2. Майбутня доля Всесвіту

Спостереження показали, що Всесвіт у великому масштабі однорідний, це значно спрощує його математичне моделювання. Математичні моделі Всесвіту приводять до висновку, що його подальша доля залежить від середньої густини його речовини р. Особлива роль на лежить параметру р – критичній густині речовини.

Якщо р > р , то розширення Всесвіту колись зміниться його стисненням. Тоді червоні зміщення ліній у спектрах галактик зміняться на фіолетові, оскільки віддалі між галактиками почнуть зменшуватись. У такій моделі Всесвіт пульсує: досягнувши найбільших розмірів, знову стискається. Він замкнений, це означає, що світловий промінь, відлетівши у зоряні простори, має зрештою повернутися в місце старту.

Якщо р < р , то Всесвіт відкритий, нескінченний і його розширення триватиме вічно.

Значення критичної густини Всесвіту визначається сталою Габбла, яку точно знайти не дуже просто. Нині вважають Н = 75 км/с*Мпк, р_кр=10^–29г/см³.

Визначити справжню середню густину речовини Всесвіту ще складніше. З астрономічних спостережень випливає, що середня густина усієї видимої речовини – зір, пилу, міжзоряного газу та випромінювання – не перевищує 10 % критичної густини. Але, крім цього, у Всесвіті існує загадкова невидима або темна речовина, яка нічим не виявляє себе, окрім гравітації. Вчені припускають, що її маса значно перевищує масу видимої речовини. Темна речовина, що заповнює Всесвіт, отримала назву «прихована маса». Як виміряти масу «прихованої» речовини – найважливіша проблема космології. Тому поїш що питання про майбутнє Всесвіту залишається відкритим.

Існує ще одна проблема – проблема горизонту. Вік Всесвіту залежно від прийнятого значення сталої Габбла становить 12–15млрд років. Будь-який інформаційний сигнал не може передаватися швидше за швидкість світла. Тому «скінченний» вік Всесвіту зумовлює його «скінченні» розміри.

де r_в — відстань, з якої інформація може дійти до спостерігача за час, що минув від початку розширення Всесвіту. Його називають габблівським радіусом або абсолютним горизонтом.

Але реальний Всесвіт безмежний. Якщо спостерігач буде рухатись, то його спостережуваний «горизонт» буде відсуватись усе далі й далі. Спостерігаючи найвіддаленіші галактики, ми зазираємо у їх минуле.

3. Життя у Всесвіті

Немає нічого більш хвилюючого, ніж пошуки життя і розуму у Всесвіті. Унікальність земної біосфери і людського інтелекту кидає виклик нашій вірі в єдність природи. Людина не заспокоїться, доки не розгадає загадку свого походження. На цьому шляху три сходинки: відкрити таємницю народження Всесвіту, розв'язати проблему походження життя і зрозуміти природу розуму.

Життя – це високоорганізований стан речовини, здатний до самовідтворення за допомогою певним чином кодованих молекул і до обміну з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією. Поки що нам відома одна форма життя – білкова – і лише одне місце у Всесвіті, де існує життя, – планета Земля.

Для виникнення життя необхідна певна кількість фізичних параметрів, які, з точки зору земної біології, сприяють його розвитку. Планети повинні бути не меншими від Марса, щоб могли утримувати повітря і випари води біля своєї поверхні, але не такими великими, як Юпітер і Сатурн, протяжна атмосфера яких не пропускає сонячних променів до поверхні. Головні параметри: стабільність випромінювання зорі; певна відстань планети від світила, що забезпечує комфортну для життя температуру; колова форма орбіти планети, яка можлива лише в околі поодинокої зорі. Такі умови мають близько 1 % зір Галактики. Найбільше підходять зорі головної послідовності спектральних класів від F5 до К5, але не будь-яких з них, а лише зоря другого покоління, збагачені тими хімічними елементами, які необхідні для біосинтезу, – вуглець, кисень, азот, сірка, фосфор.

На жаль, невідомо, де саме шукати активну біосферу в інших планетних системах. Але якщо десь життя досягло розумної форми і створило технічну цивілізацію, подібну до земної, то можна намагатися вступити з нею в контакт. Наприклад, уже понад 100 років Землю покидають радіохвилі штучного походження, а останні 50 років – дуже потужні сигнали наших телевізійних передавачів та радарів, які можна легко зареєструвати із сусідніх зір. Це стосується також і потужних лазерних імпульсів, що посилають у космос. За цими ознаками можна шукати інші технічно розвинуті цивілізації: потужний радіомаяк або лазерний «прожектор» можна помітити з дуже великих відстаней. На цьому шляху виникають дві проблеми: в яку точку простору направити антену й на яку частоту настроїти приймач.

