Еволюція Всесвіту (120)

Посмотреть архив целиком















Реферат

На тему: «Еволюція Всесвіту»



План


Вступ

1. Основні концепції космології

1.1 Припущення А. Ейнштейна

1.2 Висновки А.А. Фрідмана

1.3 Емпіричний закон - закон Хаббла

1.4 Гіпотези Г.А. Гамова

1.5 Реліктове випромінювання А. Пензіса і Р. Вільсона

2. Модель гарячого Всесвіту

2.1 Космологія Великого Вибуху

2.2 Поділ початковій стадії еволюції на ери

2.3 Інфляційна модель Всесвіту

3. Структура Всесвіту

3.1 Метагалактика

3.2 Галактики

3.3 Зірки

3.4 Сонячна система

Список літератури



Вступ


Дивлячись на всіяне зорями небо, людина приходить у захват, не залишаючись байдужим до того, що бачить. «Відкрилася безодня, зірок повна. Зіркам числа немає, безодні - дна », - ці прекрасні рядки М.В. Ломоносова, образно і найбільш повно описують перше враження, яке відчуває людина, милуючись заворожливою картиною зоряного неба.  Про зірки складено безліч віршів і пісень. Зірки й безкрайній небесний простір завжди притягували і притягують всіх: і саму звичайну людини, і поета, і вченого. Але для вчених зоряне небо - не тільки предмет захоплення і насолоди, але і захоплюючий, невичерпний об'єкт досліджень.

У ясну погоду в безмісячну ніч неозброєним оком можна спостерігати на небосхилі до трьох тисяч зірок. Але це лише невелика частина зірок та інших космічних об'єктів, з яких складається Всесвіт.

Всесвіт - це весь існуючий матеріальний світ, безмежний у часі і просторі і нескінченно різноманітний за формами, які приймає матерія в процесі свого розвитку.



1. Основні концепції космології


Протягом всієї історії цивілізації людство прагне пізнати навколишній світ і зрозуміти, яке місце воно займає у Всесвіті. Всесвіт - найбільша матеріальна система. Її походження цікавить людей ще з давніх часів. Спочатку Всесвіт був «пустий та порожій» - так сказано в біблії. Спочатку був вакуум - уточнюють сучасні фізики. Які ж джерела походження Всесвіту? Як вона розвивається? Яка її структура? На ці та інші питання намагалися відповісти вчені різних часів. Проте навіть найбільші досягнення природознавства ХХ в. не дозволяють дати повністю вичерпні відповіді.


1.1 Припущення А. Ейнштейна


Тим не менше, прийнято вважати, що основні положення сучасної космології - науки про будову і еволюцію Всесвіту - почали формуватися після створення в 1917 р. А. Ейнштейном першої релятивістської моделі, заснованої на теорії гравітації і претендувала на опис всього Всесвіту. Ця модель характеризувала стаціонарний стан Всесвіту і, як показали астрофізичні спостереження, виявилася невірною. 


1.2 Висновки А.А. Фрідмана

Важливий крок у вирішенні проблем космологічних зробив у 1922 р. професор Петроградського університету А.А. Фрідман (1888-1925). У результаті рішення космологічних рівнянь він прийшов до висновку: Всесвіт не може, знаходиться в стаціонарному стані - він повинна розширюватися або звужуватися. 



1.3 Емпіричний закон - закон Хаббла


Наступний крок був зроблений в 1924 р., коли в обсерваторії Маунт Вілсон в Каліфорнії американський астроном Е. Хаббл (1889-1953) виміряв відстань до найближчих галактик (у той час званих туманностями) і тим самим відкрив світ галактик. У 1929 р. в тій же обсерваторії Е. Хаббл по червоному зсуву ліній у спектрі випромінювання галактик експериментально підтвердив теоретичний висновок А.А. Фрідмана про розширення Всесвіту і встановив Емпіричний закон - закон Хаббла: швидкість віддалення галактики V прямо пропорційна відстані r до неї, тобто V = Hr, де H - постійна Хаббла. 

З плином часу постійна Хаббла поступово зменшується - розбіжність галактик сповільнюється. Але таке зменшення за спостережуваний проміжок часу мізерно мале. Зворотного величиною постійною Хаббла визначається час життя (вік) Всесвіту. З результатів спостереження випливає, що швидкість віддалення галактик збільшується приблизно на 75 км \ с на кожен мільйон парсек (1 парсек дорівнює 3,3 світлового року; світловий рік - це відстань, яку проходить світлом у вакуумі за 1 земний рік). При даній швидкості екстраполяція до минулого приводить до висновку: вік Всесвіту становить близько 15 млрд. років, а це означає, що весь Всесвіт 15 млрд. років тому був зосереджений в дуже маленькій області. Передбачається, що в той час щільність речовини Всесвіту була порівнянною з щільністю атомного ядра, і весь Всесвіт представляв собою величезну ядерну краплю. З якихось причин ядерна крапля опинилася в нестійкому стані і вибухнула. Це припущення лежить в основі концепції великого вибуху.

