Основні концепції космології Протягом всієї історії цивілізації людство прагне пізнати навколишній світ і зрозуміти, яке місце воно займає у Всесвіті. - презентация

1

2 Основні концепції космології Протягом всієї історії цивілізації людство прагне пізнати навколишній світ і зрозуміти, яке місце воно займає у Всесвіті. Всесвіт - найбільша матеріальна система. Її походження цікавить людей ще з давніх часів. Спочатку Всесвіт був «пустий та порожій» - так сказано в біблії. Спочатку був вакуум - уточнюють сучасні фізики. Припущення А. Ейнштейна Емпіричний закон - закон Хаббла Гіпотези Г.А. Гамова Висновки А.А. Фрідмана Реліктове випромінювання А. Пензіса і Р. Вільсона

3 Припущення А. Ейнштейна Основні положення сучасної космології - науки про будову і еволюцію Всесвіту - почали формуватися після створення в 1917 р. А. Ейнштейном першої релятивістської моделі, заснованої на теорії гравітації і претендувала на опис всього Всесвіту. Ця модель характеризувала стаціонарний стан Всесвіту і, як показали астрофізичні спостереження, виявилася невірною.

4 Важливий крок у вирішенні проблем космологічних зробив у 1922 р. професор Петроградського університету А.А. Фрідман ( ). У результаті рішення космологічних рівнянь він прийшов до висновку: Всесвіт не може, знаходиться в стаціонарному стані – він повинен розширюватися або звужуватися. Висновки А.А. Фрідмана

5 Емпіричний закон - закон Хаббла Наступний крок був зроблений в 1924 р., коли в обсерваторії Маунт Вілсон в Каліфорнії американський астроном Е. Хаббл виміряв відстань до найближчих галактик і тим самим відкрив світ галактик. У 1929 р. в тій же обсерваторії Е. Хаббл по червоному зсуву ліній у спектрі випромінювання галактик експериментально підтвердив теоретичний висновок А.А. Фрідмана про розширення Всесвіту і встановив Емпіричний закон - закон Хаббла: швидкість віддалення галактики прямо пропорційна відстані до неї, тобто V = Hr, де H - постійна Хаббла.

6 У міру розвитку природознавства і особливо ядерної фізики висуваються різні гіпотези про фізичні процеси на різних етапах космологічного розширення. Одна з них запропонована наприкінці 40 х рр.. ХХ ст. Г.А. Гамовим і називається моделлю гарячого Всесвіту. У ній розглянуті ядерні процеси, що протікали в початковий момент розширення Всесвіту в дуже щільному речовині з надзвичайно високою температурою. З розширенням Всесвіту щільне речовина охолоджувалося. Гіпотези Г.А. Гамова

7 З цієї моделі слідує два висновки: - Речовина, з якої зароджувалися перші зірки, складалася в основному з водню (75%) і гелію (25%); - В сьогоднішньому Всесвіту повинно спостерігатися слабке електромагнітне випромінювання, яке зберегло пам'ять про початковий етап розвитку Всесвіту, і тому назване реліктовим.

8 Реліктове випромінювання А. Пензіса і Р. Вільсона З розвитком астрономічних засобів спостереження, і зокрема, з народженням радіоастрономії, з'явилися нові можливості пізнання Всесвіту. У 1965 р. американські астрофізики А. Пензіас і Р. Вільсон експериментально виявили реліктове випромінювання. Реліктове випромінювання - це фонове ізотропне космічне випромінювання зі спектром, близьким до спектру випромінювання абсолютно чорного тіла з температурою близько 3 К. У 2000 р. повідомлялося: зроблено важливий крок на шляху розуміння самого раннього етапу еволюції Всесвіту. У лабораторії європейських ядерних досліджень в Женеві отримано новий стан матерії - кварк - глюонна плазма. Передбачається, що в такому стані Всесвіт перебувала в перші 10 мкс після великого вибуху. До цих пір вдавалося охарактеризувати еволюцію матерії на стадії не раніше трьох хвилин після вибуху, коли вже сформувалися ядра атомів.