Спостереження розпочались 1960 року, їх виконав Френсіс Дрейк (проект ОЗМА). Потім пошуки сигналів позаземних цивілізацій продовжив проект SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligent – «Пошук позаземних цивілізацій»), було вивчено тисячі зір на різних частотах, сигнали розумних істот не виявлено. 1992 року Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору (НАСА) розпочало новий проект СЕРЕНДИП (SERENDIP: Search for Extraterrestrial Radio Emission from Nearby Developed Intelligent Populations – «Пошук позаземного радіовипромінювання від сусідніх розвинутих цивілізацій»). Особливість цього проекту – багатоканальні приймачі, які прослуховують космічний простір не на одній частоті, а одразу на кількох мільйонах частот, перекриваючи широкий діапазон радіохвиль.

Було розроблено штучну мову (лінкос) для космічних послань, які були б зрозумілими живим істотам.

Чотири зонди покинули межі Сонячної системи: «Піонер–10, –11» (1972–1973 pp.) та «Вояжер–1, –2» (1977 p.), всередині яких містилися послання з візитною карткою землян у вигляді зашифрованих малюнків, записаних звуків, коротких привітань 58 мовами народів світу, досягнень музичної культури (Бах, Моцарт, Бетховен та ін.). Отримають чи ні послання брати за розумом у безмежному космічному просторі, сказати важко. Але це лише один із кроків, які люди почали робити в пошуках життя і розуму у Всесвіті, і тепер вони вже не зупиняться, доки не знайдуть їх.

Отже, ми існуємо у Всесвіті, властивості і закони якого уможливлюють формування живих організмів. Ми ведемо пошуки життя собі подібних у межах нашого Всесвіту. Можуть існувати інші всесвіти, де діють інші фундаментальні закони, і можливе існування принципово інших форм життя. Шляхи пізнання безмежні, як безмежний простір, у якому ми існуємо.

Запитання для самоконтролю.

1. Назвіть основні стадії розвитку Всесвіту?

2. Майбутня доля всесвіту?

3. Наукові дослідження Френсіса Дрейка?

Теми рефератів з астрономії

1. Астрономія і життя людини.

2. Славетні астрономи минулого.

3. Із чого складається Всесвіт?

4. Астрономія в Україні.

5. Наука астрономія та поза науковий міф астрологія.

6. Як виникли назви сузір’їв?

7. Координати на Землі і на небі.

8. Як люди вимірюють час?

9. Календарі народів Європи, Близького та Далекого Сходу.

10. Життя і наукова діяльність М. Коперника.

11. Життя і наукова діяльність Й. Кеплера.

12. Життя і наукова діяльність І. Ньютона.

13. К.Е. Ціолковський – засновник теоретичної космонавтики.

14. Життя й діяльність Ю.В. Кондратюка.

15. С.П. Корольов – засновник практичної космонавтики.

16. Ю.О. Гагарін – перший космонавт планети Земля.

17. Космічна держава Україна.

18. Г. Галілей – засновник телескопічної астрономії.

19. Телескопи минулого, сучасного та майбутнього.

20. Утворення спектрів небесних тіл.

21. Астрономічні обсерваторії світу та України.

22. Планета людей – Земля.

23. Екологічні загрози сучасності та шляхи їх подолання.

24. Затемнення. Коли й чому вони відбуваються?

25. Вивчення та засвоєння Місяця людиною.

26. Що ми знаємо про найближчу до Сонця планету Меркурій?

27. Венера. Чому її назвали ім’ям богині кохання і чи відповідають умови на цій планеті її назві?

28. Марс і проблеми життя на ньому в художній літературі та науці.

29. Юпітер – велетень серед планет.

30. Сатурн і його родина.

31. Уран і Нептун: схожість і відмінність між ними.

32. Найдальша з планет – Плутон.

33. Супутники Марса (від Дж. Свіфта до наших днів).

34. Родина супутників Юпітера.

35. Назви супутників планет та походження цих назв.

36. Астероїди. Історія відкриття та вивчення.

37. Комети. Історія наукових поглядів на них.

38. Сонце – джерело життя на Землі.

39. Вплив сонячної активності на життя людства.

40. Життя зір: від народження до кінцевих стадій еволюції.

