
НОЗы
.pdf
Вопросы к экзамену по НОЗам
1.Система наук о Земле.
К геосферам Земли относятся: литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера. Геосферы Земли - следствие развития как планеты. После образования твёрдой оболочки Земли её охлаждении появилась в жидком виде вода и стала формироваться гидросфера. В атмосфере появился кислород, что дало толчок заложению жизни на Земле. Каждая из выше названных геосфер не может существовать отдельно. Все геосферы находятся во взаимосвязи и взаимообусловленности.
В основе модели лежит соподчинение геосфер по соотношению массы и времени их образования. Согласно основному, принципы причинности в этом взаимодействии большая система «управляет» меньшей. Наиболее «могущественной» системой является космос во всём многообразии воздействия его на Землю. Из этой модели следует, что эндогенные факторы Земли являются доминирующими для внешних оболочек, и являются следствием взаимодействия Земли с космосом.
Науки о земле
Астрономия |
Геологические |
Физико-географические науки |
Социально- |
и |
|
|
географические науки |
космология |
|
|
|
|
геодезия (форма почвы и высоты |
климатология |
география |
|
поверхности) |
метеорология (прогноз погоды) |
промышленности |
|
минералогия (минералы и их свойства) |
океанология |
география с/х |
|
петрология (наука о горных породах ) |
гляциология (ледники) |
география транспорта |
|
литология (залегание горных пород) |
гидрология (воды суши) |
география населений и |
|
геотектоника (наука о литосферных |
криолитология (вечная мерзлота) |
послений |
|
плитах и их движении) |
биогеография |
политическая |
|
вулканология |
(распротранённость |
география |
|
гидрогеология (внутренние воды) |
растительных и животных |
медицинская |
|
паленонтология (вымершие формы) |
царств) |
география |
|
геология полезных ископаемых |
ландшафтоведение |
(распространение |
|
геофизика (поля земли) |
почвоведение |
заболевания от |
|
геохимия (распространённость и |
региональная география |
условий) |
|
миграция хим элементов) |
палеография (география |
|
|
инженерная геология (своство пород и |
прошлых веков) |
|
|
грунтов для строительства) |
геоморфология (рельеф Земли) |
|
2.Происхождение Вселенной и Солнечной Системы
Было несколько предпосылок для формирования идеи о происхождении вселенной. 1917 г. А. Эйнштейн - релятивистская теория (общая теория относительности). 1922 г. А. Фридман доказал математически, что Вселенная изменяется.
1929 г. Эрнст Хабблэффект красного свечения - удаление галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием. Идея расширяющейся вселенной; вывод о множестве галактик. 1948 г. Григорий Гамов - идея образования Вселенной в результате большого взрыва. Эту теорию дополнили Алан Вуд и Стейнхарт, советский физик Александр Линдальн.
Основное положение: наша Вселенная началась с горячего Большого взрыва 13.7–13.8 млрд лет назад и с тех пор расширяется и охлаждается. Она эволюционировала от бесформенной смеси элементарных частиц к современному высокоструктурированному космосу.
1 микросекунда - определяющий период, когда вещество стало доминировать над антивеществом, зародилась структура будущих галактик и их скоплений и возникла темная материя - неизвестное вещество, удерживающее эту структуру. Будущее Вселенной определяется тёмной энергией - неизвестная форма энергии, которая служит причиной ускорения космологического расширения, начавшегося несколько млрд лет назад.
Этапы формирования Вселенной:
Этап |
Время |
Характеристика |
Начало. |
10-33 |
Вселенная в самом начале находилась в сингулярном состоянии. |
Инфляционный |
сек |
Сингулярность - точечный объем с бесконечной плотностью. Все известные |
период |
|
законы физики не работают, нет понятия пространства и времени. В этом |
|
|
состоянии имелся “виртуальный вакуум” и виртуальные частицы находятся в |
|
|
равновесном состоянии. По неизвестным причинам вакуум пришел в |
|
|
возбужденное состояние, частицы стали реальными, возникло сильнейшее |
|
|
напряжение, отрицательное давление такой величины, что оно вызвало |
|
|
безудержное и стремительное расширение Вселенной - Большой взрыв. |
|
|
За это время размеры Вселенной увеличились в 1050 раз. К концу фазы |
|
|
инфляции Вселенная была пустой и холодной, но по какой-то причине |
|
|
Вселенная вдруг стала горячей и с этого момента начинается эволюция |
|
|
Вселенной. |
Адронная эра |
10-7 сек |
Температура понижается. Кварки сливаются в адроны, важнейшие - протоны и |
|
|
нейтроны. Число частиц чуть больше числа античастиц. Такая зарядная |
|
|
симметрия привела к появлению вещества |
Лептонная эра |
1 сек |
Температура ещё уменьшилась. Лептоны участвовали в образовании протонов |
|
|
и нейтронов. Образование реликтового излучения. |
Фотонная эра |
1 млн |
Температура повышается до 3 тысяч Кельвинов. Происходит первичный |
|
лет |
нуклеосинтез - соединение протонов и нейтронов; нейтронов меньше в 8 раз - в |
|
|
атомные ядра. К концу этого процесса вещество Вселенной состояло на 75% из |
|
|
протонов и 25% ядра гелия. |
Медленное |
500 |
|
остывание и |
тыс. |
|
расширение |
лет |
|
Структурная |
1–3 |
Спустя 1 млрд лет от образования Вселенной стали появляться галактики и |
самоорганизация |
млрд |
звёзды. В настоящее время состав Вселенной: 71,5% тёмная энергия, 24% |
Вселенной |
лет |
темная материя, 4,0% - газ, 0,5% - звезды и планеты. |
Первое условие появления галактик во Вселенной - образование случайных скоплений и сгущений вещества в однородной Вселенной.
