Реферат: Галактика. Реферат галактика

Реферат Галактики

Содержание

I. ВВЕДЕНИЕ 2

II. ВИДЫ ГАЛАКТИК 3

1. Как открыли другие галактики 3

2. «Великий Спор» 4

3. Классификация Хаббла 6

3.1.Типы галактик 6

3.2. Причины различия галактик 9

III. НАША ГАЛАКТИКА 10

1. Млечный Путь и Галактика 10

2. Размеры и строение нашей галактики 12

3. Звездные скопления 16

4. Межзвездная среда 19

5. Движение звезд в Галактике 23

6. Вращение Галактики 24

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25

V. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 27

VI. ПРИЛОЖЕНИЕ 28

I. ВВЕДЕНИЕ

Тысячелетиями человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, и стремилось вырваться за пределы окружающего его мира.

Небесный купол, усеянный мириадами звезд, с незапамятных времен волновал воображение ученых, поэтов живущих на Земле.

Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начало и где конец Вселенной?

Столетиями мы были узниками Солнечной системы.

Проникая все дальше и дальше, астрономы нашли такой предел, и оказалось, что наше Солнце – одна из огромного числа звезд, образующих систему под названием Галактика.

Мой выбор темы на экзамене по астрономии был подсказан интересом, есть ли за нашей Солнечной системой, что то еще? Хотелось узнать как можно больше информации на данную тему, и написать реферат.

В науке еще много остается белых пятен в изучении нашей Галактики.

Я считаю, что эта тема сейчас актуальна, значима не только в настоящем, но и в будущем среди ученых.

Думаю, написанный мною реферат поможет ознакомиться с данной темой и другим ученикам в изучении астрономии.

II. ВИДЫ ГАЛАКТИК

1. Как открыли другие галактики

В последнее время ученым впервые, наконец-то, удалось заглянуть в загадочный центр нашей Галактики. Полной картины того, что там творится, пока нет. По мнению некоторых исследователей, в центре Галактики сосредоточено много массивных звезд и различных источников рентгеновского, инфракрасного и радиоизлучения. Там происходит рождение новых звезд. Очень может быть, что там притаилась и пока дремлет огромная "черная дыра". Словом, место весьма неспокойное, и хорошо, что мы находимся достаточно далеко от него.

Еще более двухсот лет назад пытливые наблюдатели обратили внимание на многочисленные туманные "пятнышки" на звездном небе. Некоторые из них видны невооруженным глазом, но большинство удается рассмотреть лишь в бинокли и телескопы.

Что это? В 1771 году французский астроном Шарль Мессье опубликовал список (каталог), содержащий сотню таких объектов. Он сделал это для того, чтобы охотники за кометами (а Мессье сам был одним из них) не путали бы вновь открываемые кометы с туманными объектами, которые к кометам не имеют никакого отношения.

Известный астроном, знаменитый строитель больших самодельных телескопов Вильям Гершель , тоже составил каталог туманностей, в нем уже было свыше 2,5 тысячи новых объектов. Среди них, как потом выяснилось, оказались и звездные скопления, и настоящие туманности из газа и пыли, принадлежащие нашей Галактике, а кроме того - далекие звездные острова - другие галактики (о чем узнали значительно позже).

Астрономы не сразу поняли, что перед ними далекие звездные миры, похожие и не очень похожие на нашу собственную Галактику. Чтобы окончательно убедиться в этом, необходимо было решить две главные задачи: доказать, во-первых, то, что "кандидаты" в другие галактики находятся далеко за пределами нашей Галактики, а во-вторых, что они действительно состоят из множества звезд, а не представляют собой светлые облака разреженной космической материи в Галактике.

В XIX веке ирландский астроном Вильям Парсонс (лорд Росс), прославившийся созданием очень больших телескопов, удвоил число известных туманностей. А самое главное то, что он рассмотрел в некоторых из них спиральную структуру. Но решающие открытия были сделаны лишь в ХХ веке. И путь к ним не был прямым и широким. Уж слишком невероятным казалось представление о том, что Вселенная простирается далеко за пределы нашего Млечного Пути. И правильно его размеры были определены тоже, конечно, не сразу.

После того, как Гершель заметил, что некоторые "туманности" состоят из звезд (1785 год), он же, в 1820 году, на склоне лет своих пришел

к пессимистическому выводу: "Все, что за пределами нашей собственной системы, покрыто мраком неизвестности". Еще через 70 лет после этого Агнеса Кларк (тоже английский астроном) уверяла: "Вопрос о том, являются ли туманности внешними галактиками, едва ли нуждается в обсуждении. На него дан ответ самим прогрессом исследований. Можно с уверенностью сказать, что ни один компетентный ученый, располагающий всеми доказательствами, не станет придерживаться мнения, что хотя бы одна туманность является звездной системой, сравнимой по размерам с Млечным Путем"...

Действительность оказалась более интересной. Не успел завершиться XIX век, как стали появляться данные, противоречащие этому приговору. Сравнение спектра Солнца со спектром Туманности Андромеды показало, что эта "туманность", которую можно видеть невооруженным глазом, по-видимому, состоит из звезд, подобных нашему Солнцу. Вступающие в строй все более мощные, и совершенные телескопы помогли открыть тысячи новых туманностей. На фотографиях обнаруживали спиральную структуру многих из них. Так, снимки, полученные с помощью телескопа-рефлектора Ликской обсерватории (США), отчетливо показали спиральную структуру Туманности Андромеды. А ведь еще в начале ХХ века большинство астрономов, основываясь на оказавшихся ошибочными определениях расстояний до объекта в созвездии Андромеды, считали, что это одна из туманностей нашей Галактики...

2. «Великий Спор»

По-настоящему, окончательно внегалактические туманности - другие галактики - были открыты в 20-х годах нашего столетия. В апреле 1920 года в Национальной академии наук США состоялась публичная дискуссия между двумя известными астрономами Харлоу Шепли и Гербертом Кертисом. Это был "великий спор" в основном о том, что представляют собой спиральные туманности.

Кертис доказывал, что Туманность Андромеды - это другая галактика, что она удалена от нас на расстояние около 500000 световых лет (в действительности - 2300000 световых лет).

Шепли придерживался иной точки зрения. Он считал, что диаметр нашей Галактики не менее 300000 световых лет (втрое больше, чем на самом деле) и большинство наблюдаемых нами туманностей размещается внутри Галактики. Внегалактические туманности, вероятно, где-то есть, но они так далеки от нас, что мы их просто не можем увидеть.

У того и другого астронома были и другие доводы в пользу своих позиций. Однако каждый остался при своем мнении - спор закончился "вничью". Но стало очевидным, что нужны новые наблюдения

туманностей и новые уточненные данные о масштабах огромного звездного мира, в котором мы живем.

И вскоре решающее слово было сказано. Его произнес великий американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953). Впрочем, этим человеком мог бы быть и Джордж Ричи. Он сделал снимки туманности в созвездии Треугольника (М 33, так обозначаются объекты, включенные в каталог Мессье). По ним было видно, что спиральные ветви этой "туманности" буквально усыпаны звездами. К сожалению, изображения звезд получились нерезкими, размытыми. И Ричи не сумел доказать, что открыл звезды в далекой звездной системе.

То, что это действительно звезды, удалось доказать несколько лет спустя Хабблу, 35-летнему астроному, работавшему, как и Ричи, на той же знаменитой обсерватории Маунт Вилсон (США). 2,5-метровый телескоп-рефлектор (в ту пору крупнейший в мире) дал возможность Хабблу получить четкие изображения звезд в трех туманностях. Это звезды в Туманности Андромеды, в Треугольнике и в Печи.

Хаббл не только убедительно показал, что внешние части этих "туманностей" состоят из звезд, но и первый увидел среди них переменные звезды - цефеиды. Теперь их называют "маяками Вселенной".

Английский любитель астрономии, глухонемой юноша Джон Гудрайк, в 1784 году открыл, что четвертая по блеску звезда в созвездии Цефея - переменная, то есть происходят строго периодические колебания ее блеска. Мог ли Гудрайк думать, что он не только обнаружил интереснейший, ныне насчитывающий тысячи, класс пульсирующих звезд - цефеид, но и нашел один из ключей от "дверей" бездны мироздания? Но именно так это оказалось. В ХХ веке астрономы научились с помощью цефеид определять расстояния до звездных систем (звездных скоплений, галактик), в которых находили цефеиды.

Возвратимся к открытию цефеид в "туманностях", которые исследовал Хаббл. Предположив, что цефеиды действительно принадлежат "туманностям" (а не случайно видны на их фоне) и что мигают они в других звездных системах точно так, как и в нашей собственной, Хаббл определил расстояния до этих таинственных туманных пятен. Расстояния оказались настолько большими, что стало ясно: "туманности" - это огромные звездные системы, расположенные за пределами Галактики. Итак, "великий спор" был, наконец, завершен в середине 20-х годов нынешнего века.

3. Классификация Хаббла

Классификация Хаббла возникла как чисто морфологическая (связанная с формой) и была основана на том, как выглядят галактики в оптическом диапазоне.

Встречаются галактики различных форм, размеров и светимостей; некоторые из них изолированные, но большинство имеет соседей или спутников, оказывающих на них гравитационное влияние. Как правило, галактики спокойны, но нередко встречаются и активные. В 1925 Хаббл предложил классификацию галактик, основанную на их внешнем виде. Позже ее уточняли Хаббл и Шепли, затем Сэндидж и наконец Вокулер. Все галактики в ней делятся на 4 типа: эллиптические, линзовидные, спиральные и неправильные.

3.1.Типы галактик

Э ллиптические (E) галактики имеют на фотографиях форму эллипсов без резких границ и четких деталей. Их яркость возрастает к центру. Это вращающиеся эллипсоиды, состоящие из старых звезд; их видимая форма зависит от ориентации к лучу зрения наблюдателя. При наблюдении с ребра отношение длин короткой и длинной осей эллипса достигает ~ 5/10 (обозначается E5).

Л инзовидные (L или S0) галактики похожи на эллиптические, но, кроме сфероидального компонента, имеют тонкий быстро вращающийся экваториальный диск, иногда с кольцеобразными структурами наподобие колец Сатурна. Наблюдаемые с ребра линзовидные галактики выглядят более сжатыми, чем эллиптические: отношение их осей достигает 2/10.

С пиральные (S) галактики также состоят из двух компонентов – сфероидального и плоского, но с более или менее развитой спиральной структурой в диске. Вдоль последовательности подтипов Sa, Sb, Sc, Sd (от «ранних» спиралей к «поздним») спиральные рукава становятся толще, сложнее и менее закручены, а сфероид (центральная конденсация, или балдж) уменьшается. У спиральных галактик, наблюдаемых с ребра, спиральные рукава не видны, но тип галактики можно установить по относительной яркости балджа и диска.

Н еправильные (I) галактики бывают двух основных видов: магелланового типа, т.е. типа Магеллановых Облаков, продолжающие последовательность спиралей от Sm до Im, и немагелланового типа I0, имеющие хаотические темные пылевые полосы поверх сфероидальной или дисковой структуры типа линзовидной или ранней спиральной.

Т ипы L и S распадаются на два семейства и два вида в зависимости от наличия или отсутствия проходящей через центр и пересекающей диск линейной структуры (бар), а также центральносимметричного кольца. Существуют и другие схемы классификации

галактик, основанные на более тонких морфологических деталях (по форме), но пока еще не развита объективная классификация, основанная на фотометрических, кинематических и радиоизмерениях.

Состав. Два структурных компонента – сфероид и диск – отражают различие в звездном населении галактик, открытое в 1944 немецким астрономом В.Бааде (1893–1960).

Население I, присутствующее в неправильных галактиках и в рукавах спиралей, содержит голубые гиганты и сверхгиганты спектральных классов O и B, красные сверхгиганты классов K и M, а также межзвездные газ и пыль с яркими областями ионизованного водорода. В нем присутствуют и мало массивные звезды главной последовательности, которые видны вблизи Солнца, но неразличимы в далеких галактиках.

Население II, присутствующее в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в центральных областях спиралей и в шаровых скоплениях, содержит красные гиганты от класса G5 до K5, субгиганты и, вероятно, субкарлики; в нем встречаются планетарные туманности и наблюдаются вспышки новых

Первоначально считалось, что эллиптические галактики содержат только Население II, а неправильные – только Население I. Однако выяснилось, что обычно галактики содержат смесь двух звездных населений в разных пропорциях. Детальный анализ населений возможен только для нескольких близких галактик, но измерения цвета и спектра далеких систем показывают, что различие их звездных населений может быть значительнее, чем думал Бааде.

Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них очень живописны. Э. Хаббл избрал самый простой метод классификации галактик по внешнему виду, и нужно сказать, что хотя в последствии другими выдающимися исследователями были внесены разумные предположения по классификации, первоначальная система, выведенная Хабблом, по прежнему остается основой классификации галактик.

3.2. Причины различия галактик

Еще со времен Хаббла астрономы пытались установить, под действием каких процессов галактики принимают ту или иную форму. В некоторых из ранних теорий предполагалось, что разные типы галактик представляют собой эволюционную последовательность.