41. Чорні діри: що це таке і чи існують вони?

42. Галактика Чумацький шлях та її устрій.

43. Види галактик.

44. Як і чому розширюється наш Всесвіт?

45. Пошуки життя у Всесвіті.

Перелік питань для складання семестрового заліку з предмету «Астрономія»

1. Що є предметом вивчення астрономії? Л4(ст.5)

2. У чому полягає особливість астрономії як науки? Л5(ст.8–9)

3. Назвіть імена видатних астрономів. Л4(ст.6–8)

4. У чому полягає практичне застосування астрономії?Л4(ст.11)

5. Що таке сузір'я і скільки їх налічується на небі Землі? Л3

6. Що таке видима зоряна величина? Л5 (ст.19–20)

7. Що таке небесна сфера? Л4 (ст.13)

8. Які основні точки і лінії небесної сфери вам відомі? Л4(ст.14)

9. Які системи небесних координат вам відомі? Л5 (ст.24–26)

10. Дайте визначення координат другої екваторіальної системи. Л5 (ст.25)

11. Як за виглядом зоряного неба і його обертанням встановити, що ви прибули на Північний полюс Землі? Л3

12. Чим відрізняється добовий рух зір для спостерігача, що знаходиться на екваторі і в середніх широтах? Л3

13. Екліптика, характерні точки. Зодіакальні сузір'я. Л5(ст.31)

14. Видимий рух Місяця. Л5(ст.36)

15. Які вам відомі фази Місяця? Л5 (ст.37)

16. Охарактеризувати сонячні та місячні затемнення. Л5(ст.38–41)

17. Що таке нижні і верхні планети? Л5(ст.42–44)

18. Зобразіть графічно перший та другий закони Кеплера. Л4(ст.29–30)

19. Запишіть математичний вираз третього закону Кеплера та поясніть його зміст. Л4(ст.31)

20. Що таке перша і друга космічні швидкості?Л4 (ст.38)

21. Що таке зоряний час, зоряна доба? Л5 (ст.29–30)

22. За яким принципом виконано поділ земної кулі на годинні пояси? Л3

23. Які типи календарів ви знаєте? Л4 (ст.24–25)

24. За якими характеристиками найбільш чітко виділяються дві групи планет Сонячної системи? Л4 (ст.49)

25. Які оболонки Землі вам відомі? Дайте коротку характеристику.Л5(ст.68–70)

26. У чому полягає подібність і несхожість планет земної групи? Л5 (ст.75)

27. Чому дорівнює сонячна доба на Меркурії, Венері, Марсі? Л3

28. Що таке парниковий ефект, чому на Венері він виявляється сильніше, ніж на Землі?Л5 (ст.78–79)

29. Чи існують на поверхні Марса канали у земному розумінні цього слова? Л5 (ст.79–85)

30) Поясніть, чим саме несхожі між собою планети–гіганти й планети земної групи? Л3

31) Яка природа Великої Червоної Плями в атмосфері Юпітера? Л5 (ст.87–91)

32) Що вам відомо про природу кілець Сатурна? Л4 (ст.67)

33) Чи є кільця Сатурна особливістю лише цієї планети? Л3

34) До якої групи належить Плутон? Л4 (ст.69)

35) Що таке малі тіла? Л5 (ст.96)

36) Поясніть природу комет. Л4 (ст.82–83)

37. Що таке метеор? Що означає вислів «падаюча зоря»? Л4 (ст.80)

38) Поясніть походження метеорних потоків.Л5 (ст.105)

39) Яким чином Землі загрожують астероїди? Л4 (ст.79)

40) Назвіть основні фізичні характеристики Сонця, як зорі (радіус, маса, температура, світність). Л4 (ст.85)

41) Назвіть складові внутрішньої будови Сонця. Л4 (ст.86–87)

42) Що вам відомо про хімічний склад Сонця? Л5 (ст.114)

43. Яким чином енергія з сонячного ядра потрапляє на поверхню Сонця? Л4 (ст.88–89)

44. Що таке пульсар? Л5 (ст.138)

45. Поясніть природу нейтронної зорі. Л4 (ст.103)

46. Поясніть природу чорної діри. Л5 (ст.143–144)

47. Які туманності за природою вам відомі? Л5 (ст.151–155)

48. Охарактеризуйте будову та структуру нашої Галактики. Л4 (ст.107–109)

49. Чому місце Сонця в нашій Галактиці вважається привілейованим? Л3