28Стр. Низ
КЛАССНАЯ РАБОТА
ЧТЕНИЕ (3B)
• Прочитанный проход тщательно и обсуждают следующую идею: "Как ученые могут так уверенно предсказать то, что произойдет за следующие 100 лет, когда мы не сможем даже предсказать погоду для завтра?"
ЗЕМЛЯ СТАНОВИТСЯ БОЛЕЕ ГОРЯЧЕЙ?
Это походило на собственный апокалипсис природы (апокалипсис). * "температура земли повысилась бы, плавя ледниковые покровы, поднимая моря, затопляя землю. Штат Аризона превратился бы в лес дождя,и сельскохозяйственный Средний Запад станет пустыней." По крайней мере, именно так телевизионные метеорологи интерпретировали сообщение Управлением по охране окружающей среды (EPA) на "парниковом эффекте", который начнет изменять климат земли к 1990-ым. EPA *The предсказало "катастрофические последствия", если непредвиденное обстоятельство (непредвиденноеобстоятельство) планы не было сделано со "смыслом безотлагательности".
28Стр. Низ
29стр.
К счастью, новости улучшились позже, когда Национальная Академия Наук сказала что, хотя парниковый эффект был очень реален, "предостережение (осторожность) не паника" была то, чтобы.
Фактически, наука явления более интересна чем пугающий. парниковый эффект *The заканчивается, когда C02 и определенные другие газы в atmo¬sphere позволяют ультрафиолетовым лучам солнца проникать и нагревать землю, но затем поглощать инфракрасную энергию, земля исходит назад в космос — очень, поскольку стакан в парниковом эффекте делает — формирование своего рода "теплового одеяла" вокруг планеты. При горении огромного количества ископаемого топлива, какой выпуск C02 в атмосферу, человек поднял уровень C02 от 280 до 340 частей в миллион с 1860. И продолжал использование угля, и другое ископаемое топливо, как ожидают, удвоит концентрацию C02 к году 2050, поднимая температуру земли на 3 - 9 градусов Фаренгейта. Парниковый эффект будет означать намного больше чем более жаркие лета и более умеренные зимы. Это может изменить ливень, урожаи урожая аффекта (урожай) и в конечном счете — поскольку ледники начинают таять — поднимают уровень моря.
Оба сообщения предсказывают, что температурное изменение будет больше в полярных областях чем около экватора. Вообще, они размышляют, что снегопад начнется позже, сельскохозяйственный сезон удлинит, и более высокие широты получат меньше дождя. EPA *The говорит, что уровень моря вероятно повысится по крайней мере два фута до года 2100, который мог затопить "многие из главных портов мира, разрушить сети транспортировки, изменить экосистемы и вызвать главные изменения на земле devel¬opment образцы".
Хотя использование ископаемого топлива - главная причина увеличения C02, gov¬ernment агентства не защищают широких изменений в политике энергии. Даже полный запрет на горение ископаемого топлива в Соединенных Штатах не оказал бы много влияния, потому что Соединенные Штаты составляют только 25 процентов полной искусственной эмиссии C02 в мире. *A международный угольный запрет, установленный в 2000, задержал бы нагревание примерно до 15 лет, но считается экономно и polit¬ically невыполнимый.
Если мы не можем предотвратить парниковый эффект, мы можем подготовиться к нему. Предложения включают размножение (выводить) заводы, которые нуждаются в меньшем количестве воды, улучшая ирригационные системы, и многие другие.
Однако не все эксперты убеждены, что высокая температура прибывает. Некоторые думают, что использование первичных источников энергии, таких как уголь могло уменьшить 60 процентов к 2050 и, возможно, "противоположность сценария EPA верна. Если норма использования ископаемого топлива понижается, количество C02, который мы добавляем к воздуху, добирается менее каждый год".
29стр
33стр.
SUPERCLUSTERS AND VOIDS IN THE DISTRIBUTION OF GALAXIES
Red-shift surveys of selected regions of the sky have established the existence of at least three enormous superclusters of galaxies. The surveys also reveal that huge volumes of space are quite empty.