Как только астрономы поняли процесс звездной эволюции и научились определять возраст звезд, (это стало возможно в 50-х годах), оказалось, что галактики всех типов имеют примерно одинаковый возраст. Почти в каждой галактике присутствует хотя бы несколько звезд с возрастом в несколько миллиардов лет. Отсюда следует, что ни эллиптические, ни неправильные галактики не могут быть старше остальных.

Однако эллиптические галактики состоят почти исключительно из старых звезд, в то время как галактики других хаббловских типов содержат относительно больше молодых звезд. Таким образом, хаббловская последовательность все же имеет некоторое отношение к возрастам. По-видимому, форма галактики связана со скоростью образования в ней новых молодых звезд уже после ее рождения, а следовательно, и с распределением звезд по возрастам. В эллиптических галактиках очень мало звезд возникло после стадии образования галактики и поэтому мы наблюдаем здесь ничтожное количество молодых звезд. В галактиках типа Sa звезды продолжают образовываться до сих пор, но скорость этого процесса невелика, в галактиках типа Sb темп звездообразования выше, галактики типа Sc очень активны, а наиболее бурно звездообразование протекает в галактиках типа Irr 1.

Эти результаты навели исследователей на мысль о том, что последовательность хаббловских типов упорядочивает галактики по степени сохранения ими газа и пыли: неправильные галактики сберегли большую часть своего газа и своей пыли для постепенного рождения все новых и новых звезд, в то время как эллиптические галактики израсходовали почти весь свой исходный газ на первую взрывную вспышку звездообразования. Согласно современным представлениям два важнейших фактора, определяющих форму галактики, это, во-первых, начальные условия (масса и момент вращения) и, во-вторых, окружение (т.е. членство в скоплении или наличие близких спутников). В этом отношении галактика похожа на человека: ее характер зависит как от наследственности, так и от общества, в котором она "вращалась".

III. НАША ГАЛАКТИКА

1. Млечный Путь и Галактика

В безлунные осенние вечера вдали от ярко освещенных домов и улиц, любуясь звёздным небом, можно увидеть белую полосу, протянувшуюся через все небо. Это Млечный Путь.

Согласно одному из древних мифов, Млечный Путь – это дорога с Олимпа на Землю. Согласно другому – это пролитое Герой молоко.

Млечный Путь опоясывает небесную сферу по большому кругу. Жителям северного полушария Земли, в осенние вечера удается увидеть ту часть Млечного Пути, которая проходит через Кассиопею, Цефей, Лебедь, Орел и Стрельца, а под утро появляются другие созвездия. В южном полушарии Земли Млечный Путь простирается от Стрельца к созвездиям Скорпион, Циркуль, Центавр, Южный Крест, Киль, Стрела.

М лечный Путь, проходящий через звездную россыпь южного полушария, удивительно красив и ярок. В созвездиях Стрельца, Скорпиона, Щита много ярко светящихся звездных облаков. Именно в этом направлении находится центр нашей Галактики. В этой же части Млечного Пути особенно четко выделяются темные облака космической пыли- темные туманности. Если бы не было этих темных, непрозрачных туманностей, то Млечный Путь в направлении к центру Галактики был бы ярче в тысячу раз.

Глядя на Млечный путь, нелегко вообразить, что он состоит из множества неразличимых невооруженным глазом звёзд. Но люди догадались об этом давно. Одну из таких догадок приписывают ученому и философу Древней Греции - Демократу. Он жил почти на две тысячи лет раньше, чем Галилей, который впервые доказал на основе наблюдений с помощью телескопа звездную природу Млечного Пути. В своём знаменитом “Звездном вестнике” в 1609 году Галилей писал: “Я обратился к наблюдению сущности или вещества Млечного Пути, и с помощью телескопа оказалось возможным сделать её настолько доступной нашему зрению, что все споры умолкли сами собой благодаря наглядности и очевидности, которые и меня освобождают от многословного диспута.

В самом деле Млечный Путь представляет собой не что иное, как бессчетное множество звёзд, как бы расположенных в кучах, в какую бы область не направлять телескоп, сейчас же становится видимым огромное число звёзд, из которых весьма многие достаточно ярки и вполне различимы, количество же звёзд более слабых не допускает вообще никакого подсчета”.

Какое же отношение звёзды Млечного Пути имеют к единственной звезде Солнечной системы, к нашему Солнцу? Ответ сегодня общеизвестен. Солнце - одна из звёзд нашей Галактики, Галактики – Млечный Путь. Какое же место занимает Солнце в Млечном Пути? Уже из того факта, что Млечный Путь опоясывает наше небо по большому кругу, ученые сделали вывод, что Солнце находится вблизи главной плоскости Млечного Пути.

Чтобы получитъ более точное представление о положении Солнца в Млечном Пути, а затем и представить себе, какова в пространстве форма нашей Галактики, астрономы (В.Гершель, В.Я.Струве и др.) использовали метод звездных подсчетов, суть которых в том, что в различных участках неба подсчитывают число звёзд в последовательном интервале звёздных величин. Если допустить, что светимости звёзд одинаковы, то по наблюдаемому блеску можно судить о расстояниях до звезд, далее, предполагая, что звёзды в пространстве расположены равномерно, рассматривают число звёзд, оказавшихся в сферических объёмах, с центром в Солнце.

На основе этих подсчетов уже в 18 веке был сделан вывод о “сплюснутости” нашей Галактики.

В состав Галактики входят не менее 150 млрд. Звёзд, подобных нашему Солнцу. В близи центральной области Галактики звёздная плотность в миллионы раз больше, чем вблизи Солнца. Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце мчится со скоростью

более 220 км/с, совершая один оборот за 200-250 миллионов лет. Галактика имеет сложное строение и сложный состав. Современные исследования Галактики требуют технических средств 20 века, но началось исследование Галактики с пытливого вглядывания в простирающийся над нашими головами Млечный Путь.

Галактика всегда обозначается и пишится с большой буквы.

2. Размеры и строение нашей галактики

Наши знания о размерах, составе и структуре Галактики получены в основном за последние десятилетия благодаря использованию больших телескопов, которые позволили изучать слабые звезды и другие далекие объекты. Было определено, что в ее структуре прослеживается ядро и окружающие его две системы звезд: дискообразная и почти сферическая галактическая корона (гало). Первая включает значительное число звезд, концентрация которых возрастает по мере приближения к галактической плоскости. Менее многочисленные звезды второй имеют концентрацию к ядру.Млечный Путь, который образуют звезды диска, опоясывает небо вдоль большого круга, а это означает, что Солнечная система находится вблизи галактической плоскости. Диаметр нашей Галактики – около 100 тыс.св.лет (30 тыс.пк). Число звезд в ней – по разным оценкам - около 200 млрд. до 1 трлн. Они составляют 98% общей массы Галактики, а оставшиеся 2% - межзвездное вещество в виде газа и пыли, при этом пыли примерно в 100 раз меньше, чем газа.

Строение Галактики

Истинные размеры Галактики были установлены только в XX в. Из-за того, что Солнечная система находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощающей материей, очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с нашей. Так, в 40-е гг. XX столетия, наблюдая галактику формы - гало.

П оскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Галактику, Бааде предположил, что подобная структура имеется и у Млечного Пути. Звёзды галактического диска были названы населением I типа, а звёзды гало (или сферической составляющей) - населением II типа.

Как показывают современные исследования, два вида звёздного населения отличаются не только пространственным положением, но и характером движения, а также химическим составом. Эти особенности связаны в первую очередь с различным происхождением диска и сферической составляющей.

Так наша Галактика выглядит сбоку:

1 – ось вращения; 2 – корона; 3 – галактический центр; 4 – галактический экватор; 5 – Солнце; 6 – тонкий диск; 7 – толстый диск; 8 – гало; 9 – шаровое скопление; 10 – звезды гало; 11 – балдж

ГАЛО. Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет.

Состоит гало в основном из очень старых, неярких маломассивных звёзд Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

Характерной особенностью звёзд гало является чрезвычайно малая доля в них тяжёлых химических элементов. Звёзды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сотни раз меньше, чем Солнце.

Звёзды сферической составляющей концентрируются к центру Галактики. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе с английского "утолщение").

Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того что вращение отдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёзд могут иметь самые различные направления), гало в целом вращается очень медленно.

ДИСК. По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в 150 млрд раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно отличается от населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределён неравномерно, образуя многочисленные газовые облака - от гигантских неоднородных по структуре сверхоблаков протяжённостью несколько тысяч световых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Приблизительно на 1/4 она состоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные присутствуют в очень небольших количествах. В среднем химический состав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

ЯДРО. Одной из самых интересных областей Галактики считается её центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его начали изучать только после создания приёмников

инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звёзд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их

содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звёзд, по яркости сопоставимых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркие звёзды нашего неба.

Помимо большого количества звёзд в центральной области Галактики наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - чёрной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре находится также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра.

СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов - спиральные галактики. Спиральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков межзвёздного газа, в которых продолжают образовываться звёзды. В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых. В отличие от гало, где какие-либо проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды и обратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, также сосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пути в значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода, концентрирующегося вдоль длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звёзд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.

3. Звездные скопления

Самые маленькие коллективные члены Галактики - это двойные и кратные звёзды. Так называются группы из двух, трех, четырех и более звезд, в которых звёзды удерживаются близко друг к другу благодаря взаимному притяжению согласно закону всемирного тяготения. В двойных и кратных звёздах таких огромных тел – звёзд (солнц) два или несколько. Они притягивают друг друга, удерживают друг друга и, возможно, другие тела меньших масс внутри сравнительного небольшого объёма.

Расстояние, разделяющее компоненты двойных звезд, могут быть весьма различны. У тесных двойных они так близки друг друга, что происходят сложные физические процессы взаимодействия, связанные с явлениями приливов.

В широких парах расстояние между компонентами составляет десятки тысяч астрономических единиц, периоды обращений столь велики, что измеряются тысячелетиями и орбитальное движение при наблюдениях не удаётся обнаружить. Связуемость компонентов в таких системах определяют по их относительной близости на небе и по общности собственного движения.

Среди 30 ближайших к нам звёзд 13 входят в состав двойных и тройных систем. Измерение скорости движения звёзд по их орбитам позволило оценить массу звёзд, входящих в двойные системы. Оказалось, что и в этом отношении звёзды различны. Некоторые из них по массе уступают Солнцу, а другие превосходят его. При этом для всех звезд, в том числе и для Солнца, выполняется условие - чем больше светимость звезды, тем больше и её масса. Вдвое большей массе соответствуют приблизительно вдесятеро большая светимость, так что различие в светимостях у звезд гораздо большее, чем различие в массах.

Двойные и кратные звёзды часто состоят из звёзд различных типов, например, звезда белый гигант может комбинироваться с красным карликом, или желтая звезда средней светимости- с красным гигантом.

Более крупными коллективными членами Галактики, чем двойные и кратные звёзды, являются рассеянные звёздные скопления.

Звездные скопления. Хоро­шо известно, что звезды неравно­мерно распределены по небу. На­пример, вблизи Млечного Пути сла­бые звезды встречаются заметно чаще, чем вдали от него. Это не кажущийся эффект. Звезды дейст­вительно неравномерно заполняют пространство. Наиболее наглядно это проявляется в существовании групп из большого числа звезд, называе­мых звездными скоплениями.

П римером звездных скоплений, хорошо видимых невооруженным глазом, являются скопления Плеяды и Гиады (оба в созвездии Тельца). В Плеядах нормальный глаз видит 5—7 слабых звездочек, располагающихся в виде малень­кого ковшика (по этому скоплению удобно проверять остроту зрения). В телескоп в Плеядах заметны сот­ни звезд. Гиады — скоп­ление не столь компактное, как Плеяды, но оно содержит более яркие звезды. Рядом с Гиадами — красноватый Альдебаран — яр­чайшая звезда в созвездии Тельца.

Невооруженным глазом на небе заметно всего несколько скоплений. Но в телескоп их можно видеть сотни. Наблюдения показали, что звездный состав скоплений различен.

Оказалось, что некоторые скопления состоят из сравнительно молодых, некоторые — из старых звезд. Звезды внутри скопления имеют близкий возраст и, следовательно, связаны общим происхождением.

Н аблюдается два типа скоплений — рассеянные и шаровые. Рассеянные скопления содержат десятки, сотни, а наиболее крупные — тысячи звезд и выглядят в телескоп сверкающей россыпью. Плеяды и Гиады относятся к этому типу. Среди рассеянных скоплений встречаются как сравнительно ста­рые, с возрастом в несколько мил­лиардов лет, так и очень молодые, в которых еще сохранились много голубых горячих звезд высокой све­тимости. Эти звезды значительно массивнее Солнца, и поэтому (как мы уже знаем) продолжительность жизни у них более короткая, чем у звезд других типов. Существование в рассеянных скоплениях таких звезд говорит о том, что образование скоплений продолжается и в наше время. Сравнительно молодым скоплением являются Плеяды: его возраст около 108 лет.

Рассеянные скопления можно найти не в любой части неба. Почти все они наблюдаются вблизи Млеч­ного Пути. Именно там, вблизи плоскости диска Галактики, наи­более активно происходит образо­вание звезд.

