Основные понятия и термины

Элементарные частицы, античастица, антивещество фотон, нейтрон, антинейтрон, протон, антипротон, атом, планетарная модель атома, спин, странность, бозоны, фермионы, лептоны, адроны, барионы, мезоны, кварк, ядерные силы, виртуальные частицы, аннигиляция, бозон, гравитон, глюон, физический вакуум, теория Суперобъединения, теория суперструн, частицы вещества, калибровочные кванты полей, скалярные хиггс-бозоны

Тема 9. Концепции мегамира

1. Мегамир и его структура.

2. Звезды и их эволюция.

3. Планеты. Происхождение планет солнечной системы.

4. Галактики и «метагалактики».

Методические указания

Мегамир – это все космические системы (звезды, планеты, галактики). В доступных пространственно-временных системах структурность материи проявляется в ее системной организации, существующей в виде множества иерархически взаимосвязанных систем, начиная от элементарных частиц и кончая метагалактикой.

Приступая к изучению второго вопроса, необходимо обратить внимание на то, что в широком смысле Вселенная в целом тождественна всему материальному миру и движущейся материи, которая может включить в себя множество Метагалактик и других космических систем. Понятие же Вселенной, используемое в различных космологических моделях, обозначает наблюдаемую Вселенную (метагалактику).

По мнению многих исследователей, астрономия и космология переживают научную революцию, связанную с глубокими изменениями во взглядах на Вселенную. Открыты ранее неизвестные типы космических объектов – квазары – звездообразные источники мощного излучения во всех диапазонах электромагнитных волн; нейтронные звезды – результат взрыва сверхновых, конечная стадия эволюции массивных звезд; черные дыры – это сколапсировавшиеся массы космических тел, сжавшихся настолько сильно, что в их необычно возросшем поле тяготения вторая космическая скорость (необходимая для того, чтобы излучение света могло оторваться и уйти от него) превышает скорость света. Так как во Вселенной скорости, превышающие скорость света невозможны, то из черной дыры ничего не вылетает, все притягивается к ней.

Во втором вопросе темы следует обратить внимание на строение и эволюцию звезд. Звезды в обычном (стационарном) состоянии – это раскаленные газовые (точнее плазменные шарообразные небесные тела), находящиеся в гидродинамическом тепловом равновесии. Основными параметрами состояния звезды являются светимость, масса, радиус, температура. Виды звезд: красные гиганты и сверхгиганты, белые карлики, сверхновые звезды, нейтронные звезды, черные и белые дыры. Звезды проходят в своем развитии несколько этапов от протозвезды к белым карликам, газовым туманностям или белым дырам.

Планеты – это объекты мегамира, которые не излучают энергии. Планеты Солнечной системы подразделяются на планеты земной группы и планеты-гиганты. Планеты земной группы отделены от планет-гигантов кольцом астероидов (малых планет). Существует несколько гипотез возникновения планет Солнечной системы. Одна из них космогоническая гипотеза Канта–Лапласа, другой является электромагнитная гипотеза шведского астрофизика Х. Альфвена, усовершенствованная Ф. Хойлом. Альфвен исходил из предположения, что некогда солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило состояла из нейтральных атомов, под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. Известна также гипотеза образования планет Солнечной системы из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце, предложенная О. Шмидтом.

В третьем вопросе предусматривается обсуждение понятий «галактика» и «метагалактика». Понятие «галактика» в современном языке означает «огромные звездные системы», происходит оно от греческого слова «молоко», «молочный» и было введено в обиход для обозначения нашей звездной системы, представляющей светлую полосу с молочным оттенком, которая тянется через все небо. Часто говорят наша галактика – это Млечный Путь. Число звезд в ней несколько сотен миллиардов. В начале ХХ века было доказано, что кроме нашей галактики существуют другие галактики, состоящие из многих миллиардов звезд. Современная внегалактическая астрономия позволяет говорить о сверхскоплениях галактик. Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактики –– гигантские звездные системы (примерно до 10¹³ звезд). Большинство галактик в ходят в группировки, которые насчитывают от нескольких галактик (группа галактик) до сотен и тысяч (скопления галактик) и даже облака скоплений (сверхскопления). Метагалактика – совокупность галактик всех типов, квазаров, межгалактической среды.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. В чем разница между бесконечностью и безграничностью?

2. Чем отличается гравитационный коллапс от антиколлапсионного взрыва?

3. Чем «черная дыра» отличается от «белой дыры»?

4. Дайте определение «звезда», «планета», «галактика».

5. Какие процессы идут в недрах галактик?

6. Какова структура галактики?

7. Какова масса Солнца?

8. Чем звезды отличаются от планет и комет?

9. Чем квазары отличаются от пульсаров?

10. Чем красные гиганты отличаются от обычных звезд?

11. Каковы основные концепции происхождения солнечной системы?

Рефераты и доклады

Неисчерпаемость бесконечности.

Черные дыры во Вселенной.

Планеты и их спутники.

Б и б л и о г р а ф и ч е с к и й с п и с о к

Александровский Г. Бегство от улетающего Солнца // Наука и жизнь 2001 №8

Демин В.Н. Тайны Вселенной. М., 2000

Обнаружена «стройплощадка» планет // Наука и жизнь. 1999. №1

Планета встречает двухтысячный год // Наука и жизнь. 1999. №12

Портнов А. Как погибла жизнь на Марсе // Наука и жизнь. 1999. №4

Ширшов Л. Переворот на Солнце // Наука и жизнь. 2001. №5

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М.,1999.

Тутуков А.В. Происхождение планетных систем // Земля и Вселенная. 1999. №6. С.17-24.

Черепащук А.М. Чёрные дыры и звёзды Вольфа-Райе //Земля и Вселенная. 1999. №3. С.26-37.