30. Гипотеза образования солнечной системы

Существует точка отсчёта возникновения вселенной. За неё принимают момент большого взрыва. До него, как предполагается, не было ни чего. Вселенная представляла собой точку 10-35 м. В момент начала своего образования вселенная была такой горячей, что материя не могла принять определённой формы. Вселенная охлаждалась по мере своего расширения . Это позволило дать начало формированию материи. Понижение температуры достигло такого уровня, при котором стало возможно объединение частиц и образование атомов. Формирование первых нейтральных атомов - очень важен, так как материя стала прозрачной для излучения. До этого времени фотоны постоянно сталкивались с частицами, воздействуя на них. Сначала образовались самые простые атомы - атомы водорода, - и только потом в ходе ядерных реакций - атомы гелия. Согласно современным научным теориям, доисторическая Вселенная содержала исключительно водород и гелий (предположительно с небольшим количеством лития). Соотношение было четким - на каждый атом гелия приходилось примерно восемь атомов водорода. В настоящее время гелия больше, кроме того, внутри звезд имеются и тяжелые элементы. После образования первых элементов в течение некоторого(доли секунды) времени во Вселенной не происходило ничего нового. Затем по мере расширения Вселенной и понижения температуры материя начала сгущаться - стали образовываться звезды и более сложные структуры, которые теории о Большом Взрыве вписывается в рамки галопирующего расширения Вселенной и позволяет нам объяснить многие данные: реликтовое теорию относительности, соотношение водорода с гелием,, плотность материи Вселенной,. Существует теория о иерархии миров. Эта теория подразумевает, что наш мир может быть составляющей частью другого. Быть “подмиром” или включать в себя множество других. Возможно так оно и есть, но из– за несовершенства нашей техники мы не можем их увидеть.

31. Основные модели и теории эволюции вселенной

1. Космологические модели Вселенной Модели Вселенной, как и любые другие, строятся на основе тех теоретических представлений, которые существуют в данное время в космологии. Современная космология возникла после появления общей теории относительности и поэтому ее в отличие от прежней, классической, называют релятивистской.

1.1 Эдвин П. Хаббл - «разбегание» Галактик. Эмпирической базой для нее послужили открытия внегалактической астрономии, важнейшим из которых, несомненно, было обнаружение явления «разбегания» галактик. В 1929 г. американский астроном Эдвин П. Хаббл (1889-1953) установил, что свет, идущий от далеких галактик, смещается в сторону красного конца спектра. Это явление, получившее название красного смещения, согласно принципу Допплера свидетельствовало об удалении («разбегании») галактик от наблюдателя. Поскольку релятивистская космология сформировалась на основе идей и принципов общей теории относительности, то на первом этапе она уделяла главное внимание геометрии Вселенной и, в частности, кривизне четырехмерного пространства - времени.

1.2 А.А. Фридман - расширение Вселенной. Следующий этап ее развития был связан с исследованиями русского ученого Александра Александровича Фридмана (1888-1925), которому удалось впервые теоретически доказать, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, не может быть стационарной, а должна периодически расширяться или сжиматься. Этот принципиально новый результат нашел свое подтверждение после обнаружения Хабблом красного смещения, которое было истолковано как явление «разбегания» галактик. В связи с этим на первый план выдвигаются проблемы исследования расширения Вселенной и определения ее возраста по продолжительности этого расширения.

1.3 Георгий А. Гамов - космологический постулат. Наконец, начало третьего периода развития космологии связано с работами известного американского физика Георгия А. Гамова (1904-1968), русского по происхождению. В них исследуются физические процессы, происходившие на разных стадиях расширяющейся Вселенной. Все эти особенности развития космологии нашли отражение в различных моделях Вселенной. Общим для них является представление о нестационарном изотропном и однородном характере ее моделей.

Нестационарность означает, что Вселенная не может находиться в статическом, неизменном состоянии, а должна либо расширяться, либо сжиматься. «Разбегание» галактик, по-видимому, свидетельствует о ее расширении, хота существуют модели, в которых наблюдаемое в настоящее время расширение рассматривается как одна из фаз так называемой пульсирующей Вселенной, когда вслед за расширением происходит ее сжатие.

