Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Э. Хаббл (американский астроном) в 1929 г. – экспериментально доказал расширение Вселенной





Для этого он использовал спектроскоп(прибор, позволяющий определить хим. состав в-в по спектрам, которые они испускают или поглощают).

 

Он обнаружил, что ЭМ-излучение, приходящее от далеких галактик, смещено к красной части спектра – явление красного смещения.

Но известно, что понижение частоты колебаний происходит при удалении источника света от наблюдателя (эффект Доплера) (аналогичное звуковое явление - сигнал приближающегося поезда пронзителен, а удаляющегося – менее резкий).

→ Красное смещение доказывает, что галактики удаляются друг от друга («разбегание галактик»), т.е. Вселенная расширяется.

 

Хаббл также установил, что чем дальше источник света (галактика), тем > его красное смещение → галактики удаляются друг от друга со скоростью, которая возрастает с расстоянием (Закон Хаббла): V = НL, где:

Н– постоянная Хаббла (~ 75-80 км/с·Мпк – пока не установлена точно).

L– расстояние до галактики.

 

После открытия красного смещения в космологии утвердилась модель расширяющейся Вселенной («мыльный пузырь» с пылинками на поверхности). Во Вселенной отсутствует какой-либо «центр разбегания»: расширяется все межгалактическое пространство (→ картина будет одинаковой при наблюдении с любой галактики).

Зная постоянную Хаббла, можно оценить приблизительный возраст Вселенной – 12-15 млрд. лет (сейчас вычислено – 13,7 млрд. л.).

 

Следствие расширения Вселенной: мы можем видеть только те объекты, свет от которых успевает дойти до нас; далекие галактики «убегают» со скоростью света → мы не можем их видеть → существует граница наблюдаемой Вселенной.

Будущее Вселенной также можно рассчитать (на основе уравнений Фридмана), для этого надо знать массу вещества во Вселенной, т.е. массу всех галактик.

Пока ученые ее не знают, т.к., по оценкам, видимый материал во Вселенной (звезды, планеты, галактики) составляет ~ 1/10 часть ее массы, а всё остальное – темное вещество.

 

Величина критической плотности Вселенной (известна): ρкр. = 10-29 г/см3. на основании этого значения можно предположить – какое будущее ожидает нашу Вселенную?

Сценарии будущего Вселенной:

ü Если ρВс. > ρкр.расширение замедлится, сменится сжатием (т.к. преобладают силы гравитации). Сигнал – фиолетовое смещение; люди погибнут раньше гравитационного коллапса из-за мощного УФ-излучения.

ü Если ρВс. < ρкр. силы тяготения не остановят разбегания галактик - (сейчас).

ü Если ρВс. = ρкр. - расширение замедлится и в дальнейшем прекратится (возможна пульсация).

Объяснение космического расширения – модель Большого Взрыва (Г.А. Гамов, 1948):

Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва примерно 15 млрд. лет назад, когда всё вещество и энергия были сконцентрированы в одном сгустке огромной плотности и температуры. Вследствие быстрого расширения Космос стал быстро остывать.

Гамов считал, что Б. Взрыв должен был оставить «след» - микроволновое излучение малой энергии. Модель Гамова долго не принималась всерьез, пока не было открыто предсказанное им излучение.

 

Подтверждение теории – открытие «реликтового излучения» (Пензиас, Вильсон, 1964 г., случайно) – приходит со всех сторон космического пространства, длина волны7 см, t = 3К (-270˚С) – свидетельство истории Вселенной (аналогично можно судить об истории Земли по остаткам вымерших животных).

 

Согласно теории Большого Взрыва, эволюция Вселенной происходила в 6 этапов.

I этап - Начальное состояние Вселенной (т.н. сингулярная точка)

Этап наиболее труден для объяснения и понимания. Для воссоздания самых первых мгновений Вселенной астрономы использовали данные физики элементарных частиц:

15 млрд. лет назад вся наблюдаемая нами Вселенная была сжата в комочек, при этом плотность вещества была чрезвычайно высокой – > 1093 г/см3(если утрамбовать 1084 10-тонных грузовых автомобилей в объем наперстка), а его температура была бесконечно большой (RВс. = 0, ρВс. =).

 

Это начальное сверхплотное состояние называется сингулярностью. Известные законы физики в сингулярности не работают. