогония (структуры мегамира)
(данная тема только для специальностей, в ГОС которых отсутствует биологический уровень организации материи)
Космогония — наука о происхождении и развитии космических тел и их систем
Основной космогонический сценарий: гравитационная конденсация рассеянного вещества
Основные методы звёздной космогонии:
- построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд
- наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции
Процессы, обеспечивающие свечение звёзд: гравитационное сжатие, термоядерный синтез, охлаждение горячих недр
Основные характеристики звёзд: спектр излучения, температура поверхности, светимость, размер, масса
Диаграмма Герцшпрунга—Рессела, основные области на ней:
- главная последовательность
- гиганты и сверхгиганты
- белые карлики
Основные этапы эволюции звезды:
- гравитационное сжатие (протозвезда)
- термоядерное «горение» водорода (звезда главной последовательности)
- потеря устойчивости после исчерпания запасов водорода в центре звезды (раздувание и сбрасывание внешних слоёв, гравитационный коллапс, вспышка Сверхновой)
Конечные стадии эволюции звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры
Солнце – нормальная звезда главной последовательности, его возраст
Солнечное излучение, солнечный ветер
Происхождение химических элементов
Тема 1-05-03. Происхождение Солнечной системы (структуры мегамира)
(данная тема только для специальностей, в ГОС которых отсутствует биологический уровень организации материи)
Состав Солнечной системы: планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы, метеороиды
Основные особенности устройства Солнечной системы:
- подавляющая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце, а не в планетах
- подавляющая часть количества вращательного движения (момента импульса) Солнечной системы принадлежит планетам, а не Солнцу
- орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости (плоскости эклиптики), совпадающей с плоскостью солнечного экватора
- все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении («прямом»)
- большинство планет вращается вокруг своих осей в том же направлении («прямом»)
- ближайшие к Солнцу планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) — сравнительно небольшие, каменистые
- более удалённые планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) — большие, содержащие много лёгких летучих веществ
Гипотеза Канта – Лапласа о происхождении Солнечной системы (гравитационное сжатие вращающейся туманности), объясняемые ею особенности устройства Солнечной системы
Современные представления о формировании Солнечной системы как сложном комплексе разнообразных процессов