Второе условие - малые возмущения вещества. Процесс: в расширяющейся Вселенной участки среды с большей плотностью расширяются медленнее, чем Вселенная в целом. В какой-то момент времени они совсем перестают расширяться, их масса 1015-1016 масс Солнца. Под действием гравитации эти участки начинают сжиматься анизотропно. Исходные объекты - кубы, а затем сжимаются в пластинку. Эти пластинки уплотняются, пересекаются и в процессе их взаимодействия образуется ячеисто-сетчатая структура, где стенками огромных пустот служат пластинки. Каждая пластинка - сверхскопление галактик и имеет уплощенную форму. Кроме того, внутри себя они одновременно фрагментируются на звёзды.
Образование солнечной системы Солнечная система образовалась около 5 млрд лет назад. Гипотеза Альвена и Аррениуса - сначала
возникло первичное тело (звезда), а к нему из другого газопылевого облака притянуло материал извне для образования вторичных тел.
Солнечная система начала формироваться 4,54–5 млрд лет назад. Молодое Солнце обладало мощным магнитным полем, которое чуть-чуть не доходило до орбиты Меркурия, его окружала сверхгигантская корона, выбросы которой достигали орбиты современного Плутона. Токи в них оценивались в сотни млн ампер и более, это способствовало стягиванию плазмы в узкие каналы. В них возникали разрывы и пробои, откуда разбегались мощные ударные волны, в результате плазма сверхкороны становилась неоднородной и неравномерной. Когда молодое солнце начало своё прохождение через газопылевое облако мощное гравитационное воздействие звезды стало притягивать поток газовых и пылевых частиц, послуживших материалом для образование вторичных тел. Поступавшие нейтральные частицы в-ва, под действием гравитации падали к центральному телу, но попадая в сверхкорону, ионизировались и в зависимости от химического состава тормозились на разных расстояниях от солнца. В итоге выделились 3–4 концентрические области, плотность частиц, в которых примерно на семь порядков превышало их плотности в промежутках (ныне планеты земного типа, гиганты, планеты между марсом и юпитером, также за Нептуном). Формирование такого протопланетного диска шло в течении 100 тыс. лет. В последующие 2 млн лет формируется планетезималей, а за линией льда планеты гиганты: Юпитер и Сатурн. В дальнейшем спустя 100 млн лет формируются планеты земной группы, а ионизированный газ сдувает лёгкие частицы и формирует планеты гиганты. 3,9 млрд лет назад структура солнечной системы стабилизировалась в том виде, в котором сейчас наблюдается.
3. Земля – планета Солнечной Системы. Строение, происхождение.
История/Происхождение
Земля начала формироваться из протопланетного облака 4,54 млрд лет назад. В этом облаке лёгкие и тяжёлые элементы в результате действие силы тяжести разделились: тяжёлые начали опускаться к будущему центру планеты, выдавливая на поверхность более лёгкие элементы – гравитационная дифференциация. Во время опускания потенциальная энергия тяжёлых элементов уменьшалась - увеличилась кинетическая энергия, это привело к нагреву нашей планеты до 1200 С. Космос охладил облако из лёгких элементов, превращая слой из расплава в твёрдое вещество, так сформировалась земная кора. Та область, где гравитационная дифференциация продолжилась и сохранилась высокая температура стало современной мантией. Магнитное поле Земли появилось по мере роста жидкого железного ядра и возникновения в нём интенсивной конвекции. Окончательное формирование магнитного поля произошло 3,3 млрд лет назад после выделения внутреннего твёрдого ядра.
Первичная Земля оказалось с Луной приливными взаимодействиями. Луна определила наклон оси вращения Земли и обусловила климатическую зональность.
После образования земного ядра (на границе архея и протерозоя) дальнейший рост Земли происходил уже более спокойно и равномерно по тектоново-магматических циклам, которых насчитывают около 14. Последний – самый мощный, наблюдался 2,6 миллиарда лет назад, в ходе которого литосферные плиты перемещались со скоростью 2–3 метра в год.
Поверхность Земли на ранних этапах была окутана плотной углекисло-азотной атмосферой с давлением 4–5 атмосфер, температурой +30–+100°С. Возник первый неглубокий мировой океан, дно которого было покрыто базальтами и серпентенитом. В раннем протерозое произошло насыщение первичной водой этого слоя, это привело к снижению давления СО2 в первичной атмосфере, а в дальнейшем к резкому снижению температуры на поверхности Земли. Появление кислорода и озонового слоя в атмосфере способствовало формированию биосферы.
История Гидросферы Молодая Земля была лишена гидросферы. Гидросфера появилась благодаря дегазации Земли за счёт
излива на её поверхность мантийных расплавов, которые попав в условия с минимальным давлением вскипали и выделяли летучие вещества, в том числе пары воды. Чем сильнее нарастали конвективные явления в мантии, тем чаще и в большей массе извергались на поверхность Земли потоки магмы и тем больше становился объём первоначально неглубокого океана. Наибольший приток воды происходил 2,6 млрд лет назад. А 2,2 млрд лет назад стала быстро опускаться (это примерно середина современного океана).
История Атмосферы
4–4,7 миллиарда лет назад Земля уже обладала атмосферой. В этот период началась активная
дегазация Земли и происходит увеличение углекислого газа и азота по сравнению с более ранними этапами. Атмосфера была крайне разряженной, до 90% - СО2, 7% - азот, остальные – аммиак. Давление – до 4 атмосфер. В дальнейшем происходила замена углекислого газа на кислород.
Насыщение серпентинового слоя океанической коры водой сопровождалось связыванием углекислого газа в карбонаты. Обеднение атмосферы СО2 привело к резкому снижению приземной температуры, а именно снизилась с +90 до +60, сопровождалось это грандиозным оледенением. В дальнейшем ведущую роль приобретают фотосинтезирующие организмы. Не весь кислород переходил непосредственно в атмосферу: его мощным поглотителем являлось свободное железо. Оно исчезло из мантии Земли около
600 миллионов лет назад. Таким образом, выход кислорода из литосферы и гидросферы
благоприятствовал быстрому развитию многоклеточных организмов.
Строение Земли
Информацией о внутреннем строении Земли послужили сейсмические волны. Выделяют 2 типа сейсмических волн:
1.Быстрые продольные p-волны. При распространении р-волн горные породы испытывают сжатие и растяжение, т. е. смещение частиц среды идет вдоль направления волны. Р-волны проходят в
твердых и жидких телах.
2.Медленные поперечные s-волны. Распространяются в твердых телах, при прохождении поперечных волн колебания идут под прямым углом к направлению распространения волны.
Земная кора. Твердая, разделяется на 3 типа:
Тип |
Характеристика |
Материковая |
Мощность 30-40км до 70км в горах. |
|
Верхний слой представлен осадочными породами мощностью 10–15 км. Скорость р- |
|
волн – 1,5–5 км/с. |
|
Слой гранитных пород – мощность 10–20 км, плотность увеличивается 2,5–2,7г/см3, |
|
скорость волн – 6 км/с. |
|
Граница Конрада: увеличение скорости р-волн. |
|
Самый верхний – базальтовый слой: плотность 3,3 г/см3, мощность, скорость 6–6,6 |
|
км/с |
Океаническая |
Мощность 5–7 км. |
|
Верхний осадочный, толщина несколько сотен метров. |
|
Базальтовый – 4–7 км. |
Кора переходных |
Занимает промежуточное место между материковой и океанической, характерна для |
областей |
окраинных морей, где присутствуют архипелаги островов. |
После земной коры идет граница Мохоровичича. Располагается на глубине 30–70 км, либо 5–7 км. Здесь происходит резкое изменение скорости сейсмических волн, а именно р-волны – с 7 км/с до 13,6 км/с; s-волны – с 3,7 до 4,5 км/с.
Мантия занимает 83% общего объема планеты и около 60% ее массы. По хим. составу мантия является алюмосиликатом. По физических характеристикам мантия делится на верхнюю и нижнюю.
Верхний слой мантии более тугоплавкий, где сосредоточены очаги сейсмической активности – астеносфера. Идет до глубины 2800–2900 км.
Граница Гутенберга. Расположена на глубине 2700–2800 км. Резкое снижение скорости р-волн до 8 км/с, s-волны отсутствуют.

Ядро занимает 17% объема и 33% ее массы. Подразделяется на внешнее ядро, состоящее из железа, и внутреннее – из никеля. Внешнее ядро – жидкое, внутреннее – твердое. Во внешнем ядре скорость р- волн увеличивается до 11 км/с, s-волны не проходят.
Средний химический состав Земли.
Самый распространенный элемент – железо 37%, кислород – 28,5; кремний – 14,5%; магний – 11%; никель – 3%.
Наличие разных типов земной коры обусловлено различиями в развитии отдельных частей планеты и их возрасте. Океаническая кора возникла за счет внедрения магмы по разломам между континентами.
Вматериковой коре преобладают силикаты, наличие которых обусловлено большим количеством пород гранитного состава. В океанической коре больше кальция и магния, что связано с жизнедеятельностью гидробионтов.
Основные планетарные структуры Земли материки и океаны.
Материковое. В пределах материков выделяют крупные структуры второго порядка (макроформы): складчатые пояса (горные хребты, плоскогорья, долины крупных рек) и платформы. Горные хребты состоят из отдельных гор, плоскогорья - из холмов и ровных участков (мезоформ). Микроформы — различные рытвины, воронки, бугры — повсеместно встречаются на более крупных формах. Платформы — это устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры обычно двухъярусного строения: нижний, образованный древнейшими породами называют фундаментом, верхний, сложенный преимущественно осадочными породами более позднего возраста осадочным чехлом. Возраст платформ оценивают по времени формирования фундамента. Участки платформ, где фундамент погружен под осадочный чехол, называют плитами (например, Русская плита) Места выхода на дневную поверхность пород фундамента платформы называют щитами (например, Балтийский щит).
Океаническое.
Шельф, или материковая отмель - прилегающая к берегу плоская или немного наклонная подводная часть, глубина не превышает 200 метров, a ширина может быть различной. Шельф занимает около 9% площади, это самая продуктивная часть, так как именно здесь добывается 90% морепродуктов и многие полезные ископаемые в первую очередь нефть и природный газ.
Материковый склон — это часть океанического дна, лежит ниже границы шельфа до глубин в 2000 метров, имеет крутые склоны в 1520°, а иногда и до 40%. Материковый склон сильно расчленен ступенями и боковыми ложбинами, на нем встречаются котловины и возвышенности. Материковый склон занимает 12% площади Мирового океана, продуктивность ниже, чем у шельфа. Растительный мир беден из-за недостатка света, животные ведут придонный образ жизни.
Ложе океана. Оно располагается на глубине от 2500 до 6000 метров занимает 3/4 площади Мирового океана. Продуктивность самая низкая, климатические особенности (сильная соленость) не позволяют
развиваться здесь богатому животному и растительному миру. Ложе океана имеет сложный рельеф. Срединно-океанические хребты – это форма ложе океана. Это крупнейшие формы рельефа дна Мирового океана, образующие единую систему горных сооружений, более 60000 км. Относительная высота 3–4 км, ширина до 2000 протяженностью. Вдоль оси поднятия обычно проходит разлом, представляющий собой M. ущелье. Оно делит поднятие на две части, склоны которого круто обрываются к ущелью и полого в сторону ложа океана. На дне ущелья обнаруживаются излияния базальтовой магмы, горячие источники («черные курильщики»), а на склонах хребтов располагаются вулканы. Где вершины океанических хребтов выходят на поверхность, образуются острова (Исландия). Есть в океане и отдельные горные хребты (хребет М.В.Ломоносова в Северном Ледовитом океане)
Всамой высокой центральной части вдоль гребней (Гребень хребта — это линия, вытянутая в продольном направлении, разделяющая хребет на два склона.) тело хребта прорезают так называемые рифтовые ущелья (Рифтовые ущелья (рифты) — это крупные тектонические разломы в земной коре) с высокой степенью сейсмической активности.
Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов («чёрные курильщики») —
действующие на дне океанов многочисленные источники, приуроченные к срединноокеаническим хребтам. Гидротермальные Источники являются своеобразными «оазисами жизни» в глубинной афотической зоне океана (Афотическая зона — глубинная водная толща водоёма, характеризующаяся отсутствием солнечного света), существующих не на основе фотосинтеза, а хемосинтеза хемосинтезирующих бактерий. Это среда обитания необычных биологических сообществ.
Между подводными хребтами простираются обширные глубоководные котловины (более 4000 метров). Рельеф их дна выровнен морскими отложениями. В основном поверхность котловин мелкохолмистая.
4.Методы изучения Вселенной.

Астрономические наблюдения – самый главный инструмент для исследования вселенной в ее текущем состоянии. С помощью земных и космических телескопов можно изучать звезды, планеты, галактики и другие объекты внутри и за пределами нашей галактики. Кроме того, наша солнечная система может быть изучена с помощью зондов и оборудования, отправленных на другие планеты и их спутники. Астрономы исследуют различные волны, чтобы понять, что происходит на больших расстояниях в пространстве.
Особенности Астрономических наблюдений:
1.Наблюдения пассивны и иногда требуют очень длительных сроков. Мы не можем активно влиять на небесные тела и проводить эксперименты с ними.
2.Мы наблюдаем положение небесных тел и их движения с Земли, которая сама находится в сложном движении.