Множенням часу життя Всесвіту на швидкість світла визначається радіус космологічного горизонту - межа пізнання Всесвіту за допомогою астрономічних спостережень. Інформація про об'єкти за космологічний горизонтом до нас ще не дійшла - ми не можемо зазирнути за космологічний горизонт. Нескладний розрахунок показує, що радіус космологічного горизонту дорівнює приблизно 10 м. Очевидно, що цей радіус щомиті збільшується приблизно на 300 тис. км. Але таке збільшення мізерно мало, порівняно з величиною радіуса космологічного горизонту. Для спостереження помітного розширення космологічного горизонту потрібно почекати мільярди років.

У концепції великого вибуху передбачається, що розширення Всесвіту відбувалося з однаковою швидкістю, починаючи з моменту вибуху ядерної краплі. В даний час обговорюється й інша гіпотеза - гіпотеза пульсуючого Всесвіту: Всесвіт не завжди розширювався, а пульсує між кінцевими межами щільності. З неї випливає, що деякому минулому швидкість віддалення галактик була меншою, ніж зараз, і були періоди, коли Всесвіт стискалася, тобто галактики наближалися одна до одної і з тим більшою швидкістю, чим більша відстань їх розділяло.


1.4 Гіпотези Г.А. Гамова


У міру розвитку природознавства і особливо ядерної фізики висуваються різні гіпотези про фізичні процеси на різних етапах космологічного розширення. Одна з них запропонована наприкінці 40 х рр.. ХХ ст. Г.А. Гамовим (1904-1968), фізиком - теоретиком, емігрував у 1933 р. з Радянського Союзу в США, і називається моделлю гарячого Всесвіту.  У ній розглянуті ядерні процеси, що протікали в початковий момент розширення Всесвіту в дуже щільному речовині з надзвичайно високою температурою. З розширенням Всесвіту щільне речовина охолоджувалося.

З цієї моделі слідує два висновки:

- Речовина, з якої зароджувалися перші зірки, складалася в основному з водню (75%) і гелію (25%);

- В сьогоднішньому Всесвіту повинно спостерігатися слабке електромагнітне випромінювання, яке зберегло пам'ять про початковий етап розвитку Всесвіту, і тому назване реліктовим.


1.5 Реліктове випромінювання А. Пензіса і Р. Вільсона


З розвитком астрономічних засобів спостереження, і зокрема, з народженням радіоастрономії, з'явилися нові можливості пізнання Всесвіту. У 1965 р. американські астрофізики А. Пензіас і Р. Вільсон експериментально виявили реліктове випромінювання. Реліктове випромінювання - це фонове ізотропне космічне випромінювання зі спектром, близьким до спектру випромінювання абсолютно чорного тіла з температурою близько 3 К.

У 2000 р. повідомлялося: зроблено важливий крок на шляху розуміння самого раннього етапу еволюції Всесвіту. У лабораторії європейських ядерних досліджень в Женеві отримано новий стан матерії - кварк - глюонна плазма. Передбачається, що в такому стані Всесвіт перебувала в перші 10 мкс після великого вибуху. До цих пір вдавалося охарактеризувати еволюцію матерії на стадії не раніше трьох хвилин після вибуху, коли вже сформувалися ядра атомів.



2. Модель гарячого Всесвіту


Всесвіт - це сукупність усього, що існує. Земля, Місяць, Сонце і всі планети і зірки утворюють Всесвіт. Всесвіт повний великими і хвилюючими таємницями і загадками, які вчені намагаються розгадати. Багато висувають теорії щодо її походження. Вони стверджують, що Всесвіт існував не завжди, але мала свій початок.

Виходячи з досліджень зірок і галактик, вчені помітили, що вони відокремлюються один від одного з великою швидкістю. Це дозволяє припустити, що в якийсь момент вони були з'єднані. Досвід, який пропонується для пояснення, яким був початок Всесвіту, полягає в тому, що повітряна куля розмальовують невеликими плямами. Коли куля надувають, відстань між плямами збільшується, і плями також стають все більше. У цьому досвіді плями являють галактики, а надування кулі - поширення Всесвіту.


2.1 Космологія Великого Вибуху


Бельгійський астроном Жорж Ламетр, що вивчав зірки, висловив припущення, що 15 мільярдів років тому Всесвіт була маленькою і дуже щільною. Це стан Всесвіту він назвав «космічним яйцем». Відповідно до його розрахунків, радіус Всесвіту в первісному стані був рівний 10 см, що близька за розмірами до радіуса електрона, а її щільність становила 1910 / см, тобто Всесвіт представляв собою мікрооб'єктів мізерно малих розмірів.

Від первісного стану Всесвіт перейшов до розширення в результаті Великого вибуху, тобто вся матерія, що входила до складу «космічного яйця», вирвалася назовні з великою швидкістю і розлетілася на всіх напрямках.

Сучасні галактики були фрагментами цього «яйця», що вибухнуло. Зірки галактик у свою чергу розвивалися, поки не прийняли сучасний стан. Зазвичай для визначення цього явища використовують англійський вираз Big Bang, що означає «великий вибух».






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.