Astronomers and cosmologists are much preoccupied these days with explaining the emergence and distribution of aggregates of matter in the universe. How soon after the big bang, the presumed explosion of the primordial atom some 10 to 20 billion years ago, did matter begin to coalesce into the stars and galaxies we see today? Assuming that matter was more or less evenly dispersed before coalescence began, is the universe on the grand scale uniformly populated today by stellar aggregates of one kind or another? Recent observations by several groups of astronomers are helping to answer these questions. Large-scale surveys have verified the existence of superclusters of gaIaxies: organized structures composed of multiple clusters of galaxies. Each cluster, in turn, may consist of hundreds or thousands of individual galaxies. Although the existence of superclusters has long been conjectured, their confirmation has been accompanied by at least one major surprise: equally large regions of space contain no galaxies at all.
Superclusters are so vast that individual member galaxies moving at random velocities cannot have crossed more than a fraction of a supercluster's diameter in the billions of years since the galaxies came into being. Evidently, superclusters offer an insight into evolutionary history that is simply not obtainable with smaller systems. At scales smaller than those of superclusters the original distribution of matter is smeared out by evolutionary "mixing". Astronomers hope that an understanding of the largest structures in the universe will clarify the processes that give rise to structures of all dimensions, ranging downward from galaxies to stars and planets.
It is impossible to determine who first conceived the idea that clusters of galaxies might be members of still larger aggregates, namely superclusters. As one reads old technical papers on extragalactic astronomy one is struck by the similarities between the speculations of 50 years ago and the better-understood concepts of today. What our immediate predecessors lacked were the observational tools that have finally provided the evidence to substantiate some of the early speculations. Although observations in the X-ray, ultraviolet, infrared and radio regions of the electromagnetic spectrum have opened exciting new windows on the universe, it is fair to say that the most important information for cosmology has been collected by telescopes that gather visible and near-visible light.
by Stephen A. Gregory and Laird A. Thompson
33стр.
33стр.
СУПЕРГРУППЫ И ПУСТОТЫ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ГАЛАКТИК
Обзоры красного смещения отобранных областей неба установили существование по крайней мере трех огромных супергрупп галактик. Обзоры также показывают, что огромные объемы места весьма пусты.
Астрономы и космологи очень озабочены в эти дни с объяснением появления и распределения совокупностей вопроса во вселенной. Как вскоре после того, как большой взрыв, предполагаемый взрыв исконного атома лет назад, действительно имел значение, начинают соединяться в звезды и галактики, которые мы видим сегодня? Принятие, что вопрос был более или менее равномерно рассеян перед соединением, началось, вселенная в великом масштабе, однородно населенном сегодня звездными совокупностями одного вида или другого? Недавние наблюдения несколькими группами астрономов помогают ответить на эти вопросы. Крупномасштабные обзоры проверили существование супергрупп gaIaxies: организованные структуры составлены из многократных групп галактик. Каждая группа, в свою очередь, может состоять из сотен или тысяч индивидуальных галактик. Хотя существование супергрупп долго предугадывалось, их подтверждение сопровождалось по крайней мере одним главным удивлением: одинаково большие области места не содержат галактик вообще.
Супергруппы настолько обширны, что индивидуальные галактики участника, перемещающие наугад скорости, не могли пересечь больше чем фракция диаметра супергруппы через миллиарды лет, так как галактики возникли. Очевидно, супергруппы предлагают понимание эволюционной истории, которая просто не доступна с меньшими системами. В весах, меньших чем таковые супергруппируют, оригинальное распределение вопроса, опорочен эволюционным "смешиванием". Астрономы надеются, что понимание наибольших структур во вселенной разъяснит процессы, которые дают начало структурам всех измерений, располагаясь вниз от галактик до звезд и планет.
Невозможно определить, кто сначала задумывал идею, что группы галактик могли бы быть членами все еще больших совокупностей, а именно, супергруппы. Поскольку каждый читает старые технические газеты на внегалактической астрономии, из которой каждый поражен общими чертами между предположениями 50 лет назад и лучше понятыми понятиями сегодня. В чем испытывали недостаток наши непосредственные предшественники, были наблюдательные инструменты, которые наконец обеспечили свидетельство, чтобы доказать некоторые из ранних предположений. Хотя наблюдения в рентгене, ультрафиолетовые, инфракрасные и радио-области электромагнитного спектра открыли захватывающие новые окна на вселенной, справедливости ради стоит отметить, что самая важная информация для космологии была собрана телескопами, которые собирают видимый и почти видимый свет.