Методы |
Характеристика. Особенности |
Метод оптический |
Изучение Вселенной при помощи телескопа, который является главным инструментом |
|
астрономических исследований. |
|
Расшифровка спектра помогает: |
|
а) Изучить химический состав космического объекта. Каждому химическому элементу |
|
соответствуют определенные спектральные линии. |
|
б) Определить температуру источников излучения, т. к. красный цвет соответствует |
|
низкой температуре, желтый/зеленый – средней, бело – голубой – высокой. |
|
в) Измерить скорость космического объекта согласно эффекту Доплера – зависимость |
|
измеряемой длины волны от взаимного движения наблюдателя и источника волн. |
Метод изучения |
Главными источниками космических радиопередач в большинстве случаев являются |
космического |
такие объекты, в которых протекают бурные физические процессы. Радиоволны |
радиоизлучения при |
излучает и межзвездное пространство, а именно находящийся в нем ионизированный |
помощи радиотелескопа. |
горячий газ. Нагрев и ионизацию газа вызывают горячие звезды и космические лучи. |
|
Другой источник радиоизлучения – нейтральный водород, которого в межзвездном |
|
пространстве значительно больше, чем ионизированного. Изучение космического |
|
«радиоэха» позволяет измерять расстояние до небесных тел, определять скорость их |
|
движения и по характеру отражения радиоволн изучать поверхность космического |
|
объекта. |
Метод нейтринной |
Источником энергии Солнца являются термоядерные реакции. В ходе них появляется |
астрофизики. |
нейтрино. Одна из особенностей нейтрино - эта частица слабо взаимодействует с |
|
веществом. Пронизывая толщу солнечного вещества, они вылетают наружу в |
|
космическое пространство, и определенная часть достигает поверхности Земли. |
|
Регистрируя солнечное нейтрино с помощью специальных устройств, можно судить о |
|
характере физических процессов, протекающих в недрах Солнца. Основные задачи |
|
нейтринных телескопов – исследование потока нейтрино высоких и сверхвысоких |
|
энергий от космических источников, поиск темной материи, а также поиск экзотических |
|
частиц. |
Методы внеатмосферной |
Внеатмосферное наблюдение – современное направление физики космоса, которое |
астрономии |
исследует космические объекты при помощи аппаратуры, вынесенной для устранения |
|
атмосферных помех за пределы земной атмосферы. Внеатмосферная астрономия дает |
|
возможность устранить дрожание изображения в телескопах, вызванное атмосферными |
|
неоднородностями, и довести пространственное разрешение оптического телескопа до |
|
его теоретически возможного значения. |
Методы инфракрасной, |
Для изучения разных видов излучения (инфракрасного, ультрафиолетового, |
ультрафиолетовой, |
рентгеновского, гамма) используются специальные телескопы, которые часто |
рентгеновской и гамма – |
устанавливаются в космосе, так как земная атмосфера блокирует многие из этих |
астрономии. |
излучений. |
|
Ключевые моменты по типам излучения: |
|
ИК-телескопы. Изучают далекие объекты в пыльных областях, а также раннюю |
|
Вселенную. Работают при очень низких температурах из-за собственного |
|
инфракрасного излучения тел. |
|
УФ-телескопы. Наблюдают горячие звезды на ранних или поздних стадиях эволюции, |
|
так как большинство звезд в УФ диапазоне невидимы. Устанавливаются в космосе из-за |
|
блокировки УФ излучения атмосферой. |
|
Рентгеновские телескопы. Изучают очень далекие объекты в рентгеновском диапазоне. |
|
Также устанавливаются в космосе из-за атмосферной блокировки. Требуют длинного |
|
фокуса для фокусировки излучения. |
|
Микроволновые телескопы. Изучают космическое фоновое излучение (остатки |
|
Большого взрыва) и другие явления, так как земная атмосфера поглощает большую |
|
часть микроволнового излучения. Устанавливаются в космосе. |
|
Гамма-телескопы. Изучают самые энергичные явления во Вселенной, но прямое |
|
наблюдение затруднено. Используют вторичные методы обнаружения, включая |

черенковское излучение, и могут проводиться с наземных обсерваторий, несмотря на атмосферную блокировку.
Космические лучи — это элементарные частицы, которые проникают через любые тела
инаблюдаются по следам в специальных ловушках.
5.Галактики: понятие, свойства, структура, классификации.
Галактика – это гравитационно-связанная система, состоящая из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет. Соотношение этих частей разное, в зависимости от формы и типа галактики.
Структура
Ядро — это область в центре галактики, где происходят активные процессы. Часто содержит сверхмассивную чёрную дыру Диск — это область, где находится большинство объектов галактики, включая спирали и рукава.
Подразделяется на газопылевой диск и звёздный диск.
Гало — это сферическая область вокруг галактики, которая может быть невидимой, содержащая старые звёзды и шаровые скопления.
Полярное кольцо — это редкий компонент галактики, который образуется при взаимодействии двух галактик/галактика с ним имеет два диска, вращающихся в перпендикулярных плоскостях.
Балдж — это центральный, яркий компонент спиральных и линзоидальных галактик, объёмная оболочка центра галактики. В ней сосредоточены в основном старые звёзды, красные карлики, красные гиганты, сверхновые, а также шаровые звёздные скопления.
Спиральные рукава — это области, где концентрируются молодые звёзды, газ и пыль, придающие галактике характерный спиральный вид.
Перемычка – это плотное вытянутое образование, состоящее из звёзд и межзвёздного газа. 1 Галактическая корона - горячий разрежённый газ, окружающий галактики и выходящий далеко за их видимые пределы.
Гало тёмной материи - гипотетический компонент, окружающий галактический диск и простирающийся далеко за пределы видимой части галактики.
Как образуется
Сгустки материи начинают притягиваться друг к другу под действием гравитации. Материя в этих сгустках начинает сжиматься, образуя протогалактики. В протогалактиках формируются первые звезды и звездные скопления. Звезды и звёздные скопления сгруппированы в более крупные структуры, которые становятся галактиками разных форм и размеров.Галактики продолжают эволюционировать, сливаясь, трансформируясь и образуя новые структуры, такие как скопления и сверхскопления галактик.
Классификации
Распределение галактик в группы по внешним формам называется морфологической классификацией галактик. Классификация галактик по Хабблу.