Ш аровые скопления по размеру, как правило, больше рас­сеянных и содержат сотни тысяч звезд. Все они очень далеки от нас. Лишь одно-два можно заметить невооруженным глазом или в бинокль, но даже они из-за громадного расстояния видны как крошечные светящиеся пятнышки. На фотографиях шаровые скопления обычно выглядят как целый рой огромного числа звезд.Кажется, что в центре скопления звезды сливаются в сплошную светлую массу. Но на самом деле даже там между звездами достаточно много свободного пространства, что­бы они двигались, не сталкиваясь друг с другом. В отличие от рассеянных скоплений, в шаровых мы не наблюдаем молодых звезд. Это очень старые звездные системы. Их возраст трудно точно оценить. Основываясь на теории звездной эволюции, ученые получают оценки возраста наиболее старых скоплений в 13—18 млрд. лет.

Всего в нашей Галактике известно около 150 шаровых скоплений. В отличие от рассеянных звездных скоплений, шаровые скопления слабо концентрируются к полосе Млечного Пути. Зато практически все они наблюдаются в одной половине неба, в центре которой находится созвездие Стрельца. Такая особенность распределения отражает структуру нашей звездной системы — Галактики: в созвездии Стрельца находится ее центр. Шаровые скопления, в отличие от рассеянных, относятся к сферической составляющей Галактики. Имеется ещё один тип членов Галактики - так называемые звёздные ассоциации. Они были открыты академиком В.А.Амбарцумяном, который обнаружил, что наиболее горячие звёзды-гиганты, расположены на небе как бы отдельными гнёздами. Обычно в таком гнезде два-три десятка звёзд - горячих гигантов спектральных классов. Ассоциация занимает большой объем, размером в несколько десятков или сотен парсек, в который обычно порядком, как и в другие места Галактики, входят в большом количестве звезды-карлики и звёзды средней светимости.

Звёзды горячие гиганты движутся со скоростью 5-10 км/с, и им требуется всего несколько сотен тысяч лет или, самое большее, несколько миллионов лет, чтобы уйти из ассоциации. Поэтому факт существования горячих гигантов в звёздных ассоциациях указывает на то, что эти звёзды недавно сформировались в ассоциациях и не успели ещё из них уйти.

Именно открытие звёздных ассоциаций привело к утверждению, что наряду со старыми звёздами, есть и молодые и очень молодые звёзды, что звёздообразование в Галактике было длительным процессом и продолжается в наши дни.

По расположению в Галактике все звёзды и все другие объекты можно разделить на три группы.

Объекты первой группы сосредоточены в галактической плоскости, т.е. образуют плоские подсистемы. К этим объектам относятся звёзды горячие сверхгиганты и гиганты, пылевая материя, газовые облака и рассеянные звёздные скопления. Характерно, что в состав рассеянных скоплений в основном входят именно те объекты, которые сами по себе тоже образуют плоские подсистемы.

Вторую группу образуют объекты, располагающиеся одинаково часто у плоскости симметрии Галактики и на значительном расстоянии от неё. Они образуют сферические подсистемы. В числе таких объектов желтые и красные субкарлики, желтые и красные гиганты, шаровые скопления.

Третью группу составляют промежуточные подсистемы. В них объекты сосредоточены у плоскости Галактики, но не так сильно, как у плоских подсистем. Промежуточные подсистемы составляют красные и желтые звёзды-гиганты, желтые и красные звёзды-карлики, а также особые переменные звёзды, называемые звёздами типа Мира Кита, очень сильно и неправильным образом изменяющие свой блеск.

Открытие существования объектов различных подсистем в Галактике имеет большое значение. Оно показывает, что звёзды разных типов формировались в разных местах Галактики и при различных условиях.

4. Межзвездная среда

Межзвездный газ. В состав нашей Галактики входят не только звезды. Наблюдения показали, что межзвездное пространство нельзя считать абсолютно пустым. Основная масса межзвездной среды приходится на разряженный газ. Этот газ обладает способностью слабо светиться, если горячие звезды освещают его ультрафиолетовым светом, и излучать потоки радиоволн, которые можно уловить радиотелескопами. Межзвездный газ имеет при­мерно такой же химический состав, как и большинство наблюдаемых звезд. Он преимущественно состоит из легких газов (водорода и гелия).

Большая часть межзвездного газа сосредоточена в пределах диска Галактики, где межзвездная среда образует вблизи плоскости симмет­рии диска газопылевой слой тол­щиной в несколько сотен световых лет. В пределах этого слоя находится и наше Солнце с окружающими его звездами. Газопылевой слой вместе со звездами диска принимает участие во вращении Галактики.

Даже вблизи плоскости звездного диска концентрация частиц газа очень мала. У поверхности Земли, например, в 1 см3 содержится 3*1019 молекул воздуха, а в меж­звездном газе на два кубических сантиметра приходится в среднем только один атом газа. Но меж­звездный газ занимает такие боль­шие объемы пространства, что его полная масса в Галактике достигает нескольких процентов от суммарной массы всех звезд.

Газ в межзвездном простран­стве наблюдается в трех состояниях: ионизованном, атомарном и моле­кулярном.

Ионизованный газ. Горячие звезды мощным ультрафиолетовым излучением нагревают и ионизуют окружающий межзвездный газ. Нагре­тый газ излучает свет, и поэтому области, заполненные горячим га­зом, наблюдаются как светящиеся облака. Они называются светлыми газовыми туманностями. Темпера­тура газа в них составляет около 10000 К.

Самая заметная туманность рас­положена в созвездии Ориона и на­зывается туманностью Орио­на. В сильный бинокль или небольшой телескоп она видна как бесформенное облачко со слабым зеленоватым свечением. Это обла­ко состоит из горячего ионизован­ного газа, масса которого оцени­вается примерно в тысячу масс Солнца.

Атомарный газ. Основная масса межзвездного газа в диске Галак­тики удалена от горячих звезд и поэтому не ионизована и не излу­чает свет. Но такой «невидимый» газ все же можно наблюдать радио­астрономическими методами. Было доказано (вначале теоретически, а затем подтверждено наблюдениями), что атомы водорода, входящие в состав межзвездного газа, излу­чают радиоволны с длиной волны 0,21 м (с частотой 1420 МГц).

Радиоизлучение нейтрального межзвездного водорода было обна­ружено в 1951 г. Многочисленные измерения его интенсивности позво­лили установить общую массу газа в Галактике.

Атомарный газ распределен в пространстве неоднородно. Он обра­зует облака, между которыми газ более разрежен. Типичные размеры облаков достигают нескольких десят­ков световых лет, а средняя кон­центрация частиц в них — несколько атомов в 1 см3.

Молекулярный газ. Радионаблю­дения обнаружили в межзвездном пространстве в тысячи раз более плотные облака, состоящие из очень холодного газа, температура кото­рого не превышает 20—30 К. Из-за низкой температуры и повышенной плотности водород и другие эле­менты в этих облаках объединены в молекулы. Поэтому их называют молекулярными. В основном они состоят из молекул h3. Молекулы водорода, в отличие от, атомов, не испускают радиоизлучения. Зато многие другие молекулы, входящие в состав облаков, излучают радио­волны на определенных частотах. По радиоизлучению в молекуляр­ных облаках было найдено несколь­ко десятков молекулярных соедине­ний, например СО, СО2, h3O, NН3. Имеются и более сложные молеку­лы — формальдегида, этилового и метилового спирта и др. Молекулы могут возникать и существовать только в наиболее плотных газовых облаках. В разреженной межзвезд­ной среде под действием ультра­фиолетового излучения звезд они быстро распадаются. Масса многих молекулярных облаков превышает 100 тыс. масс Солнца. Это самые массивные образования в диске Галактики.

П олагают, что в молекуляр­ных облаках происходит зарождение звезд из газа. Существует и об­ратный процесс — в межзвездную среду непрерывно поступает газ, «сбрасываемый» звездами. Мы уже знаем, что звезды, вспыхивающие как новые и сверхновые, теряют часть своей массы. Но и у обычных звезд, таких, как Солнце, на опреде­ленном этапе эволюции (после превращения в красный гигант) происходит отделение газовой обо­лочки, которая, медленно расширяясь, уходит в межзвездное пространство. Такие расширяющиеся оболочки известны у сотен звезд. Они называются планетарными ту­манностями. В центре планетарной туманности всегда наб­людается звезда. Причина свечения этих объектов та же, что и у светлых газовых туманностей,— ионизующее ультрафиолетовое излучение горячей звезды.

Межзвездная пыль. В середине прошлого века известный рус­ский астроном В. Я. Струве обосно­вал предположение, что межзвездное пространство не абсолютно прозрачно; свет в нем может поглощаться и рассеиваться, вследствие чего да­лекие звезды выглядят слабее, чем можно ожидать. Газ практически не поглощает видимого излучения. По­этому, помимо газа, межзвездная среда должна содержать пыль.

Окончательно существование поглощения света в межзвездной среде было доказано в 30-х годах нашего века. В случае сравнительно близких звезд поглощение почти незаметно:

чтобы световой поток был ослаблен межзвездной средой всего лишь на один процент, свету требуется пройти расстояние в несколько десятков световых лет. Но если расстояние до звезд измеряется тысячами све­товых лет, то межзвездная среда ослабляет приходящий от них свет и несколько раз.

Межзвездная среда не только ослабляет свет далеких звезд, но еще и вызывает изменение их цвета. Звез­ды, свет которых испытал сильное ослабление, кажутся нам более красными. Это происходит потому, что лучи красного света меньше поглощаются и рассеиваются меж­звездными пылинками, чем синие. Измеряя ослабление света звезд на различных длинах волн, можно су­дить о свойствах межзвездной пыли. Выяснилось, что межзвездные пы­линки очень мелкие — размером около 0,5 мкм. Они состоят в ос­новном из углерода, кремния и «намерзших» на них молекул меж­звездного газа.

В межзвездном пространстве пыль везде сопутствует газу. На ее долю приходится около 1% от массы газа. Поэтому концентрация пыли всегда выше, а прозрачность среды ниже там, где много газа. Это хорошо видно на примере молекулярных облаков — самых плотных газовых облаков в межзвезд­ной среде. Из-за присутствующей в них пыли они практически не­прозрачны и выглядят на небе как темные области, почти лишенные звезд. Редкие звездочки, просвечивающие сквозь их менее плотные части, кажутся сильно покрасневшими. Газопылевые образования, которые из-за низкой прозрачности выглядят как темные области, на­зываются темными туманностями.

В ясную ночь, наблюдая Млечный Путь даже невооруженным гла­зом, можно заметить, что он имеет неровные очертания, а в созвездии Лебедя даже разделяется на два параллельно идущих рукава. Это наглядный результат проекции на Млечный Путь темных туманностей, большинство которых находится вблизи плоскости Галактики.

Происхождение пыли не вполне еще ясно. Теоретические расчеты и наблюдения показали, что пылинки могут конденсироваться в атмосферах холодных звезд, откуда давление излучения должно выталкивать их в межзвездное пространство.

Космические лучи и межзвездное магнитное поле. Помимо разряженного газа и пыли, в межзвездном пространстве с огромной скоростью, близкой к скорости света (300 000 км/с), движется большое число элементарных частиц и ядер различных атомов. Эти частицы летят по всей нашей Галактике в самых различных направлениях. Они называются космическими лучами.

Частицы космических лучей удается регистрировать непосредственно при помощи специальных физиче­ских приборов — счетчиков быстрых частиц, устанавливаемых на космических аппаратах. Сквозь атмосферу Земли космические лучи пробиться не могут. Сталкиваясь с атомами земной атмосферы, они разбивают их, рождая целые ливни из элементарных частиц. Лишь небольшой процент космических частиц избегает столкновений в атмосфере и достигает Земли высоко в горах. Поэтому в различных странах организованы специальные высокогорные станции по наблюдению и исследованию космических лучей.

Не все космические частицы при­ходят к нам из межзвездных глубин. Многие имеют солнечное проис­хождение. Они рождаются главным образом при солнечных вспышках. Однако самые быстрые части­цы, летящие с околосветовой ско­ростью и обладающие огромной энер­гией, приходят в Солнечную систему из далеких просторов Галактики.

Основными источниками космических лучей в Галактике считаются остатки сверхновых звезд и пульсары — быстро вращающиеся и сильно намагниченные нейтронные звезды.

Мы уже знаем, что остатки сверх новых звезд являются мощными источниками синхротронного радио излучения, которое возникает при движении быстрых электронов в магнитном поле. Но наблюдения показали, что синхротронное радиоизлучение приходит к нам и из тех областей межзвездного простран­ства, где остатков сверхновых звезд нет. Следовательно, и между звездами существует магнитное поле, заставляющее быстрые электроны космических лучей излучать радиоволны.

5. Движение звезд в Галактике

Долгое время звезды не случайно считались «неподвижными». Измеряя взаимное расположение звезд на небе, астрономы только в начале XVIIв. заметили, что координаты некоторых ярких звезд ( Альдебарана, Сириуса )изменились по сравнению с теми, которые были получены в древности.

Собственным движением звезды называется ее видимое угловое смещение за год по отношению к слабым далеким звездам.