Стивен A. Gregory и Laird A. Thompson
33стр.
39стр.
THE UNIVERSE ORIGIN
The puzzle of the birth and deaths of the Universe is one of the most exciting problems in science comparable in importance with the puzzle of the origin of life. According to the hot big bang theory which is widely accepted by astronomers today, the Universe was born at some time t = 0, about 15 billion years ago, in a state of infinitely high temperature and infinite energy density. The fireball expanded and cooled, with its energy being converted into particles that gave rise to the material from which all the stars and planets were built.
39стр.
40стр.
Cosmologists have been able to sketch the broad outlines of the evolution of the Universe from the fireball state to the present day. The resulting standard model of the Universe is only some twenty years old: in the mid 1960s, the discovery of the cosmic microwave background radiation finally convinced astronomers and physicists that there really was a big bang. It was in 1965 that Amo Penzias and Robert Wilson, at the Bell Research Laboratories, discovered this weak radio noise with a temperature of about 3K that seems to fill the entire Universe. It was soon explained as a relict of the fireball which the Universe was born out of. But although the outlines of the standard model seemed satisfactory, there were some remaining problems which bothered many cosmologists during the 1970s. The most important of these problems were: The singularity problem. The state of infinite density and zero volume at time t = 0 is called a singularity. One may wonder what was there before the singularity? — or putting it another way, where did the singularity come from? What is the origin of the Universe? The standard model of cosmology in the 1960s and 1970s made no attempt to answer this question, but started out from a state of very high energy density a fraction of a second after the moment of creation.
The flatness problem. According to the general theory of relativity, developed by Albert Einstein, the geometry of our Universe may be different from the Euclidean geometry of flat space. The Universe may be open in which case parallel lines diverge from one another, or it may be closed in the way that the surface of a sphere is closed, so that parallel lines cross one another like the meridian lines on a globe of the Earth. All the observational evidence is that our Universe is very close to being flat. A question arises — why is our Universe so flat?
The homogeneity problem and the problem of galaxies. Astronomical
observations also show that our Universe is homogeneous on very large scales — matter is distributed evenly through the Universe. The Universe is also isotropic; on the large scale, it looks the same in all directions. The size of the observable Universe is about 1028 cm. On this scale, the deviations of the density of matter from a perfectly smooth distribution amount to no more than one part in 10,000. However, on smaller scales, the Universe is not homogeneous. It contains galaxies made up of stars, clusters of galaxies, and supergalaxies. What small disturbances in the early history of the Universe could have produced these minor inhomogeneities in an otherwise very smooth Universe ?
The problem of the dimensionality of spacetime. There is a great deal of interest among mathematicians today in the possibility that space may have more than three dimensions. *In the most interesting of these models, space has ten dimensions (the 11th is for time), all but three of which have been "compacted", shrunk into thin tubes. But why should the compactification have stopped with three effective space dimensions, not two, or five, or some other number?
40стр.
41стр.
All these problems (and some others which are not given here) seemed for a long time more metaphysical than physical puzzles for philosophers, not scientists to debate. *Most physicists did not take the problems seriously, accepting that science might never find ultimate answers to such questions, or, at least, not for a very long time. If the standard model of cosmology could explain 15 billion years of cosmic evolution, there was no great concern that the theory could not explain what happened during the first millisecond. But in recent years, the attitude of physicists toward these metaphysical problems has changed radically. This shift in attitude began when physicists studying the interactions of the elementary particles began to develop theories of the way particles interact under conditions of very high energy densities, like those in the big bang.
41стр.
39стр.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
Загадка рождения и смертельные случаи Вселенной - одна из самых захватывающих проблем в науке, сопоставимой в важности с загадкой происхождения жизни. Согласно горячей теории " большого взрыва ", которая широко принята астрономами сегодня, Вселенная родилась в некоторое время t = 0, лет назад, в состоянии бесконечно высокой температурной и бесконечной плотности энергии. Шаровая молния расширилась и охладилась, с ее энергией, преобразовываемой в частицы, которые давали начало материалу, из которого были построены все звезды и планеты.