9

10

11 Бельгійський астроном Жорж Ламетр, що вивчав зірки, висловив припущення, що 15 мільярдів років тому Всесвіт був маленьким і дуже щільним. Цей стан Всесвіту він назвав «космічним яйцем». Відповідно до його розрахунків, радіус Всесвіту в первісному стані був рівний 10 см, що близька за розмірами до радіуса електрона, а її щільність становила 1910 / см, тобто Всесвіт представляв собою мікрооб'єктів мізерно малих розмірів.

12 Від первісного стану Всесвіт перейшов до розширення в результаті Великого вибуху, тобто вся матерія, що входила до складу «космічного яйця», вирвалася назовні з великою швидкістю і розлетілася на всіх напрямках.

13 Сучасні галактики були фрагментами цього «яйця», що вибухнуло. Зірки галактик у свою чергу розвивалися, поки не прийняли сучасний стан. Зазвичай для визначення цього явища використовують англійський вираз Big Bang, що означає «великий вибух».

14

15

16

17 У сучасній космології поряд з гіпотезою Великого вибуху обґрунтовується інфляційна модель Всесвіту, в якій розглядається ідея творіння Всесвіту. Ця ідея має складне обґрунтування і пов'язана з квантовою космологією. У даній моделі описується еволюція Всесвіту, починаючи з моменту 10 с після початку розширення. Інфляційна модель Всесвіту Відповідно до інфляційної гіпотезою космічна еволюція в ранньому Всесвіті проходить ряд етапів.

18

19 Частина Всесвіту, доступна дослідженню астрономічними засобами, що відповідають досягнутому рівню розвитку науки, називається Метагалактики. Інакше кажучи, Метагалактика - охоплена астрономічними спостереженнями частина Всесвіту. Вона знаходиться в межах космологічного горизонту. Метагалактика являє собою сукупність зоряних систем - галактик, а її структура визначається їх розподілом у просторі, заповненому надзвичайно розрідженим міжгалактичним газом і пронизує міжгалактичними променями.

20

21 Гігантська система, що складається з скупчень зірок і туманностей, що утворять у просторі досить складну конфігурацію. За формою галактики умовно поділяються на три типи поділяються на три типи

22 Еліптичні галактики мають просторової формою еліпсоїда з різним ступенем стиснення. Вони є найбільш простими за структурою: розподіл зірочок рівномірно убуває від центру.

23 Спіральні галактики представлені у формі спіралі, включаючи спіральні гілки. Це найчисленніший вид галактик, до якого належить і наша Галактика - Чумацький Шлях.

24 Неправильні галактики не володіють вираженою формою, в них відсутнє центральне ядро.

25 Чумацький Шлях добре видно у безмісячну ніч. Він здається скупченням світяться туманних мас, що простягнулися від однієї сторони горизонту до іншої, і складається приблизно з 150 млрд. зірок. За формою він нагадує сплюснутий кулю. У центрі його знаходиться ядро, від якого відходить декілька спіральних зоряних гілок.

26

27 На відстані близько 2 млн. світлових років від нас знаходиться найближча до нас галактика - Туманність Андромеди. Яка за своєю будовою нагадує Чумацький Шлях, але значно перевершує його за своїми розмірами.

28 Наша Галактика, Туманність Андромеди разом з іншими сусідніми зоряними системами утворюють Місцеву групу галактик. На відстані близько 30 тис. світлових років від центру Галактики розташоване Сонце.

29

30 Є зірки - гіганти і надгіганти. За своїми розмірами вони перевершують Сонце. Окрім зірок гігантів існують і зірки - карлики, значно поступаються за своїми розмірами до Сонця. Розрізняють також нейтронні зірки - це величезні атомні ядра. Зірки володіють різними поверхневими температурами - від кількох тисяч до десятків тисяч градусів. Відповідно розрізняють і колір зірок. Зірки не існують ізольовано, а утворюють системи. Зірки об'єднані також у ще більші групи - зоряні скупчення.

31

32 Всі ці тіла об'єднані в одну систему завдяки силі тяжіння центрального тіла - Сонця. Сонячна система є впорядкованою системою, що має свої закономірності будови. Сонячна система являє собою групу небесних тіл, вельми різних за розмірами і фізичній будові. В цю групу входять: Сонце, дев'ять великих планет, десятки супутників планет, тисячі малих планет (астероїдів), сотні комет, незліченна безліч метеоритних тіл

33 Сонячна система утворилася приблизно 5 млрд. років тому, причому Сонце - зірка другого покоління.