Смещение звезд на небе в течение года невелико. Однако на протяжении десятков тысяч лет собственные движения звезд существенно сказываются на их положении, вследствие чего меняются привычные очертания созвездий.

Большинство из 300.000 звезд, собственное движение которых измерено, меняют свое положение значительно медленнее – смещение составляет всего лишь сотые и тысячные доли угловой секунды за год.

В настоящее время собственные движения звезд определяют, сравнивая положение звезд на фотографиях данного участка звездного неба, полученных на одном и том же телескопе с промежутком времени в несколько лет или даже десятилетий, Но даже в этом случае смещение сравнитьельно близких звезд на фоне более далеких столь мало, что его можно определить только с помощью специальных микроскопов.

6. Вращение Галактики

Пространственные скорости звезд относительно Солнца( или Земли ) составляют, как правило, десятки километров в секунду.

Изучение собственных движений и лучевых скоростей показало, что Солнечная система движется со скоростью 20 км/с в направлении созвездия Геркулеса. Точка небесной сферы, в направлении которой она движется относительно ближайщих звезд, называется апексом Солнца.

Анализ собственных движений и лучевых скоростей звезд по всему небу показал, что они движутся вокруг центра Галактики. Это движение звезд воспринимается как вращение нашей звездной системы, которое подчиняется определенной закономерности: угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра, а линейная возрастает, достигая максимального значения на том растояниии, на котором находится Солнце, а затем практически остается постоянной.

Звезды, газ и другие объекты, составляющие галактический диск, движутся по орбитам, близким к круговым. Солнце вместе с близлежащими звездами обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 250 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн.лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс.св.лет (7-9 тыс.пк).

Скорость обращения Солнца практически совпадает со скоростью, с которой на данном расстоянии от центра Галактики движется волна уплотнения, формирующая спиральные рукава. Эта область Галактики получила название коротационной окружности ( от англ.corotation – совместное вращение). Оказавшиеся здесь Солнце и другие звезды находятся в привилегированном положении. Все остальные звезды периодически попадают внутрь спиральных рукавов, поскольку их линейные скорости не совпадают со скоростью обращения волны уплотнения вокруг центра Галактики. Следовательно, наша планета и вся Солнечная система не испытывают на себе катастрофического влияния тех бурных процессов, которые происходят внутри спиральных рукавов. Стабильность условий, в которых возникла и миллиарды лет существует Солнечная система, может рассматриваться как один из важнейших факторов, обусловивших происхождение и развитие жизни на Земле.

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим.

Солнечная система стала последнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, космических зондов, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце.

Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются.

С давних пор люди мечтали разгадать тайну нашей Галактики и далеких галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут “заглянуть” на расстояния, которые еще в 40-x годах ХХ столетия казались недоступными.

Как-то незаметно за последние годы произошло кардинальное изменение масштабов нашего восприятия космоса. Технологический прорыв в астрономических средствах наблюдения придвинул к нам чуть ли не вплотную объекты и события, отстоявшие необозримо далеко и по времени, и по расстояниям.

Ещё одна своеобразная перемена в наших взглядах — происходящее на небесах обнаруживает на разных уровнях всё больше сходства с развивающимся, проявляющим черты живого существа. Словно все телескопы объединились в огромный микроскоп, позволяющий следить за эволюцией некоего организма под названием Галактика.

Происхождение Млечного Пути, новые сведения о его структуре, чёрные дыры в центре Галактики— вот сюжеты, подаренные недавними открытиями. Сведённые вместе, сведения дают иной ракурс и во взгляде на наш обжитой дом — Солнечную систему.

Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретится на пути к звездам.

Еще много лет астрофизики всего мира будут открывать для нас новые тайны, которые хранит от нас Галактика.

V. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. А.Арзуманян “Небо. Звёзды. Вселенная” М. 1987 г.

2. Воронцов Б.А. “Очерки о Вселенной” М. 2000 г.

3. Зигель Ф.Ю. “Сокровища звёздного неба” М. 1976 г.

4. Климишин И.А. “Астрономия наших дней” М. 1980 г.

5. Агекян Т.А. “Звёзды. Галактики. Метагалактики” М. 1982 г.

6. П. Ходж “Галактики” М. 1995 г.

7. В.А. Бронштейн“ Проблемы современной астрофизики” М. Изд-во «Наука» 1974 г.

8. М.М. Дагаев В.М. Чаругин “Астрономия” 1988 г. Изд-во “Просвещение”

9. Е.П. Левитан 2004 г. Издательство “Просвещение”

В данном реферате фотографии взяты, в Интернете с сайтов

1. «Астрономические новости — Энциклопедия» (http://astronews.prao.psn.ru/encycl).

2. «Российский Астрономический Портал» (http://astrolab.ru/).

3. «Астрономический портал «Пегас» (http://citadel.pioner-samara.ru/4.html).

4. Учебник Астрономии – http://www.college.ru

VI. ПРИЛОЖЕНИЕ

Реферат Вселенная, Галактика и Солнечная система На протяжении последних триста лет, начиная от Рене Декарта (1596-1650), было высказано несколько десятков космогонических гипотез, в которых рассмотрены самые разнообразные варианты ранней истории Солнечной системы. Говоря о далёких объектах Вселенной, астрономы обычно жалуются, что во многих случаях имеется слишком мало данных, чтобы осветить развитие объектов.

Реферат Наша галактика Астрономия — это наука о Все­ленной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Как и все на свете, астроно­мия имеет длительную историю, едва ли не большую, чем любая другая наука. По ходу знакомства с окру­жающей нас Вселенной возникали новые области познания.

Реферат Галактика Основываясь на результатах своих подсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Он заключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своего рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние не более 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении — на 200 единиц, если принять за единицу расстояние до Си­риуса.

Выступление: Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь М етагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика - Млечный Путь - также достаточно велика (в ней более 200 млрд. звезд).

Реферат Астрономическая картина мира: галактики В ХХ веке в астрономии произошли радикальные изменения. Начиная с 20-30-х гг. в качестве теоретической основы астрономического познания стали выступать (наряду с классической механикой) релятивистская и квантовая механика. Эмпирический базис астрономии стал всеволновой (радио-, инфракрасный, оптический, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма- диапазоны).

Реферат Исследование космоса ВСЕЛЕННАЯ - извечная загадка бытия, манящая тайна навсегда. Ибо нет конца у познания. Есть лишь непрерывное преодоление границ неведомого. Но как только сделан этот шаг – открываются новые горизонты. А за ними – новые тайны. Так было, и так будет всегда. Особенно в познании Космоса. Слово «космос» происходит от греческого “kosmos”, синонима астрономического определения Вселенной.

nreferat.ru

Реферат - Реферат на тему: «Галактики и метагалактики»

Реферат на тему: «Галактики и метагалактики».

План.

1. Вступление 3.

2. Классификация галактик 4.

3. Новые типы галактик 6.

4. Радиогалактики 7.

5. Состав галактик 9.

6. Заключение 12.

7. список литературы 13.

В одном из выступлений А.Энштейн сказал (в 1929 г.): "Если говорить честно, мы хотим не только узнать, как устроена, но и по возможности достичь цели утопической и дерзкой на вид - понять, почему природа является именно такой... В этом состоит прометеевский элемент научного творчества".

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа, и оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. Открытия и исследования в области космологии прояснили в последние десятилетия многое из того, что касается предыстории галактик и звезд, физического состояния разряженного вещества, из которого они формировались в очень далекие времена. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея - восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: "блинов" - протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру - в них формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелиных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20-30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик:

I. Спиральные галактики - характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются - SB).

Представитель - галактика М82 в созвездии Б. Медведицы, не имеет четких очертаний и состоит в основном из горячих голубых звезд и разогретых ими газовых облаков. М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых лет. Возможно, около миллиона лет тому назад в центральной ее части произошел мощный взрыв, в результате которого она приобрела сегодняшнюю форму.

Спиральная галактика М51 в созвездии Гончих Псов - одна из самых удивительных спиральных звездных систем. Расстояние до них составляет около 8 миллионов световых лет. Утолщение на конце спиральной ветви - это самостоятельная неправильная галактика. Отдельные яркие звезды находятся в нашей галактике.

II. Эллиптические галактики (обозначаются Е) - имеющие форму эллипсоидов.

Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы, и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) - обладающие неправильными формами.

Представители - Большое Магелланово Облако находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом, является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера. Рядом с ней расположена галактика поменьше - Малое Магелланово Облако. Обе они - спутники нашей галактики.

По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на подтипы а, в, с. У первых из них - ветви аморфны, у вторых - несколько клочковаты, у третьих - очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.

Во второй половине 40-х годов ХХ века У. Бааде (США) установил, что клочковатость спиральных ветвей и их голубизна растут с повышением содержания в них горячих голубых звезд, их скоплений и диффузных туманностей. Центральные части спиральных галактик желтее, чем ветви и содержит старые звезды (население второго типа, по Бааде, или население сферической составляющей), тогда как плоские спиральные ветви состоят из молодых звезд (население первого типа, или население плоской составляющей).

Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением к экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 10^7 - 10^9 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко ("керн") вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.

Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа населения. Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить в галактиках скопления нейтрального водорода. Масса его относительно мала в спиральных галактиках типа Sа, достигает нескольких процентов в Sв и доходит до 10% от массы звезд в галактиках Sc, а также в неправильных галактиках.

В основном, нейтральный водород - главная часть газовой составляющей галактик - расположен в узком экваториальном слое, но отдельные облака наблюдаются и далеко от него, где нет весьма горячих звезд, способных ионизировать его и привести в состояние свечения.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее далекие по своему виду неотличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие от обычных далеких галактик, в которых из-за сочетания истинного распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти объекты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории русского астронома И.С.Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.

Звездообразные источники с таким радиоизлучением, называются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а галактики, обладающие мощным радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, - радиогалактиками. Все эти объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение. Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.

Большой интерес представляют так называемые галактики Сейферта. В спектрах их небольших ядер имеется много очень широких ярких полос, свидетельствующих о мощных выбросах газа из их центра со скоростями, достигающими несколько тысяч км/сек. У некоторых галактиках Сейферта обнаружено очень слабое нетепловое радиоизлучение. Не исключено, что и оптическое излучение таких ядер, как и в квазарах, обусловлено не звездами, а также имеет нетепловую природу. Возможно, что мощное нетепловое радиоизлучение - временный этап в развитии квазозвездных галактик.

Близкие к нам радиогалактики изучены полнее, в частности методами оптической астрономии. В некоторых из них обнаружены пока еще не объясненные до конца особенности. Так, в эллиптической галактике Цента А обнаружена необычайно мощная темная полоса вдоль ее диаметра. Еще одна радиогалактика состоит из двух эллиптических галактик, близких друг к другу и соединенных перемычкой, состоящей из звезд.

При изучении неправильной галактики М82 в созвездии Большой Медведицы американские астрономы А.Сандж и Ц.Линдс в 1963 году пришли к заключению, что в ее центре около 1,5 миллионов лет назад произошел грандиозный взрыв, в результате которого во все стороны со скоростью около 1000 км/сек были выброшены струи горячего водорода.

Сопротивление межзвездной среды помешало распространению струй газа в экваториальной плоскости, и они потекли преимущественно в двух противоположенных направлениях вдоль оси вращения галактики. Этот взрыв, по-видимому, породил и множество электронов со скоростями, близкими к скорости света, которые явились причиной нетеплового радиоизлучения.

Задолго до обнаружения взрыва в М82 для объяснения других многочисленных фактов советский астроном В.А. Амбарцумян выдвинул гипотезу о возможности взрывов в ядрах галактик. По его мнению, такое вещество и сейчас находится в центре некоторых галактик и оно может делиться на части при взрывах, которые сопровождаются сильным радиоизлучением.

Таким образом, радиогалактики - это галактики, у которых ядра находятся в процессе распада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуют новые галактики - сестры, или спутники галактик меньшей массы. При этом скорости разлета осколков могут достигать огромных значений. Исследования показали, что многие группы и даже скопления галактик распадаются: их члены неограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были порождены взрывом.

Не объяснены еще также причины образования так называемых взаимодействующих галактик, обнаруженных в 1957-58 годах советским астрономом Б.А.Воронцовым - Вильяминовым. Это пары или тесные группы галактик, в которых один или несколько членов имеют явные искажения формы, придатки; иногда они погружены в общий светящийся туман. Наблюдаются такие тонкие перемычки, соединяющие пару галактик, и "хвосты", направленные прочь от соседней галактики, как бы отталкиваемые ею. Перемычки иногда бывают двойными, что свидетельствуют о том, что искажения форм взаимодействующих галактик не могут быть объяснены приливными явлениями. Часто большая галактика одной из своих ветвей, иногда деформированной, соединяется со спутником. Все эти детали, подобно самим галактикам, состоят из звезд и иногда диффузной материи.

Часто галактики встречаются в пространстве парами и более крупными группами, иногда в виде скоплений, содержащих сотни галактик.

Наша галактика с Магелановыми Облаками и с другими ближайшими галактиками составляют, вероятно, также отдельное местное скопление галактик. Магелановы облака и наша галактика, по-видимому, погружены в общее для них водородное облако. Группы и скопления разнообразны по типам входящих в них галактик. Иногда в них входят только спиральные и неправильные, иногда - только эллиптические галактики, иногда же - и те, и другие. Ближайшими к нам являются разряженное облако галактик в Большой Медведице и неправильные скопления в созвездии Девы. Оба содержат галактики всех типов. Очень богатое и компактное скопление галактик Е и So, находящиеся в созвездии Волос Вероники, насчитывает тысячи членов. Светимости и размеры галактик весьма разнообразны.

Галактики - сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз превышающие светимость Солнца, квазары в среднем еще в 100 раз ярче; слабейшая же из известных галактик - карликов сравнимы с обычными шаровыми звездными скоплениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимости солнца.

Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков парсек до десятков тысяч парсек.

Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик, по-видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают в них ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи, пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.

Известно около 1.5 тысяч ярких галактик (до 13-ой звездной величины). В "Морфологическом каталоге галактик" (который состоит из четырех томов), составленном еще в СССР (публикация окончена в 1968 году), содержатся сведения о 30 тысячах галактик ярче 15 звездной величины. Они охватывают 3/4 всего неба. 5 - метровому телескопу доступно несколько миллиардов галактик до 21 - звездной величины. Такие галактики отличаются от слабейших звезд лишь легкой размытостью изображения.

Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимает объем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический объем с радиусом около 15 килопарсек (около 50 тысяч световых лет).

Все компоненты галактики связаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название - "Галактика") и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.

Звезды и межзвездная газопылевая материя заполняют объем галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так называемой галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, так как Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; однако звезды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики (ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 миллиардов.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 - 30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглощения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвездные облака освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, так как светятся либо отраженным светом (если состоят из космических пылинок) либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала последнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут 'заглянуть' на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретиться на пути к звездам.

Список литературы.

П.И. Бакулин. Курс общей астрономии.

Ю.Н. Ефремов. В глубины вселенной.

А.А. Горелов. Естествознание на пороге III тысячелетия.

www.ronl.ru

Доклад - Галактика - Астрономия

РАЗМЕРЫ ИСТРОЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ

Основываясь на результатах своихподсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Онзаключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своегорода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние неболее 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении— на200единиц, если принять за единицу расстояние до Си­риуса. По современной шкалерассто­яний это соответствует7300 х1700 световых лет.

Эта оценка в целом, верно, отражаетструктуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что кроме звёзд всостав диска Галактики входят также многочисленные газо­пылевые облака, которыеослабляют свет удалённых звёзд. Первые иссле­дователи Галактики не знали обэтом поглощающем веществе и считали, что они видят все её звёзды.

Истинные размеры Галактики бы­лиустановлены только вXX в. Оказа­лось,что она является значительно более плоским образованием, чем предполагалиранее. Диаметр галак­тического диска превышает100 тыс. световых лет, а толщина—около 1000 световых лет. По внешнему видуГалактика напоминает чечевичное зерно сутолщением посередине.

Из-за того, что Солнечная системанаходится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощаю­щей материей,очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земногонаблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных снашей. Так, в 40-е гг.XX столетия,наблюдая галак­тику М31, большеизвестную как ту­манность Андромеды, немецкий ас­троном Вальтер Бааде (в тегоды он работал в США) заметил, что плоский линза образный диск этой огромнойгалактики погружён в более разрежен­ное звёздное облако сферической формы— гало. Поскольку туманность Андромедыочень похожа на нашу Га­лактику, Бааде предположил, что по­добная структураимеется и у Млечно­го Пути. Звёзды галактического диска были названы населениемI типа, а звёзды гало (или сферической соста­вляющей)— населениемIIтипа.

Как показывают современные ис­следования,два вида звёздного насе­ления отличаются не только про­странственнымположением, но и характером движения, а также хими­ческим составом. Этиособенности связаны в первую очередь с различ­ным происхождением диска и сфери­ческойсоставляющей.

ГАЛО. Границы нашей Галактики определяютсяразмерами гало. Ра­диус гало значительно больше разме­ров диска и по некоторымданным достигает нескольких сот тысяч све­товых лет. Центр симметрии галоМлечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Состоит гало в основном из очень старых,неярких мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в видешаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возрастнаселения сферической составляющей Галакти­ки превышает12 млрд. лет. Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.

Характерной особенностью звёзд галоявляется чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов. Звёзды,образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше, чемСолнце.

Звёзды сферической составляю­щей концентрируются к центру Га­лактики.Центральная, наиболее плот­ная часть гало в пределах нескольких тысяч световыхлет от центра Галак­тики называется балдж (в переводе с английского“утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало движутсявокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что вращениеотдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёздмогут иметь самые различные направления), гало в целом вращается оченьмедленно.

ДИСК. По сравнению с гало диск вращаетсязаметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на раз­личных расстоянияхот центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до200—240 км/с на расстоянии 2тыс. световых лет от него, затем не­сколько уменьшается, снова возраста­етпримерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучениеособенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в150 млрд. раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно от­личаетсяот населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды извёздные скопле­ния, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет.Они об­разуют так называемую плоскую со­ставляющую. Среди них очень много яркихи горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосре­доточенв основном вблизи его пло­скости. Он распределён неравномер­но, образуямногочисленные газовые облака— отгигантских неоднород­ных по структуре сверх облаков про­тяжённостью несколькотысяч свето­вых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элемен­том в нашейГалактике является водо­род. Приблизительно на1/4 она со­стоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементамиостальные при­сутствуют в очень небольших количе­ствах. В среднем химическийсостав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

ЯДРО. Одной из самых интересных областейГалактики считается её центр, или ядро, расположенное в направлениисозвездия Стрельца. Ви­димое излучение центральных обла­стей Галактикиполностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его началиизу­чать только после создания приём­ников инфракрасного и радиоизлуче­ния,которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галак­тикихарактерна сильная концентра­ция звёзд: в каждом кубическом пар­секе вблизицентра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотнираз мень­ше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звез­ды,находящейся вблизи ядра Галак­тики, то на небе были бы видны десятки звёзд, пояркости сопостави­мых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркиезвёзды наше­го неба.

Помимо большого количества звёзд вцентральной области Галакти­ки наблюдается околоядерный газо­вый диск,состоящий преимуществен­но из молекулярного водорода. Его радиус превышает1000 световых лет. Ближе к центру отмечаютсяобласти ионизованного водорода и много­численные источники инфракрас­ногоизлучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразова­нии. В самомцентре Галактики пред­полагается существование массивно­го компактного объекта— чёрной дыры массой около миллиона массСолнца. В центре находится также яр­кий радиоисточник Стрелец А, про­исхождениекоторого связывают с ак­тивностью ядра.

СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наи­болеезаметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральныеветви (или рукава). Они и дали название этому типу объек­тов— спиральные галактики. Спи­ральнаяструктура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основномсосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления иассоциации, а также цепочки плотных облаков меж звёздного газа, в которыхпродолжа­ют образовываться звёзды. В спираль­ных ветвях находится большое коли­чествопеременных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторыхтипов сверхно­вых. В отличие от гало, где какие-ли­бо проявления звёзднойактивности чрезвычайно редки, в ветвях продол­жается бурная жизнь, связанная сне­прерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды иобратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, такжесосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пу­ти взначительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Под­робное ихисследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучатьструктуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода,концентрирующегося вдоль Длинных спиралей. По современ­ным представлениям,спиральные Рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску га­лактики.Проходя через области сжа­тия, вещество диска уплотняется, а образование звёздиз газа становит­ся более интенсивным. Причины возникновения в дисках спираль­ныхгалактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этойпроблемой работают мно­гие астрофизики.

www.ronl.ru

Реферат Галактика

РАЗМЕРЫ И СТРОЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ

Основываясь на результатах своих подсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Он заключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своего рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние не более 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении — на 200 единиц, если принять за единицу расстояние до Си­риуса. По современной шкале рассто­яний это соответствует 7300 х 1700 световых лет.

Эта оценка в целом, верно, отражает структуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что кроме звёзд в состав диска Галактики входят также многочисленные газо­пылевые облака, которые ослабляют свет удалённых звёзд. Первые иссле­дователи Галактики не знали об этом поглощающем веществе и считали, что они видят все её звёзды.

Истинные размеры Галактики бы­ли установлены только в XX в. Оказа­лось, что она является значительно более плоским образованием, чем предполагали ранее. Диаметр галак­тического диска превышает 100 тыс. световых лет, а толщина — около 1000 световых лет. По внешнему видуГалактика напоминает чечевичное зерно с утолщением посередине.

Из-за того, что Солнечная система находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощаю­щей материей, очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с нашей. Так, в 40-е гг. XX столетия, наблюдая галак­тику М 31, больше известную как ту­манность Андромеды, немецкий ас­троном Вальтер Бааде (в те годы он работал в США) заметил, что плоский линза образный диск этой огромной галактики погружён в более разрежен­ное звёздное облако сферической формы — гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Га­лактику, Бааде предположил, что по­добная структура имеется и у Млечно­го Пути. Звёзды галактического диска были названы населением I типа, а звёзды гало (или сферической соста­вляющей) — населением II типа.

Как показывают современные ис­следования, два вида звёздного насе­ления отличаются не только про­странственным положением, но и характером движения, а также хими­ческим составом. Эти особенности связаны в первую очередь с различ­ным происхождением диска и сфери­ческой составляющей.

ГАЛО. Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Ра­диус гало значительно больше разме­ров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч све­товых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Состоит гало в основном из очень старых, неярких мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возраст населения сферической составляющей Галакти­ки превышает 12 млрд. лет. Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.

Характерной особенностью звёзд гало является чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов. Звёзды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше, чем Солнце.

Звёзды сферической составляю­щей концентрируются к центру Га­лактики. Центральная, наиболее плот­ная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галак­тики называется балдж (в переводе с английского “утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что вращение отдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёзд могут иметь самые различные направления), гало в целом вращается очень медленно.

ДИСК. По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на раз­личных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200—240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем не­сколько уменьшается, снова возраста­ет примерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в 150 млрд. раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно от­личается от населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопле­ния, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они об­разуют так называемую плоскую со­ставляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосре­доточен в основном вблизи его пло­скости. Он распределён неравномер­но, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднород­ных по структуре сверх облаков про­тяжённостью несколько тысяч свето­вых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элемен­том в нашей Галактике является водо­род. Приблизительно на 1/4 она со­стоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные при­сутствуют в очень небольших количе­ствах. В среднем химический состав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

ЯДРО. Одной из самых интересных областей Галактики считается её центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Ви­димое излучение центральных обла­стей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его начали изу­чать только после создания приём­ников инфракрасного и радиоизлуче­ния, которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галак­тики характерна сильная концентра­ция звёзд: в каждом кубическом пар­секе вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни раз мень­ше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звез­ды, находящейся вблизи ядра Галак­тики, то на небе были бы видны десятки звёзд, по яркости сопостави­мых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркие звёзды наше­го неба.

Помимо большого количества звёзд в центральной области Галакти­ки наблюдается околоядерный газо­вый диск, состоящий преимуществен­но из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и много­численные источники инфракрас­ного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразова­нии. В самом центре Галактики пред­полагается существование массивно­го компактного объекта — чёрной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре находится также яр­кий радиоисточник Стрелец А, про­исхождение которого связывают с ак­тивностью ядра.

СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наи­более заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объек­тов — спиральные галактики. Спи­ральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков меж звёздного газа, в которых продолжа­ют образовываться звёзды. В спираль­ных ветвях находится большое коли­чество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхно­вых. В отличие от гало, где какие-ли­бо проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в ветвях продол­жается бурная жизнь, связанная с не­прерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды и обратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, также сосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пу­ти в значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Под­робное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода, концентрирующегося вдоль Длинных спиралей. По современ­ным представлениям, спиральные Рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску га­лактики. Проходя через области сжа­тия, вещество диска уплотняется, а образование звёзд из газа становит­ся более интенсивным. Причины возникновения в дисках спираль­ных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают мно­гие астрофизики.

Реферат Вселенная, Галактика и Солнечная система На протяжении последних триста лет, начиная от Рене Декарта (1596-1650), было высказано несколько десятков космогонических гипотез, в которых рассмотрены самые разнообразные варианты ранней истории Солнечной системы. Говоря о далёких объектах Вселенной, астрономы обычно жалуются, что во многих случаях имеется слишком мало данных, чтобы осветить развитие объектов.

Реферат Наша галактика Астрономия — это наука о Все­ленной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Как и все на свете, астроно­мия имеет длительную историю, едва ли не большую, чем любая другая наука. По ходу знакомства с окру­жающей нас Вселенной возникали новые области познания.

Реферат Мир Галактик (Галактики и звездные системы) С древнейших времен людей интересовало, что же находится за горизонтом, и они отправлялись исследовать далекие и незнакомые земли. По мере того как Земля открывала человеку большинство своих белых пятен, астрономы стали выходить в область новых и не исследованных территорий за пределами нашей маленькой планеты.

Выступление: Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь М етагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика - Млечный Путь - также достаточно велика (в ней более 200 млрд. звезд).