39стр.
40стр.
Космологи были в состоянии делать набросок широких схем развития Вселенной от государства шаровой молнии до настоящего момента. Получающейся стандартной модели Вселенной - только приблизительно двадцать лет: в середине 1960-ых открытие космического микроволнового фонового излучения наконец убедило астрономов и физиков, что действительно был большой взрыв. Это было в 1965,что Amo Penzias и Роберт Wilson, в Научно-исследовательских лабораториях Звонка, обнаружили этот слабый радио-шум с температурой приблизительно 3 КБ, которые, кажется, заполняют всю Вселенную. Это было скоро объяснено как остатки шаровой молнии, из которой родилась Вселенная. Но хотя схемы стандартной модели казались удовлетворительными, были некоторые остающиеся проблемы, которые обеспокоили много космологов в течение 1970-ых. Самые важные из этих проблем были: проблема особенности. Государствобесконечной плотности и нулевого объема во время t = 0 называют особенностью. Можно задаться вопросом, что было там перед особенностью? — или помещение этого иначе, куда особенность прибывала из? Каково происхождение Вселенной? Стандартная модель космологии в 1960-ых и 1970-ых не сделала попытки ответить на этот вопрос, но начала из государства очень высокой плотности энергии фракцию секунды с момента создания.
Проблема плоскостности. Согласно общей теории относительности, развитой Альбертом Einstein, геометрия нашей Вселенной может отличаться от Евклидовой геометрии плоского места. Вселенная может быть открытой, когда параллельные линии отклоняются от друг друга, или она может быть закрыта в способе, которым закрыта поверхность сферы, так, чтобы параллельные линии пересекли друг друга как линии меридиана на земном шаре Земли. Все наблюдательное свидетельство - то, что наша Вселенная очень близко к тому, чтобы быть плоским. Вопрос возникает — почему наша Вселенная является настолько плоской?
Проблема однородности и проблема галактик. Астрономический
наблюдения также показывают, что наша Вселенная является гомогенной на очень крупных масштабах — вопрос распределен равномерно через Вселенную. Вселенная является также изотропической; на крупном масштабе это выглядит одинаково во всех указаниях. Размер заметной Вселенной составляет приблизительно 1028 см. В этом масштабе отклонения плотности вопроса от совершенно гладкого распределения составляют одну часть в 10 000. Однако, в меньших весах, Вселенная не является гомогенной. Это содержит галактики, составленные из звезд, групп галактик, и супергалактик. Какие маленькие беспорядки в ранней истории Вселенной, возможно, произвели эту незначительную неоднородность в иначе очень гладкой Вселенной?
Проблема размерности пространства-времени. Есть большой интерес среди математиков сегодня в возможности, что у места может быть больше чем три измерения. *In самые интересные из этих моделей, у места есть десять измерений (11-ое в течение времени), все, кроме трех из которых были "уплотнены", сокращены в тонкие трубы. Но почему compactification должен был остановиться с тремя эффективными космическими измерениями, не два, или пять, или некоторое другое число?
40стр.
41стр.
Все эти проблемы (и некоторые другие, которые не даны здесь) казались в течение долгого времени более метафизическими чем физические загадки для философов, не ученых, чтобы дебатировать. физики *Most не относились к проблемам серьезно, признавая, что наука никогда не могла бы находить окончательные ответы на такие вопросы, или, по крайней мере, не в течение очень долгого времени. Если стандартная модель космологии могла бы объяснить 15 миллиардов лет космического развития, не было никакого большого беспокойства, что теория не могла объяснить, что случилось во время первой миллисекунды. Но в последние годы, отношение физиков к этим метафизическим проблемам изменилось радикально. Это изменение в отношении началось, когда физики, изучающие взаимодействия элементарных частиц, начали развивать теории способа, которым частицы взаимодействуют при условиях очень высоких удельных весов энергии, как те в большом взрыве. 41стр.