3 - неправильные галактики (небольшие галактики неправильной формы, аморфные, нет ядра, нет вращения, но зато изобилие водорода, из которого рождается много звёзд, из-за чего неправильные галактики на фотографиях получаются голубоватыми).
1.Эллиптические
Их примерно 25%. Имеют эллиптическую форму — от сферической до продолговатой. Их яркость постепенно убывает от центра к периферии. Лишены газа, поэтому в них звёзды не рождаются, а только стареют, отсюда много оранжевых и красных звёзд.
В классификации Хаббла обозначаются буквой Е (elliptical) и цифрой — от Е0 до Е7. Цифры характеризуют степень сплюснутости: 0 - сфера, 1–3 - слабосплюснутые, 4–7 сильносплюснутые.
2.Спиральные
70% всех галактик. Спиральные галактики представляют из себя плоскую вращающуюся структуру с ядром и рукавами.

Различают спиральные галактики с перемычкой (2б), у которых ядро пересекается вдоль диаметра полосой из звезд - перемычкой или баром, из концов которой начинаются рукава; и спиральные без перемычки (2а) – имеют чёткую спиральную структуру, в области галактического диска много водорода, из которого формируются молодые звёзды; ядро желтоватое из-за обилия старых звёзд (балдж).
Помимо множества звёзд в ветвях галактик этого вида содержится много газа и пыли.
Спиральные галактики обозначаются английской буквой "S", за которой следует буква "a", "b" или "c", обозначающая протяженность спиральных рукавов ("a" - близко друг к другу). Есть еще один тип S0 — это линзообразные галактики, у них есть ярко выраженный балдж в центре, но нет рукавов.
3.Неправильные
5% во Вселенной. У них нет четкой структуры, формы и центра, обычно это хаотические скопления звезд. Возможная причина их неправильной формы — соседство или столкновение с другой галактикой. Делятся на два основных типа: те, кто имеет хоть какое-то подобие структуры, позволяющее отнести их к последовательности Хаббла (Irr I), и те, кто не обладает даже подобием (Irr II).
Ещё один метод различия галактик - по количеству и качеству выделяемой ими энергии, вследствие чего все галактики можно отнести либо к активным, либо к спокойным. Активные – это галактики, которые пребывают в активной фазе своей эволюции: выбросы очень больших масс вещества из ядра.
Помимо одиночных галактик существуют скопления галактик. В Местную группу Галактик входит не менее 80 галактик (и наша галактика).
6.Галактика Млечный путь.
Галактика Млечный Путь — это спиральная галактика с перемычкой, в которой расположена наша Солнечная система. Она представляет собой гигантскую звёздную систему, состоящую из множества звёзд, газа, пыли и темной материи. По размеру в Местной группе галактик Млечный Путь на втором месте после Андромеды. Её ширина — 105 700 световых лет, а ширина Андромеды — 220 000 световых лет.
Строение
В Млечном пути следующие структурные компоненты: ядро, балдж, перемычка, рукава, диск и галактического гало.
Ядро. Во Млечном Пути его образует группа звезд и туч пыли, которые на большой скорости движутся вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А*. Ядро нашей галактики принадлежит к активным.
Балдж. Его составляют крупные звезды-гиганты, старые светила и раскаленные газы. Мы почти его не видим, поскольку он закрыт он нас рукавами Млечного Пути и собственной оболочкой.
По обе стороны от балджа отходит перемычка. Здесь постоянно нагнетаются потоки галактических газов и пыли, что приводит к активному образованию звезд.
От краев перемычки раскручиваются два главных спиральных рукава: рукав Щита-Кентавра и рукав Персея. Существует еще минимум 5 меньших рукавов, которые ответвляются параллельно главным, однако они являются всего лишь частью диска.
Диск. В звёздном диске выделяют два компонента:
•Массивный тонкий диск – уплощенное образование диаметром более 100 тыс. световых лет, составленное из относительно молодых звезд, газопылевых облаков и туманностей. Тут располагаются спиральные рукава и области активного звездообразования. Вращается со скоростью 230–240 км/с. Погружён во второй компонент.
•Более старый толстый диск– заметно менее плотный слой звезд, с максимальной толщиной около 20 тыс. световых лет вращающийся со скоростью 150–160 км/с. Основу толстого диска составляют преимущественно старые звезды, и в нем практически нет газопылевых образований, характерных для тонкого.
Галактическое гало. Оно имеет сферическую форму и состоит из звёздного гало, галактической короны и гало тёмной материи. Звёздное гало — популяция звёзд и шаровых скоплений, окружающих диск. Галактическая корона — разрежённое облако молекулярного газа, простирающееся далеко от галактического центра. Форма у короны может быть более диффузной, но часто её форма также приблизительно сферическая. Ореол тёмной материи — теоретический компонент, который объясняет гравитационные воздействия. По определению тёмную материю невозможно наблюдать напрямую, но о его существовании можно судить по гравитационному влиянию на движение звёзд, газа и по наличию гравитационного линзирования.
Звёздные скопления и ассоциации
В Млечном Пути присутствуют различные группы звёзд: шаровые и рассеянные звёздные скопления, звёздные ассоциации и движущиеся группы звёзд, где звёзды не обязательно сгруппированы в пространстве, но обладают близкими скоростями движения.