Реферат Галактики Наступило время для того, когда, выражаясь языком поэта, «как будто не все пересчитаны звезды, как будто наш мир не открыт до конца»? Просто самая древняя из наук прошла через свою непомерно затянувшуюся юность и вступила в зрелый период. Тысячелетиями человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, и стремилось вырваться за пределы окружающего его мира.

Реферат Исследование космоса ВСЕЛЕННАЯ - извечная загадка бытия, манящая тайна навсегда. Ибо нет конца у познания. Есть лишь непрерывное преодоление границ неведомого. Но как только сделан этот шаг – открываются новые горизонты. А за ними – новые тайны. Так было, и так будет всегда. Особенно в познании Космоса. Слово «космос» происходит от греческого “kosmos”, синонима астрономического определения Вселенной.

nreferat.ru

Реферат на тему Наша Галактика

Наша Галактика - звездная система, в которую погружена Солнечная система, называется Млечный Путь.

Млечный Путь - грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "глактикос" означает "молочный", "млечный", поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками.  

В нашей Галактике - Млечном Пути - более 200 млрд. звезд самой разной светимости и цвета.  

Окрестности Солнца - это объем Галактики, в котором доступными современной астрономии средствами можно наблюдать и изучать звезды разных типов. Как показывает практика, это "шар", который содержит около 1,5 тысяч звезд. Радиус этого шара - 20 парсек. В настоящее время в окрестностях Солнца исследованы все или почти все звезды за исключением совсем карликовых, излучающих очень мало света.  

В непосредственных окрестностях Солнца - шаре радиусом около 5 парсек - исследованы абсолютно все звезды - их около 100.

Большинство среди них (почти две трети) - это очень слабые красные карлики с массой в 3-10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6 %. Белых и желтоватых звезд массами от 1,5 до 2 солнечных вообще единицы. Более массивных звезд (астрономам известны звезды с массами примерно до 100 солнечных) в непосредственных окрестностях Солнца не найдено, что указывает на их большую редкость. Кроме живых звезд ученые обнаружили в этом объеме еще 7 белых карликов.  

Слабый красный карлик Проксима (от лат. "ближайшая") - компонент тройной системы alpha-Центавра - сейчас считается ближайшей от Солнца звездой.  

Расстояние до Проксимы - 1,31 пк, свет от нее до нас идет 4, 2 года. Будущие исследования покажут, насколько Проксима достойна своего имени и нет ли звезд, конечно более слабых, которые еще ближе к Солнцу.  

Наши предки объединили все звезды в группы - созвездия.  

Созвездия не являются физическими группировками звезд, связанных между собой общими свойствами.

Созвездия - это участки звездного неба. Звезды в созвездиях объединены нашими предками для того, чтобы было легче ориентироваться в звездном небе, т.е. на основании случайного совпадения их положений на небе.  

Все небо разделено на 88 созвездий, которые носят имена мифических героев (например, Геркулес, Персей), животных (например, Лев, Жираф), предметов (например, Весы, Лира) и др.  

Скопления звезд - это их группы с общими физическими свойствами. Этим скопления отличаются от созвездий, которые являются результатом случайного совпадения положений звезд на небе.  

Наблюдения в XIX веке позволили установить, что звездные скопления разделяются на шаровые скопления и рассеянные скопления. Во второй половине XX века к этим классам звездных группировок добавился еще один - ассоциации звезд.  

Часть из звездных группировок принадлежит нашей Галактике.  

Шаровые скопления звезд - старейшие объекты нашей Галактики: они образовались одновременно с ней. Расстояния до этих скоплений очень велики - тысячи парсек. Сейчас известно свыше 150 шаровых скоплений, всего же их в Галактике может быть несколько сот.  

Рассеянное скопление состоит из нескольких сот или тысяч звезд. Масса рассеянных скоплений невелика и их гравитационное поле не в состоянии долго противостоять разрушению скоплений. Просуществовав около миллиарда лет, они растворяются в океане Галактики. Ассоциация - это группировка молодых звезд, объединенных общим образованием. Они более разреженные, чем скопления.  

Многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их изучают на примере других галактик, сходных с нашей, например, туманности Андромеды (как это сделал в 40-е годы XX века немецкий астроном Вальтер Бааде).  

В итоге в структуре Галактики выделяют плоский линзообразный диск, погруженный в более разреженный звездное облако сферической формы - гало. В итоге Галактика имеет форму двояковыпуклой линзы, похожа на чечевичное зерно.  

Звезды галактического диска называются населением I типа, звезды гало - населением II типа.  

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца.  

Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава).

МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК  

Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации.  

Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика - Млечный Путь - также достаточно велика (в ней более 200 млрд. звезд). Самые маленькие галактики содержат звезд в миллион раз меньше. Помимо обычных звезд галактики включают в себя межзвездный газ, пыль, а также различные экзотические объекты: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.  

Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы облака. Они относятся к самым крупным видимым на небе астрономическим объектам.  

Внешний вид и структура звездных систем весьма различны и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы: эллиптические, спиральные, неправильные.

Наша Галактика принадлежит к типу спиральных.  

Спиральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита.  

Галактики редко наблюдаются одиночными. Более 90% ярких галактик входят либо в небольшие группы, содержащие лишь несколько крупных членов, либо в скопления галактик, в которых их насчитывается многие тысячи.  

В окрестностях нашей Галактики, в пределах полутора мегапарсек от нее, расположены еще около 40 галактик, которые образуют местную группу.  

Скопления галактик - это самые крупные устойчивые системы во Вселенной. Существуют и более протяженные образования: цепочки из скоплений или гигантские плоские поля, усеянные галактиками и скоплениями ("стенки"), но гравитация не удерживает эти системы, и они вместе со всей Вселенной расширяются.

Скрытая масса 

Для современной астрономической картины мира принципиально важным оказалось то, что существуют космические объекты, от которых невозможно принять излучение. Их наличие удается установить только по их гравитационному воздействию на соседей. Невидимое вещество, проявляющее себя по взаимодействию с видимым посредством сил тяготения, в современной астрономии называют скрытой массой.  

Впервые о скрытой массе заговорили в 30-х годах XX века, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки, измеряя по красному смещению скорости галактик из скопления в созвездии Волосы Вероники, получил, что скорости галактик гораздо выше расчетных. Он выдвинул гипотезу, что в скоплении присутствует невидимая, скрытая масса, которая и является причиной больших скоростей галактик. Согласно расчетам эта невидимая масса во много раз превышала массу видимую.  

Сегодня астрономы уверенно заключают: Вселенная в основном заполнена невидимым веществом. Оно образует протяженные гало галактик и заполняет межгалактическое пространство, концентрируясь к скоплениям галактик.  

Вопрос о природе скрытой массы далек от разрешения. Возможно, эта масса создается не открытыми пока элементарными частицами. Часть скрытой массы может заключаться в телах, состоящих из обычных атомов.

alive-inter.net

Реферат - Галактика - Астрономия

РАЗМЕРЫ ИСТРОЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ

Основываясь на результатах своихподсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Онзаключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своегорода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние неболее 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении— на200единиц, если принять за единицу расстояние до Си­риуса. По современной шкалерассто­яний это соответствует7300 х1700 световых лет.

Эта оценка в целом, верно, отражаетструктуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что кроме звёзд всостав диска Галактики входят также многочисленные газо­пылевые облака, которыеослабляют свет удалённых звёзд. Первые иссле­дователи Галактики не знали обэтом поглощающем веществе и считали, что они видят все её звёзды.

Истинные размеры Галактики бы­лиустановлены только вXX в. Оказа­лось,что она является значительно более плоским образованием, чем предполагалиранее. Диаметр галак­тического диска превышает100 тыс. световых лет, а толщина—около 1000 световых лет. По внешнему видуГалактика напоминает чечевичное зерно сутолщением посередине.

Из-за того, что Солнечная системанаходится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощаю­щей материей,очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земногонаблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных снашей. Так, в 40-е гг.XX столетия,наблюдая галак­тику М31, большеизвестную как ту­манность Андромеды, немецкий ас­троном Вальтер Бааде (в тегоды он работал в США) заметил, что плоский линза образный диск этой огромнойгалактики погружён в более разрежен­ное звёздное облако сферической формы— гало. Поскольку туманность Андромедыочень похожа на нашу Га­лактику, Бааде предположил, что по­добная структураимеется и у Млечно­го Пути. Звёзды галактического диска были названы населениемI типа, а звёзды гало (или сферической соста­вляющей)— населениемIIтипа.

Как показывают современные ис­следования,два вида звёздного насе­ления отличаются не только про­странственнымположением, но и характером движения, а также хими­ческим составом. Этиособенности связаны в первую очередь с различ­ным происхождением диска и сфери­ческойсоставляющей.

ГАЛО. Границы нашей Галактики определяютсяразмерами гало. Ра­диус гало значительно больше разме­ров диска и по некоторымданным достигает нескольких сот тысяч све­товых лет. Центр симметрии галоМлечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Состоит гало в основном из очень старых,неярких мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в видешаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возрастнаселения сферической составляющей Галакти­ки превышает12 млрд. лет. Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.

Характерной особенностью звёзд галоявляется чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов. Звёзды,образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше, чемСолнце.

Звёзды сферической составляю­щей концентрируются к центру Га­лактики.Центральная, наиболее плот­ная часть гало в пределах нескольких тысяч световыхлет от центра Галак­тики называется балдж (в переводе с английского“утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало движутсявокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что вращениеотдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёздмогут иметь самые различные направления), гало в целом вращается оченьмедленно.

ДИСК. По сравнению с гало диск вращаетсязаметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на раз­личных расстоянияхот центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до200—240 км/с на расстоянии 2тыс. световых лет от него, затем не­сколько уменьшается, снова возраста­етпримерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучениеособенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в150 млрд. раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно от­личаетсяот населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды извёздные скопле­ния, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет.Они об­разуют так называемую плоскую со­ставляющую. Среди них очень много яркихи горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосре­доточенв основном вблизи его пло­скости. Он распределён неравномер­но, образуямногочисленные газовые облака— отгигантских неоднород­ных по структуре сверх облаков про­тяжённостью несколькотысяч свето­вых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элемен­том в нашейГалактике является водо­род. Приблизительно на1/4 она со­стоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементамиостальные при­сутствуют в очень небольших количе­ствах. В среднем химическийсостав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

ЯДРО. Одной из самых интересных областейГалактики считается её центр, или ядро, расположенное в направлениисозвездия Стрельца. Ви­димое излучение центральных обла­стей Галактикиполностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его началиизу­чать только после создания приём­ников инфракрасного и радиоизлуче­ния,которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галак­тикихарактерна сильная концентра­ция звёзд: в каждом кубическом пар­секе вблизицентра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотнираз мень­ше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звез­ды,находящейся вблизи ядра Галак­тики, то на небе были бы видны десятки звёзд, пояркости сопостави­мых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркиезвёзды наше­го неба.

Помимо большого количества звёзд вцентральной области Галакти­ки наблюдается околоядерный газо­вый диск,состоящий преимуществен­но из молекулярного водорода. Его радиус превышает1000 световых лет. Ближе к центру отмечаютсяобласти ионизованного водорода и много­численные источники инфракрас­ногоизлучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразова­нии. В самомцентре Галактики пред­полагается существование массивно­го компактного объекта— чёрной дыры массой около миллиона массСолнца. В центре находится также яр­кий радиоисточник Стрелец А, про­исхождениекоторого связывают с ак­тивностью ядра.

СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наи­болеезаметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральныеветви (или рукава). Они и дали название этому типу объек­тов— спиральные галактики. Спи­ральнаяструктура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основномсосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления иассоциации, а также цепочки плотных облаков меж звёздного газа, в которыхпродолжа­ют образовываться звёзды. В спираль­ных ветвях находится большое коли­чествопеременных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторыхтипов сверхно­вых. В отличие от гало, где какие-ли­бо проявления звёзднойактивности чрезвычайно редки, в ветвях продол­жается бурная жизнь, связанная сне­прерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды иобратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, такжесосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пу­ти взначительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Под­робное ихисследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучатьструктуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода,концентрирующегося вдоль Длинных спиралей. По современ­ным представлениям,спиральные Рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску га­лактики.Проходя через области сжа­тия, вещество диска уплотняется, а образование звёздиз газа становит­ся более интенсивным. Причины возникновения в дисках спираль­ныхгалактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этойпроблемой работают мно­гие астрофизики.

www.ronl.ru

Реферат: "Галактики"

Выдержка из работы

Галактики

Реферат по астрономии

Содержание

• Введение 3
• 1. Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие 3
• 2. Гипотеза квазаров — ядерообразующих галактик 6
• 3. Современные представления о галактиках 8
• 4. Состав Галактики 13
• Заключение 17
• Список литературы 19

Введение

От наивной древней картины мира, принимавшей за действительность кажущуюся одинаковую удаленность всех звезд и располагавшую их всех на поверхности хрустальной сферы, мы должны перейти к познанию истинной пространст-венной структуры грандиозной звездной системы.