Изотропность указывает на то, что во Вселенной не существует каких-либо выделенных точек и направлений, т. е. ее свойства не зависят от направления.

Однородность характеризует распределение в среднем вещества во Вселенной.

Последние утверждения часто называют космологическим постулатом. К нему добавляют также правдоподобное требование об отсутствии во Вселенной сил, препятствующих силам тяготения. При таких предположениях модели оказываются наиболее простыми. В их основе лежат уравнения общей теории относительности Эйнштейна, а также представления о кривизне пространства - времени и связи этой кривизны с плотностью массы вещества.

В зависимости от кривизны пространства различают:

* открытую модель, в которой кривизна отрицательна или равна нулю,

* замкнутую модель с положительной кривизной. Расстояния между скоплениями галактик со временем непрерывно увеличиваются, что соответствует бесконечной Вселенной. В замкнутых моделях Вселенная оказывается конечной, но столь же неограниченной, так как, двигаясь по ней, нельзя достичь какой-либо границы.

Независимо от того, рассматриваются ли открытые или замкнутые модели Вселенной, все ученые сходятся в том, что первоначально Вселенная находилась в условиях, которые трудно вообразить на Земле.

Эти условия характеризуются наличием высокой температуры и давления в сингулярности, в которой была сосредоточена материя. Такое допущение вполне согласуется с установлением расширения Вселенной, которое могло начаться с некоторого момента, когда она находилась в очень горячем состоянии и постепенно охлаждалась по мере расширения.

Такая модель «горячей» Вселенной впервые была выдвинута Г. А. Гамовым и впоследствии названа стандартной.

Известный американский астроном Карл Саган (р. 1934) построил наглядную модель эволюции Вселенной, в которой космический год равен 15 млрд. земных лет, а 1 секунда - 500 годам; тогда в земных .

В настоящее время различают четыре типа физических взаимодействий. Непосредственно мы можем воспринимать два их типа:

* гравитационные взаимодействия, т. е. силы тяготения, которые действуют на все макротела и притом на достаточно далеких расстояниях. Именно они, как хорошо известно, определяют движения планет, звезд, галактик и других космических систем;

* электромагнитные силы, которые играют решающую роль при образовании молекул, химических соединений, кристаллов и всех тел и систем, которые занимают промежуточное положение между микромиром и мегамиром, состоящим из космических объектов и систем.

Остальные два типа физических взаимодействий (ядерные и слабые) непосредственно не воспринимаются человеком, но играют существенную роль при образовании разнообразных объектов микромира.

Расширение Вселенной — явление, предсказываемое общей теорией относительности и состоящее в однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной. Экспериментально расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла(чем дальше от нас звезда, тем быстрее она удаляется.)

Другими словами, между расстояниями D до галактики скоростями их удаления V_r (разбегания) наблюдается линейная зависимость: Чем дальше от наблюдателя космический объект (галактика ,квазар), тем быстрее он удаляется.

На каждый миллион парсек расстояния до объекта его скорость убегания увеличивается приблизительно на 100 км/с.). Началом расширения Вселенной наука считает так называемый Большой взрыв.

Эффе́кт До́плера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника или приёмника.

Для волн, распространяющихся в какой-либо среде (например, звука) нужно принимать во внимание движение как источника так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн(например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, имеет значение только относительное движение источника и приёмника.

Эффект был впервые описан Кристианом Доплером в 1842году

Сущность явления

Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн (длина волны) зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемые им волны, то длина волны уменьшается. Если удаляется — длина волны увеличивается.

Наличиекрасного смещения у галактик позволяет с большой точностью определять расстояния до них. Чем сильнее смещены линии в спектре галактик, тем дальше галактика. Этот метод определения расстояний до галактик основан на хорошо известном в физике эффекте Доплера, впервые внедренном в астрономическую практику известным русским астрономомА.А.Белопольским. Допустим, имеется какой-либо источник электромагнитных колебаний. Если этот источник движется относительно наблюдателя, то частота колебаний в системе координат наблюдателя будет меняться согласно этому принципу на величину, зависящую от отношения скорости движения источника к скорости света. При удалении источника частота его излучения (колебаний) уменьшается, при приближении увеличивается.