Астрофизика и космология

Астрофизика возникла в 20 веке. Цель – изучение космической природы и отдельных объектов. Делится на практическую и теоретическую. Теоретическая подразделяется на физику звезд, солнца, планет, туманностей, космических лучей и т.д. Практическая подразделяется на астрофотометрию, астроскопию, рентгеновую астрономию и т.д.

Качественно новым открытием стал выход в космос.

Эволюционный характер науки – солнце, движение комет. Изучается космогонией (происхождение) отдельных субъектов. Эволюция Вселенной – космология.

Основные характеристики солнца:

- солнце – типичная звезда.

- среднее расстояние от Земли до Солнца – 150 млн. км. Изучают с помощью импульса (?)

1 Астрономическая единица – 1 расстояние от Земли до Солнца.

- радиус Солнца – 700 тыс. км = 110 радиусов Земли.

- масса Солнца – 2*10 в 30-ой кг = 6330 тыс ра.з больше Земли

- плотность Солнца – 1,4 гр/ см кубический = 0,25 плотности Земли

- температура поверхности Солнца – 57000 К (1 по Цельсию = 273 К). максимальная температура в центре, где происходят термоядерные реакции.

- Солнце состоит из гелия (70), водорода (29), 1% - остаточное.

- солнечное вещество ≈ плазма

Солнце при движении от центра: термоядерные процессы, зона лучистого равновесия, конвективная зона, фотосфера, протосфера, корона.

Пятна появляются, потому что существуют магнитные поля. Фотосфера выплескивает вещество – всплеск – магнитные бури.

Черные пятна существуют примерно 20 дней. Существует явление – солнечный ветер – приносит вещества, выплеснутые солнцем.

Солнечная система

Состоит из основной звезды – Солнца и планет. Первая группа – планеты земного типа – Меркурий, Венера, Земля, Марс.

2 группа – гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Радиус Юпитера в 11 раз больше радиуса Земли.

Образуются из пылегазовых облаков. Под действием силы тяжести частицы сталкиваются, образуются тела. Чем больше масса, тем больше разогрев центра. Астероиды не успели сделать это.

Астероиды – твердые каменистые объекты.

Комета состоит из твердого и жидкого веществ, подлетая к Солнцу, плавится – появляется хвост.

Основной астероидный пояс между Марсом и Юпитером, астероиды имеют неправильную форму.

6 апреля.

Квантовая механика – исследование микросистем, для которых характерно корпускулярно-волновой дуализм (особенность): частицы материи распространяются как волны, а взаимодействуют как частицы.

Формула для измерения длины волны: л (лямбда) = h/mv. Электрон 10 в минус 10 степени м..

Любое наблюдение меняет состояние микросистем - это вторая особенность. Чтобы пронаблюдать микросистему, нужно вызвать его взаимодействие с фотонами или другими микрочастицами.

Все процессы микросистемы являются принципиально случайными – еще одна (третья) особенность.

Четвертая особенность – принцип неопределенности Гейзенбергена: невозможно одновременно и точно измерить пару сопряженных величин. Символ «дельта» обозначает неопределенность. Пара энергия и время: на малых временах закон сохранения энергии может нарушаться.

Считается, что принцип неопределенности объясняет возникновение Вселенной: в самом начале Большого взрыва закон сохранения энергии нарушился, Вселенная позаимствовала энергию и начала расширяться, эту энергию она впоследствии отработала.

Законы термодинамики.

Термодинамика интенсивно развивалась в конце 18 - начале 19 веков из-за появления тепловых машин. Основные законы – начала термодинамики – подтверждаются наблюдениями, то есть эмпирически.

Первое начало термодинамики – закон сохранения энергии при ее превращении. Невозможны вечные двигатели первого рода, которые производили бы работу без затрат.

Второй закон термодинамики утверждает невозможность существования вечных двигателей второго рода, которые переводят всю энергию в полезную работу.

Энтропия – физическая величина, характеризующая меру беспорядка или хаоса. Измеряется в Дж/К (Джоуль/Кельвин). В замкнутой системе энтропии не может быть.