Первое, что мы стремимся установить,-- это об-щие контуры, общие очертания нашей звездной си-стемы, хотя бы в самых грубых чертах. Это удалось сделать еще до того, как стало известно расстояние до ближайшей звезды. На первых порах совершенно правильно приняли для этой цели, что светимость всех звезд одинакова и что различие в их видимом блеске зависит исключительно от их расстояния до нас. Мы знаем теперь, что в действительности светимости звезд различаются прямо-таки чудовищ-но, но мы знаем также и то, что очень ярких звезд очень мало и что из очень слабых звезд видны лишь те, которые к нам совсем близки.

1. Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие

Философ И. Кант занимался главным образом естественно научными проблемами и выдвинул ряд важных гипотез, в том числе «небулярную» космогоническую гипотезу, согласно которой возникновение и эволюция солнечной системы выводится из существования «первоначальной туманности». Кант И. Сочинения в шести томах. М., 1963 — 1966., Т. 2, стр. 256. В это же время философ высказал предположение о существовании большой вселенной галактик вне нашей галактики.

В 1747 году, не защитив магистерской диссертации, Кант впервые покидает Кенигсберг. В этот период Кант написал рукопись по астрономии «Космогония или попытка объяснить происхождение мироздания, образование небесных тел и причины их движения общими законами развития материи в соответствии с теорией Ньютона». Статья была написана на конкурсную тему, предложенную Прусской академией наук, но молодой ученый не решился принять участие в конкурсе. Статья была опубликована только 1754 году после возвращения Канта в Кенигсберг. Несколько позднее, в конце лета 1754 года, Кант публикует вторую статью, посвященную также вопросам космогонии, — «Вопрос о том, стареет ли Земля с физической точки зрения». Эти две статьи были как бы прелюдией к космогоническому трактату, который был вскоре написан. Его окончательное название гласило «Всеобщая естественная история и теория неба, или попытка истолковать строение и механистическое происхождение всего мироздания, исходя из принципов Ньютона». Нарский И. С. Кант. М., 1976., стр. 97−98. Трактат вышел анонимно в 1755 году, и вскоре в одном из гамбургских изданий появилась одобрительная рецензия. Работа представляет собой своеобразную попытку сочетать пытливость натуралиста с привычными с детства догматами церкви. Приступая к изложению космогонической системы Кант озабочен одним: как согласовать ее с верой в бога. Философ убежден, что противоречия между его гипотезой и традиционным религиозными (христианским) верованием нет. Однако, очевидно некоторое сходство его взглядов с идеями древних материалистов — Демокрита и Эпикура. Как и эти философы, Кант полагал, что первоначальным состоянием природы было всеобщее рассеяние первичного вещества, атомов. Он показал, как под воздействием чисто механистических причин из первоначального хаоса материальных частиц могла образоваться наша солнечная система. Таким образом, философ отрицал за богом роль «зодчего вселенной». Гулыга А. В. Кант. — 2-е изд. — М., Мол. гвардия, 1981., стр. 44. Однако, он видел в нем все же творца того первоначально рассеянного вещества, из которого (по законам механики) возникло нынешнее мироздание. Относительно Галактики Кант утверждал, что она имеет четкую форму диска. Киппенхан р. 100 миллиардов солнц. Москва., «Мир», 1990 г., стр. 311.

Дальнейшее развитие этой теории мы видим в следующем. Допустим, вы стоите на высоком холме над рав-ниной, на которой разбросаны купами старые и мо-лодые деревья. Они различны по высоте, высоту каж-дого из них вы не знаете. Но, глядя на них с холма, вы по их кажущейся величине довольно правильно можете судить о расстоянии до каждой купы дере-вьев. Такой путь изучения звездной Вселенной предложил Виль-ям Гершель. До него ограничивались наблюдением положения звезд на небе и изучением поверхности Луны и планет, а также увлекались изучением дви-жения членов Солнечной системы.

Для выяснения контуров Вселенной Гершель стал подсчитывать число звезд разного блеска, види-мых в поле зрения его телескопа в различных участ-ках неба,-- в Млечном Пути и в стороне от него. Он обнаружил, что чем слабее звезды, тем быстрее воз-растает их число по мере приближения к Млечному Пути. Сам же Млечный Путь, как открыл еще Галилей, состоит из бесчисленного множества слабых звезд, сливающихся в сплошную сияющую массу, которая как кольцо опоясывает все небо.

Из этих подсчетов Гершелю стало ясно, что даль-ше всего наша звездная система тянется во все сто-роны от нас по направлению к Млечному Пути в плоскости, проходящей через его среднюю линию. Так как Млечный Путь опоясывает все небо, деля его почти пополам, то, очевидно, наша Солнечная система находится вблизи этой плоскости (вблизи галактической плоскости, как ее называют).

Однако Гершель принимал, что он своим гигант-ским телескопом проник до границ нашей звездной системы, состоящей из звезд, расположенных в про-странстве будто бы равномерно.

Основатель Пулковской обсерватории В. Я. Струве в 1847 г. пересмотрел расчеты Гершеля и, изучив распределение звезд, доказал ошибочность подобных выводов. Струве установил, что в пространстве звез-ды расположены не равномерно, а сгущаются к пло-скости Млечного Пути, что наше Солнце вовсе не занимает центральное положение в этой звездной си-стеме и что наибольшие телескопы Гершеля далеко еще не достигли ее границ, а потому и о форме ее говорить преждевременно. Гершель считал, что он как бы сидит со своим телескопом в центре правильно расположенной рощи, из которой обозревает все ее опушки, а Струве доказал, что Гершель сидел где-то в огромном лесу, полном чащ и разрежений, откуда опушки леса далеко еще не видны.

Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там видно слабых звезд и тем на меньшее расстояние в этих направлениях тянется звездная система. В общем наша звездная система, названная Галактикой, занимает пространство, напоминающее линзу или чечевицу. Она сплющена, толще всего в середине и утончается к краям. Если бы мы могли видеть ее «сверху» или «снизу», она имела бы, грубо говоря, вид круга (не кольца!). «Сбоку» же она выгля-дела бы как веретено. Но каковы размеры этого «веретена»? Однородно ли расположение звезд в нем?

Ответ дает уже простое рассматривание Млечного Пути, который весь состоит как бы из нагроможде-ния звездных облаков. Одни облака ярче, в них больше звезд (как, например, в созвездиях Стрельца и Лебедя), другие же беднее звездами. Журнал «Земля и Вселенная» 1/92; 1/91; 5/92.

Видимая клочковатость Млечного Пути создается также и неравномерным распределением облаков космической пыли, темными туманностями разной плотности, поглощающими свет звезд, находящихся за ними. Но и с учетом этого наша звездная Вселенная не-однородна. Галактика состоит из звездных облаков. Солнечная система находится в одном из них, называемом «Местной си-стемой». Самые мощные облака звезд находятся в направлении созвездия Стрельца; там Млеч-ный Путь наиболее ярок. Он наименее ярок в противопо-ложной части неба.

Из этого нетрудно вывести заключение, что Солнечная си-стема не находится в центре Галактики, который от нас ви-ден в направлении созвездия Стрельца. Значит, Млечный Путь -- это картина, видимая нами, находящимися внутри Галактики, вблизи ее плоскос-ти, но вдали от ее центра.

В середине Галактики находится ее ядро, которое по аналогии с ядрами других звездных систем должно иметь вид немного сплюснутого эллипсоида вращения. Мы находимся от него не-сколько далее 25 000 световых лет. В ядре Галак-тики нет горячих сверхгигантов и возбуждаемых ими к свечению диффузных газовых туманностей. Нет там и пыли, но есть в нем нейтральный водород, ко-торый, по неясной еще причине, растекается оттуда в плоскости Галактики со скоростью около 50 км/сек. Ядро, вероятно, окружено быстро вращающимся кольцом нейтрального водорода. Основное излуче-ние ядра создается, по-видимому, оранжевыми звездами-гигантами (не сверхгигантами) спектрально-го класса К и множеством звезд карликов класса М. По отдельности они все не видны, и этот вывод осно-ван на анализе суммарного цвета и спектра ядра. В общих грубых чертах форма Галактики сходна с чечевицей или с тонкой линзой, в середине которой находится более толстое и яркое ядро. Это ядро дол-жно было бы казаться очень ярким, если бы его не скрадывало, не затмевало поглощение света в мас-сах космической пыли.

2. Гипотеза квазаров — ядерообразующих галактик

Между галактиками могут действовать силы иной природы, чем уже знакомые нам тяготение и магнетизм.

Нет ничего невероятного в этой возможности. Вместо тяготения в мире молекул возникают моле-кулярные силы, а в мире еще более мелких частиц, в ядрах атомов,-- ядерные силы и квантовые про-цессы. Несомненно, что и в области систем все возра-стающих размеров на смену тяготению, в основном определяющему движение планет и двойных звезд и их формы, где-нибудь выступят новые силы или формы взаимодействия.

Если эти представления подтвердятся, то окажет-ся, что человек проник не только в особые законы, управляющие превращениями элементарных частиц в атомах, но и в особые законы наиболее крупных среди известных нам материальных систем.

Сейчас с каждым годом открывают все новые и но-вые, все более слабые источники радиоизлучения, Между тем самой мощной из известных радиога-лактик и даже самым мощным внегалактическим ви-димым источником является очень далекая галактика Лебедь А.

Самым удивительным открытием последних лет было обнаружение Сандейджем и Шмидтом (США) необычных источников радиоизлучения. После уточ-нения координат мощных источников радиоизлуче-ния некоторые из них пришлось отождествить с очень слабыми точечными объектами, не отличимыми от звезд даже в самые сильные телескопы. Сомнения в правильности их отождествления отпали, когда уда-лось получить и расшифровать спектры этих голубо-ватых «звездочек» -- они явно оказались не звездами. Эти объекты назвали квазизвездными («подобными звездам») источниками радиоизлучения или, сокра-щенно (на английском языке), квазарами. В их спект-рах, как правило, видны яркие линии, которые долго не могли отождествить. Не могли их отождествить долго потому, что это были линии, находящиеся нор-мально в далекой ультрафиолетовой области спектра, которая в спектрах небесных тел недоступна для на-блюдений из-за ее поглощения в земной атмосфере. Чудовищное красное смещение в спектре квазаров сместило эти линии в наблюдаемую область спектра. Красное смещение квазаров в большинстве случаев оказалось гораздо больше, чем у самых далеких га-лактик, у которых его удалось измерить.

Большинство квазаров обозначается номерами по третьему Кэмбриджскому каталогу источников ра-диоизлучения, обозначаемому сокращенно ЗС.

Если красное смещение в спектрах квазаров той же природы, что у галактик, то, значит расстояния до них громадны и, оказывается, что их оптическая светимость раз в 100 больше, чем у ярчайших галактик и радиогалактик! А их радиоизлучение почти такое же и не меньше, чем у радиогалактик.

В 1965 г. Сандейдж в США сделал еще одно сен-сационное открытие. Он обнаружил в направлении на полюс Галактики множество очень слабых голу-бых звездообразных объектов, по цвету сходных с квазарами. Он получил фотографии спектров шести из них. Один спектр принадлежал обычной, сравни-тельно близкой звезде, два спектра были без всяких линий, а в трех случаях обнаружились яркие линии с огромными красными смещениями, как у квазаров, хотя радиоизлучение от них пока не обнаружено.

Такие объекты Сандейдж назвал «квазизвездными галактиками» или, сокращенно, квазагами и из изме-рения числа голубых объектов заключил, что их долж-но быть в сотни раз больше, чем квазаров. (Этим объектам давали и другие названия, которыми лучше не пользоваться.) Последующие исследования показали, что большинство голубых объектов у полюса Галак-тики -- это голубоватые звезды разных типов, принадлежащие к окраинам нашей Галактики, а квазаров в действительности раз в 10 меньше, но все же много больше в единице объема, чем квазаров. Цвикки считает, что квазаги Сандейджа тождественны тем его крайне компактным галактикам, которые голубоваты и имеют яркие линии в спектре. (Речь идет о тождестве типов, а не индивидуальных объектов.)

Полагают, что, может быть, квазары являются кратковременной фазой бурного развития квазагов, отчего мощное радиоизлучение наблюдается только у немногих из них, когда мы их и регистрируем как квазары. Во всяком случае, открытие квазаров и ква-загов явилось самым волнующим открытием в астро-номии не только за последнее время. Ведь это какие-то совершенно новые виды небесных светил с загадочны-ми свойствами, быть может, подводящими нас к от-крытию величайших законов природы. Энциклопедический словарь астронома., Москва, «Педагогика», 1980 г., стр. 347.

Заметим, что большинство ученых придерживает-ся убеждения, что звезды и галактики возникают путем конденсации разреженного газа. Говоря о взры-вах в галактиках, обычно не высказывают мнения о том, что же, собственно говоря, взрывается.

