Структура материального мира.

Метагалактика, ячеистая структура, скопление и группы галактик, галактики, звездные скопления, звезды и планетные системы, космические тела (кометы, астероиды), макроскопические тела, микроскопические тела, молекулы, атомы, ядра и элементарные частицы, лептоны и кварки.

Метагалактика – это доступная для наблюдения, изученная часть вселенной со всеми объектами. Включает в себя миллиарды галактик.

Ячеистая структура отражает неравномерность расположения галактик во вселенной (расположение галактик напоминает структура пчелиных сот – большинство галактик расположены по сторонам «сот», максимальное скопление в местах пересечения этих ребер).

Скопление галактик содержит их сотни и тысячи (наиболее изученные – млечный путь, туманность Андромеды).

Галактики – это звездные системы, связанные между собой гравитацией. В состав галактик входят звезды, газ и пыль. Их масса составляет только 10% от массы галактики. Остальные 90% - скрытая масса, не видимая для человека. Масса галактик составляет от миллиарда масс Солнца и больше.

Звездные скопления – это гравитационно-связанные группы звезд, имеющие общее происхождение и движущиеся как единое целое.

Звезды. В зависимости от массы, размера и возраста звезды проходят различные эволюционные фазы. Все звезды делятся на две группы: обыкновенные (нормальные), которые имеют размеры, сопоставимые с солнечными; нейтронные звезды – белые карлики и черные дыры.

Кварки – это элементарные далее не делимые частицы, их которых состоят другие частицы.

Относительность пространства и времени.

В 1905 году Эйнштейном была создана специальная теория относительности и в 1915 году – общая теория относительности. Специальная теория относительности не отрицает механики Ньютона, но утверждает, что она не действует при скоростях, близки к скоростям света. Специальная теория относительности основывается на двух положениях:

• Любые физические законы действуют одинаково во всех инерциальных (т.е. движущихся равномерно и прямолинейно) системах;

• Скорость света одинакова во всех инерциальных системах.

Выводы Эйнштейна:

1. Длина стержня, движущегося с около световой скоростью, уменьшается;

2. Время в системе, которая движется с около световой скоростью, замедляется;

3. Масса представляет собой энергию, а энергия обладает массой;

4. Скорость света в вакууме постоянна и не одно тело не может двигаться со скоростью больше скорости света. Разработав общую теорию относительности, Эйнштейн предсказал, что луч света в гравитационных полях не должен иметь прямолинейные траектории. Позже его вывод был экспериментально подтвержден;

5. Сильное поле тяготения замедляет течение времени.

Подтверждением общей теории относительности явилось открытие черных дыр. Черные дыры – космические объекты, обладающие огромной массой и огромными силами тяготения. Эти силы тяготения на столько велики, что они не выпускают за свои пределы ни вещество ни излучение.

Чем больше масса тела и чем меньше радиус, тем сильнее сила, с которым тело сжимается под воздействием собственных сил гравитации. Радиус, при котором сила сжатия становиться бесконечной, называют гравитационным радиусом.

Для того, чтобы понять как черные дыры образуются необходимо просмотреть эволюцию звезд. Источником энергии любой звезды является термоядерные реакции, в которых участвует водород. Со временем запасы водорода заканчиваются, но к этому времени в центре звезды начинается другая термоядерная реакция с участием углерода. И идущее из центра звезды энергия начинает эту звезду «раздувать». Таким образом образуется красный гигант (звезда с температурой 3000-4000 градусов и диаметром от сотен миллионов до миллиардов километров). С течением времени большой гигант остывает и превращается в туманность, в центре которой находиться звезда, которую называют красный карлик (температура 10000 градусов и массой около солнечной). Таких звезд в нашей галактике большинство. Если масса относительно не велика, то звезда со временем начинает остывать и со временем превращается в белый карлик (реакции там никакие не идут). Если же масса звезды больше 10 солнечных, то силы тяготения таковы, что протоны и электроны сливаются образуя нейтроны и таким образом образуется нейтронная звезда (1.5 – 2 массы солнца и радиусом 10-20 километров). Масса стабильной нейтронной звезд не может быть больше 3 солнечных масс. Если же больше, то с учетом её размеров, радиус становиться меньше гравитационного и сила сжатия бесконечна. Нейтронная звезда начинает сжиматься и образуется черная дыра. Поверхность черной дыры называется горизонтом событий. Приливные силы тяготения – увеличение силы тяготение до разрыва тела. За горизонтом событий эти силы становятся бесконечными (сингулярность).

Выводы:

• Внутри черной дыры тела и вещество существовать не могут;

• До сих пор неизвестно, что происходит со временем внутри черной дыры.