Шаровые скопления ― старые объекты, возрасты которых составляют 11–13 миллиардов лет. Эти объекты в основном имеют низкую металличность. Шаровые звёздные скопления имеют сферическую форму и содержат от тысяч до миллионов звёзд. Самое яркое из них, Омега Центавра. В Млечном Пути наблюдается около 150 таких скоплений. Также выделяется две подсистемы шаровых скоплений: F-скопления, или скопления гало, которые имеют металличность ниже 0.8, и G-скопления, или скопления диска, металличность которых выше этого значения.
Рассеянные звёздные скопления имеют менее упорядоченную форму, а содержат от десятков до нескольких тысяч звёзд. Рассеянные скопления распределены в плоскости Галактики, самые молодые из них сконцентрированы в спиральных рукавах. Большинство рассеянных скоплений молодые и распадаются через сотни миллионов лет. В них встречаются яркие голубые звёзды и высокие металличности. В Галактике известно более 1200 таких скоплений.
Звёздные ассоциации — это очень молодые группы звёзд, которые сформировались в одной области. Они недостаточно гравитационно связаны, поэтому распадаются через несколько миллионов лет. В ассоциациях обычно содержится не более тысячи звёзд, но самые яркие из них могут превышать яркость шаровых скоплений благодаря массивным звёздам с короткой жизнью.
7.Звезды: понятие, свойства, виды.
Звезда — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Образуются из газово-пылевой среды в результате гравитационного сжатия. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий, происходящих при высоких температурах во внутренних областях.
Свойства
Масса. Она измеряется в долях солнечной массы (масса Солнца принимается за единицу). Важно отметить, что масса звезды не остается постоянной на протяжении всей ее жизни. В процессе эволюции звезда может как поглощать вещество из окружающего пространства, так и терять его, выбрасывая вещество в космос в виде звёздного ветра.
Размер (радиус). Как правило, определяется в сравнении с радиусом Солнца. Этот параметр тесно связан со светимостью звезды. Более крупные звезды обладают большей светимостью, так как имеют большую площадь поверхности.
Химический состав. Звезды в основном состоят из водорода (около 73%) и гелия (около 25%). Остальные элементы составляют лишь малую долю (около 2%). В процессе термоядерного синтеза водород превращается в гелий, а на поздних стадиях эволюции могут синтезироваться и более тяжелые элементы. Диаграмма на изображении иллюстрирует изменение химического состава звезды на разных этапах ее эволюции.
Светимость — это полная мощность излучения энергии звездой во всем электромагнитном спектре. Она измеряется в сравнении с солнечной светимостью. Звезды с большей массой и размером, как правило, обладают большей светимостью, так как выделяют больше энергии в единицу времени. Цвет звезды также связан со светимостью: самые энергичные звёзды имеют голубоватый оттенок. Температура. Температура тесно связана с массой звезды и ее светимостью. Более массивные и горячие звёзды имеют более высокую температуру поверхности и излучают свет в синей части спектра, в то время как менее массивные и холодные звёзды излучают преимущественно в красной части спектра.
Виды звезд (с помощью диаграммы Герцшпрунга - Рассела)
Большая часть звезд находится в главной последовательности. Звёзды проводят около 90% своей жизни на главной последовательности, потому что этот этап определяется горением водорода в их ядре. Когда водород в ядре выгорает, образуется гелиевое ядро, что приводит к изменению структуры звезды, её расширению и превращению в красного гиганта, и, следовательно, к выходу звезды с главной последовательности.
Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития, звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты.
Нормальные звёзды (звезды главной последовательности):
это наиболее распространенный тип звезд, находящихся в стабильной фазе своей эволюции. Они находятся на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела. В ядре
этих звезд происходит термоядерный синтез водорода в гелий, что обеспечивает их свечение и стабильность. Солнце — типичный представитель нормальных звезд средней массы. Их жизнь относительно стабильна и длительна, зависящая от массы (массивные звезды живут меньше, чем маломассивные).
Звезды-гиганты — это звёзды, которые значительно больше и ярче, чем нормальные звёзды той же массы. Они находятся на поздних стадиях эволюции, когда водород в ядре уже выгорел, и звезда расширилась, охладилась и стала излучать больше энергии. В ядре гигантов может происходить синтез
более тяжелых элементов, чем гелий. Существуют различные типы гигантов, например, красные гиганты (относительно холодные и большие) и голубые гиганты (горячие и очень яркие). Красные гиганты — это конечная стадия эволюции звезд средней массы, таких как Солнце. Голубые гиганты представляют собой не конечную, а промежуточную стадию эволюции массивных звезд.
•Белый карлик - проэволюционировавшие звезды, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в млн раз больше плотности воды.
•Красный карлик — маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики).
•Коричневый карлик — субзвездные объекты с массами в диапазоне 5—75 масс Юпитера (и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий.
•Черный карлик – остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые
карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд:
•Нейтронная звезда. Звездные образования заметно меньшими белых карликов, порядка 10–20 км в диаметре. Магнитное поле в 1 млн раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатых гравитационными силами. Часто такие звезды представляют собой пульсары.