Вообще и звезды, и газ возникают при взрывах из сверх-плотного вещества. Ученые считают, что в ядрах некото-рых галактик существует занимающая малый объем огромная масса сверхплотного вещества, способного взрывоподобно делиться и образовывать пары и груп-пы разбегающихся галактик. Мелкие выбросы обра-зуют галактики-спутники. Радиогалактики, а может быть, и квазары, ученые рассматривают как галактики, ядра которых находятся в процессе катастрофическо-го деления. Найдено немало подтверждений тому, что многие группы галактик и даже скопления их распадаются, хотя неизвестно, откуда может взяться нужная для этого колоссальная энергия. Но этот же вопрос остается в силе относи-тельно позднее открытых радиогалактик и квазаров. Как говорится: «невероятно, но факт». Правда, пока еще в ядрах галактик не обнаружено очень больших и крайне плотных масс, но теперь эта возможность представляется менее невероятной, чем казалось рань-ше. Теперь тезис об огромной активности ядер га-лактик приобрел общее признание.

3. Современные представления о галактиках

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов ХХ века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что это не туманности, т. е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея — восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: «блинов» — протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы — галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру — в них формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной — возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелиных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20−30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик — гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик:

I. Спиральные галактики — характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются — SB).

II. Эллиптические галактики (обозначаются Е) — имеющие форму эллипсоидов.

Представитель — кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) — обладающие неправильными формами.

По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на подтипы а, в, с. У первых из них — ветви аморфны, у вторых — несколько клочковаты, у третьих — очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.

Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением к экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 107 — 109 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко («керн») вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.

Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа населения. Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинного распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти об’екты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории руссого астронома И. С. Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.

Звездообразные источники с таким радиоизлучением, называются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а галактики обладающие мощным радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, — радиогалактиками. Все эти объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение. Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.

Радиогалактики — это галактики, у которых ядра находятся в процессе распада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуют новые галактики — сестры, или спутники галактик меньшей массы. При этом скорости разлета осколков могут достигать огромных значений. Исследования показали, что многие группы и даже скопления галактик распадаются: их члены неограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были порождены взрывом.

Галактики — сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз превышающие светимость Солнца, квазары в среднем еше в 100 раз ярче; слабейшая же из известных галактик — карликов сравнимы с обычными шаровыми звездными скоплениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимости солнца.

Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков парсек до десятков тысяч парсек.

Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик, по-видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают в них ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи, пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.

Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимает об"ем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический об"ем с радиусом около 15 килопарсек (около 50 тысяч световых лет).

Все компоненты галактики связаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название — «Галактика») и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.

Звезды и межзвездная газо-пылевая материя заполняют объем галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так называемой галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, так как Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; одноко звезды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики (ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 миллиардов.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также не равномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 — 30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглащения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвездые облака освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, так как светятся либо отраженным светом (если состоят из космических пылинок) либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики — замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала прследнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут 'заглянуть' на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретится на пути к звездам.

4. Состав Галактики

Нашу галактику называют просто Галактикой. Она имеет средние размеры и состоит примерно из 150? 200 млрд звезд, включая Млечный путь (древнее название полосы звезд на небе, отмечающих плоскость нашей Галактики), и представляет собой огромный диск, который состоит из звезд и звездных скоплений, вращающихся в пространстве, подобно гигантскому колесу. Звез-ды, входящие в Галактику, описывают вокруг ее центра окружно-сти разного диаметра (рис. 1).

Рис. 1 Схема Галактики (крестиком обозначено положение Солнца): а) вид сверху; б) вид сбоку (черные точки изображают шаровые скопления)

Звёзды и межзвёздная газопылевая материя заполняют объём галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и являющейся плоскостью её симметрии (т. н. галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, т. к. Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звёзд, сливающихся в широкую белёсую полосу; однако звёзды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в разных направлениях. Наименьшая плотность распределения звёзд в пространстве (пространственная плотность) наблюдается в направлении полюсов галактики (её северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звёзд в галактике оценивается в 100 млрд.

Межзвёздное вещество рассеяно в пространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20--30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам тёмные туманности представляются невооруженному глазу в виде тёмных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звёзд в них является результатом поглощения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвёздные облака освещены близкими к ним звёздами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, т. к. светятся либо отражённым светом (если состоят из космических пылинок), либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Полная масса галактики, включая все звёзды и межзвёздное вещество, оценивается в 1011 масс Солнца, т. е. около 1044 г. Как показывают результаты детальных исследований, строение галактики схоже со строением большой галактики в созвездии Андромеды, галактики в созвездии Волос Вероники и др. Однако, находясь внутри галактики, мы не можем видеть всю её структуру в целом, что затрудняет её изучение.

Галактика имеет резко выраженное подсистемное строение; различают три подсистемы: плоскую, промежуточную и сферическую. Плоская подсистема характеризуется наличием молодых горячих звёзд, переменных звёзд типа долгопериодических цефеид, звёздных ассоциаций, рассеянных звёздных скоплений и газо-пылевого вещества. Все они сосредоточены у галактической плоскости в форме экваториального диска (толщиной 1/20 поперечника галактики). Средний возраст звёздного населения диска около 3 млрд. лет. Слабее концентрируются к плоскости галактики жёлтые и красные звёзды-карлики и звёзды-гиганты, занимающие объём в виде сильно сплюснутого эллипсоида. Все субкарлики, жёлтые и красные гиганты, переменные звёзды типа короткопериодических цефеид и шаровые звёздные скопления образуют сферическую составляющую (иногда называется гало), заполняя сферический объём (со средним диаметром, превышающим 30 тыс. парсек, т. е. 100 тыс. световых лет) с резким падением плотности в направлении от центральных областей к периферии. Её возраст более 5 млрд. лет. Объекты различных составляющих отличаются друг от друга также и скоростями движения, и химическим составом. Звёзды плоской составляющей имеют большие скорости движения относительно центра галактики и они богаче металлами. Это указывает на то, что звёзды разных типов, относящиеся к разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и в различных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной. Из центральной области галактики распространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые, огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральной структурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некотором этапе их эволюции, галактика сходна с множеством др. звёздных систем того же типа, что и она, имеющих такой же звёздный состав. В развитии спиральной структуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы и магнитогидродинамические явления, при этом на неё влияют и особенности вращения галактики. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование и они населены наиболее молодыми галактическими объектами.

Вопросы эволюции галактики в целом или отдельных её составных элементов имеют большое мировоззренческое значение. В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образовании всех звёзд и др. объектов галактики. Такой взгляд связывался с признанием единовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и их последующего «разбегания» в разные стороны от неё. Однако детальные исследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению (советский астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звёздообразования продолжается и в настоящую эпоху.

Проблема происхождения и развития звёзд в галактике является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, но противоположные точки зрения на формирование звёзд. Согласно первой из них, звёзды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной в галактике и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовое вещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины, сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодный шар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышается до нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций, которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этого шара --звезды. Согласно второй точке зрения, звёзды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода ещё не обнаружено и его свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселенной процессы истечения масс из звёзд, деления и распада систем наблюдаются во многих случаях, процессы же образования звёзд из межзвёздного вещества не наблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.

Предполагается, что галактика в целом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатого водородом; образовавшиеся при этом звёзды в нашу эпоху наблюдаются как звёзды сферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст. Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил, обогащалось металлами за счёт выбрасывания вещества из недр ранее образовавшихся звёзд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шли внутриядерные реакции и водород превращался в более тяжёлые элементы. Поэтому более позднее «поколение» звёзд, образовавшее диск галактики, оказалось более богатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростей звёзд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее в изложенной картине остаётся немало противоречий.

Заключение

Еще задолго до того, как были установлены огром-ные расстояния до галактик, человечество постоянно задавалось вопросом: «есть ли граница мира и если есть, то что за ней?». Учение о мире как целом составляет предмет космологии. По этому поводу вправе высказываться и философия, и математика, в которой трактуется понятие бесконечности, и астрономия, изучающая конкретные небесные тела. Вопрос этот оказывается очень сложным и многогранным. Фило-софия диалектического материализма утверждает, что материя и ее движение вечны, хотя и меняют форму. В бесконечном многообразии явлений в природе, яв-лений всегда материальных, теперь едва ли сомне-вается кто-либо из естествоиспытателей, хотя защит-ники идеализма и пытаются всякое новое, еще не по-нятное явление природы истолковать идеалистически. В этом они терпят, однако, неудачу с каждым про-движением науки вперед. Сейчас, по-видимому, мало кто из ученых допускает, чтобы Вселенная имела гра-ницу -- «стенку», в которую можно упереться. Одна-ко вопрос о том, конечна ли Вселенная и каковы свойства пространства, в котором мы живем, мож-но попытаться проверить путем наблюдений в Космосе. Данлоп С. Азбука звездного неба., Москва, «Мир», 1990 г., стр. 56−57.

В школе изучают евклидово пространство, в ко-тором две прямые никогда не пересекаются. Но наш великий математик Лобачевский показал, что мысли-мо пространство с другими свойствами. Позднее Эйн-штейн доказал в своей теории относительности, что реальное физическое, а не абстрактное пространство, заполненное материей, может иметь кривизну, обус-ловленную существованием материи. Советский уче-ный А. А. Фридман, а за ним другие ученые математи-чески разработали модели вселенных, опирающихся на теорию относительности. Таких моделей создано немало и большинство их -- это модели безграничной, но конечной Вселенной. Сочетание безграничности и в то же время конечности поясняют обычно на гру-бом примере шара. У него нет границ для двухмерного существа, могущего перемещаться только по поверх-ности шара. В то же время размер поверхности шара конечен. Размеры шара могут увеличиваться, умень-шаться или пульсировать, оставаясь конечными.

Свойства конечной Вселенной теоретически зави-сят от средней плотности вещества в ней, от степени однородности этой плотности от места к месту. Обра-щаясь к наблюдения, мы можем изучать пока толь-ко часть Метагалактики, которую часто и неоснова-тельно отождествляют со Вселенной в целом. Киппенхан р. 100 миллиардов солнц. Москва., «Мир», 1990 г., стр. 112.

Мы узнали, что галактики удаляются друг от дру-га, судя по красному смещению в их спектрах, и тем быстрее, чем они друг от друга дальше. Мы имеем некоторые сведения о массах галактик и об их рас-пределении в пространстве. Очевидно, Метагалактика расширяется, но какая модель Вселенной больше все-го на это похожа? Оказывается, что это можно вы-яснить, если установить связь величины красного смещения с расстоянием до галактики, если его опре-делить другим независимым путем (а не по величине того же красного смещения. Для той же цели может служить и распределение очень далеких галактик (или источников радиоизлучения) в пространстве. ЗасоваА.В. «Космология и наблюдения»., Москва, в № 4 журнала «Земля и Вселенная» за 1985 г., стр. 24. Расстояние до скоплений галактик, как мы говорили, можно определить по видимому блеску ярчайших га-лактик в них. Результаты наблюдений сравниваются с выводами теории для разных моделей Вселенной. Современное наше проникновение в глубину Метага-лактики и точность наших данных еще недостаточны для уверенного, окончательного вывода. Все же боль-шинство ученых склоняется сейчас к выводу, что Ме-тагалактика конечна и расширяется с замедлением, которое создает взаимное тяготение. Вероятно, су-ществует пульсация если не Вселенной, то Метагалак-тики, и когда-либо расширение сменится сжатием.

Из факта расширения Метагалактики можно сде-лать вывод, что несколько миллиардов лет назад ее объем был так мал, что галактики не могли существо-вать как отдельные объекты. Это, конечно, не озна-чает, что тогда и было «сотворение мира», как хотят заключить идеалисты. Просто тогда вещество сущест-вовало в иной форме. Возможности превращения ве-щества безграничны и оно не всегда было и не всегда будет существовать в тех видах, в каких мы наблю-даем его вокруг себя сейчас.

Список литературы

1. Гулыга А. В. Кант. — 2-е изд. — М., Мол. гвардия, 1981.

2. Данлоп С. Азбука звездного неба. М., «Мир», 1990.

3. ЗасоваА.В. «Космология и наблюдения». М., 1985.

4. Зельманова А. Л. «Метагалактика и Вселенная». М., 1982.

5. История астрономии: Пер. с англ. / А. Панненкук. --М.: Наука, 1966. --592 с.: ил.

6. Кант И. Сочинения в шести томах. М., 1963 — 1966., Т.2.

7. Киппенхан р. 100 миллиардов солнц. М., «Мир», 1990.

8. Нарский И. С. Кант. М., 1976.

9. О системах галактики / М. Б. Сизов. --М.: Прометей, 1992. --16 с.

10. Происхождение и эволюция Земли и других планет Солнечной системы / А. А. Маракушев. --М.: Наука, 1992. --204 с.

11. Физическая модель Вселенной / Б. П. Иванов. --СПб.: Политехника, 2000. --312 с.

12. Эволюция солнечной системы: Пер. с англ. / Х. Альвен, Г. Аррениус. --М.: Мир, 1979. --511 с.

13. Энциклопедический словарь астронома., М., «Педагогика», 1980.

referat.bookap.info

Смотрите также

• 
  Реферат бутлеров
• 
  Реферат сталин
• 
  Реферат электроэнергетика
• 
  Байкал реферат
• 
  Боль реферат
• 
  Реферат луна
• 
  Реферат онкология
• 
  Реферат мосты
• 
  Реферат декарт
• 
  Реферат обзор
• 
  Алгоритмы реферат