Laboratornaya_rabota1

Лабораторная работа № 1

по дисциплине

“Физика Земли ”

Задание. «Составление функциональной схемы эволюционирования космических систем во времени «(Супер)Адрон … спутники».

Общие сведения: Из теории Г.А. Гамова следует: произошел Большой взрыв – взорвалась квазичастица Суперадрон, образовав из своего вещества Вселенную. С момента взрыва Вселенная формировалась в несколько стадий, ее существование определялось эрами: Адронной, Лептонной, Излучения, Вещества. Вселенная в начальной стадии последней эры Вещества была представлена нейтральными атомами водорода и гелия, из облаков которых впоследствии образуются галактики, звезды, планеты, астероиды, квазары и др. образования. Близкое нам понятие Галактика и, в частности, Галактика, в которой мы находимся – это Млечный путь, состоит из звездных систем, представленных каждая, как правило, звездой (в частности, Солнцем) и планетами. Так например, устроена наша Солнечная система, которая помимо ряда планет, включая и планету Земля, еще имеет пояс астероидов между Марсом и Юпитером и астероидные тела Облако Орта за планетой Седна. Мироздание, в частности, Солнечной системы завершается такими крупными объектами как спутники планет, и более мелкими как астероиды, газо-пылевыми скоплениями. Звездные системы (Солнечная система), как логистические понятия, возникают только после окончательного формирования групп объектов, связанных между собой общими свойствами или признаками.

Исходные данные:

Земля: R_З =6371 км, M_З = 5.976 10²¹ т;  =5.517 г/см, ω = 7.29211·10^-5с^-1;

ω_р = 50.25’’/год; H=1/305.51

Галактики: Всего галактик 10^11-14; форма: эллиптические, спиральные, линзовидные, неправильные.

Солнце: Излучает энергию 3.9 10²⁰ МВт, нормальный карлик, желтый

цвет; R_c = 696265 км; R_ядро = 0,3 R_c; M_c = 2 10²⁷ т;  = 1,41 г/см³

(ядро 150 т/см³); t⁰ = 14 млн.С, Vc = 250 км/c. Состав: водород

70%, гелий 27%, тяжелые эл-ты 3%; время обращения вокруг

центра Галактики 212 млн. лет

Галактика Млечный путь (ГМП):  200 млрд. Звезд с общей m = 310³⁸ т; V = 600 км/c; D = 100 тыс. свет. лет; Толщина 1 тыс. свет. лет

Звезды (ГМП): Масса всех звёзд Галактики m = 97% ; 0,1 M_c M_Звезды10 M_c; (M_c =

210²⁷ т)

Суперадрон: Т = 10^-44с, D = 10^-33 см,  = 10⁹³ г/см³, t⁰ =10^{33 0}К

Солнечная система (СС): Облако имело массу 2 – 3 M_c; Т = -220С; Состав: водород,

гелий, азот, кислород, пары воды, метила и углерода; пылинки:

оксид кремния, магния, железа.

Планеты СС: Тела с m = 10¹⁷ – 10²⁶ т; Меркурий, Венера, Земля, Марс,

Пояс астероидов, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон,

10-ая планета (Седна), Облако астероидов Оорта

Вселенная:

Эра адронная – Взрыв; Т = 10^-44 - 10^-4 с; D = 0.510^-33см - 10⁹ км,  = 10⁹³ - 10¹⁵, t⁰ =

10³³ - 10^{12 0}К; Состав: барионы, мезоны

Эра лептонная - Т=10^-4 - 10 с; D = 10⁹ – 310¹² км,  = 10¹⁵ – 1.510⁵,

t⁰ = 10¹²-10^{10 0}К; Состав: мюоны, электроны, позитроны,

нейтрино, антинейтрино, фотоны

Эра излучения - Т=10с – 10⁶ лет D = 310¹²- 610²⁰ км,  = 1.510⁵-10^-20,

t⁰ = 10¹⁰-310^{3 0}К; Состав: электроны, протоны, ядра гелия,

фотоны

Эра вещества - Т=10⁶- 210¹⁰лет D = 610²⁰-210²³км,  =10^-20- 310^-29 г/см³,

t⁰ = 310^{3 0}К; Состав: нейтральные атомы, квазары, галактики,

звёзды, планеты и пр.

Примечание: D – поперечные размеры

 - плотность объекта (тела)

⁰К – температура в градусах Кельвина

m – масса объекта (тела)

M (M_c, M_З) – масса Солнца, Земли

R (R_c, R_З) = радиус Солнца, Земли

ω – угловая скорость Земли

ω_р – прецессия Земли

V – скорость вращения

Единицы измерения: 1 а.е. = 149600000 км

1пк(парсек) = 206265 а.е. = 3.26 св. лет

1 св. год = 9.46·10¹² км

Содержание работы:

1. Составить функциональную схему структурно-подчиненной связи космических систем во времени, начиная с Большого взрыва и завершая планетами, поясами астероидов. В частности, для Земли указать ее спутник.

2. Построить график для эр Вселенной. По оси абсцисс отложить следующие равные доли величины времени: 1 с, 10 с, 1 год, 10³ лет, 10⁶ лет, 10⁹ лет, 10¹² лет, а по оси ординат – размер эр также равными долями: 1 см, 1 км, 10³ км, 10⁶ км, 10⁹ км, 10¹² км, 10¹⁵ км, 10¹⁸ км, 10²¹ км, 10²⁴ км. Для каждой эры провести границы значений (горизонтально и вертикально) до их пересечения. Каждую эру заштриховать или закрасить.

3. Рассчитать скорости движения указанных эр Вселенной, за единицу измерения принять км/с. Подобрать аппроксимирующую функцию, определяющую скоростной закон движения Вселенной во времени.

4. Дать анализ современного состояния Вселенной. Определить тенденцию снижения или увеличения скоростей движения эр Вселенной, установить закономерность (с помощью тренда) изменения скорости эр во времени. Установить, в какой фазе она находится – сжатия, расширения? Какие факты?

Указания: схема строится в виде прямоугольных геометрических примитивов (или любых других форм) с указанием стрелками их временной последовательности. В каждый прямоугольник, который соответствует тому или иному космическому объекту (системе), вписать имя этого объекта и его геометические и физические параметры, указанные в исходных данных.

Составил профессор А.Н. Дмитриев