•Новая звезда. Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10 тыс. раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызываю вспышку светимости.
•Сверхновая звезда – это звезда, заканчивающая свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последней стадии эволюции.
•Двойная звезда – это две гравитационно-связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой.
8.Эволюция звезд
Эволюция звезды начинается в гигантском молекулярном облаке - звёздная колыбель.
1.Из-за неоднородности гравитационного поля в облаке возникают возмущения, приводящие к локальным концентрациям массы и вызывающим гравитационный коллапс облака, запускающим процесс звездообразования.
2.В ходе звездообразования неоднородности молекулярного облака сжимаются под действием собственного тяготения и принимают форму шара. При сжатии энергия гравитации переходит в теплопроисходит нагрев
3.Когда температура в центре достигает 15–20 миллионов К, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. Объект становится полноценной звездой.
Последующие стадии эволюции звезды почти полностью зависят от её массы, и лишь в самом конце эволюции звезды свою роль может сыграть ее химический состав.
4.Доминируют водородные циклы, пока, не закончится водород. В таком состоянии она
пребывает бо́льшую часть своей жизни, находясь на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга – Расселла
5.Образование Гелиевого ядра, а термоядерное горение водорода продолжается на периферии
ядра
6.Без давления от термоядерных реакций начнёт сжиматься, как в самом начале, пока не начнутся новые термоядерные реакции с гелием в более сложные вещества. Температура и давление снова вырастут.
Возобновившееся термоядерное «горение» вещества - причина расширения звезды. Её размер увеличивается приблизительно в 100 раз. Звезда становится красным гигантом.
7.Дальше всё зависит от массы:
7.1средней величины- взрывной сброс внешних слоёв с образованием из них планетарной туманности
7.2маленькие- остывают и становятся белыми гелевыми карликами
7.3большие- взрыв сверхновой звезды с выделением огромной энергии и выбросом значительной массы вещества звезды в межзвёздное пространство, и потом опять будет использовано для образования новых звёзд.
8.Оставшееся после взрыва ядро становится либо нейтронной звездой, если масса превышает предел Чандрасекара, либо чёрной дырой если масса звезды превышает предел Оппенгеймера – Волкова Именно благодаря сверхновым Вселенная в целом и каждая галактика в частности, химически эволюционирует.
9.Солнечная система: общая характеристика. Теории происхождения Солнечной Системы.
Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду Солнце и все естественные космические объекты на гелиоцентрических орбитах Центральным объектом Солнечной системы является Солнце - жёлтый карлик. Звезда удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе.
Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движется практически в одной плоскости - эклиптика. В то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими
углами наклона к этой плоскости. Пояс Ко́йпера — область Солнечной системы от орбиты Нептуна до расстояния около 55 Атмосфера е. от Солнца.
Все объекты обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как комета Галлея.
Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток, а для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет.
Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°).
Большинство планет Солнечной системы обладает собственными подчинёнными системами. Большинство крупных спутников находится в синхронном вращении, одна их сторона постоянно обращена к планете. Газовые гиганты — обладают кольцами. Кольца планеты — система плоских концентрических образований из пыли и льда, вращающаяся вокруг планеты в экваториальной плоскости.
Иногда Солнечную систему разделяют на регионы.
•Внутренняя часть Солнечной системы включает четыре планеты земной группы и пояс астероидов.
•Внешняя часть начинается за пределами пояса астероидов и включает четыре газовых гиганта. После открытия пояса Койпера наиболее удалённой частью Солнечной системы считают регион, состоящий из объектов, расположенных дальше Нептуна.
Все объекты Солнечной системы официально делят на три категории: планеты, карликовые планеты и малые тела. Планета — любое тело на орбите вокруг Солнца, достаточно массивное для приобретения сферической формы, но недостаточно массивное для начала термоядерного синтеза, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от инородных объектов.
Планеты земной группы состоят в основном из силикатов и металлов. Планеты-гиганты намного более массивны, чем планеты земной группы. Крупнейшие планеты-гиганты — Юпитер и Сатурн —
состоят из водорода и гелия; меньшие планеты-гиганты — Уран и Нептун также содержат воду, метан и аммиак, поэтому их выделяют в класс «ледяных гигантов». Шесть планет из восьми имеют естественные спутники. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун окружены кольцами пыли и других частиц. Карликовая планета — небесное тело, обращающееся по орбите вокруг Солнца, которое достаточно массивно, чтобы под действием собственных сил гравитации поддерживать близкую к округлой форму, но которое не очистило пространство своей орбиты от планетезималей и не является спутником планеты. По этому определению у Солнечной системы имеется пять признанных карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Оставшиеся объекты, обращающиеся вокруг Солнца, —
малые тела.
В Солнечной системе существуют две области, заполненные малыми телами: пояс астероидов между Марсом и Юпитером, схож по составу с планетами земной группы, за орбитой Нептуна - транснептуновые объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана. В Солнечной системе существуют и другие популяции малых тел, такие как планетные квазиспутники и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе кометы, метеороиды и космическая пыль.
10.Планеты земной группы.
Меркурий, Венера, Марс и Земля — четыре планеты Солнечной системы, которые относятся к планетам земной группы.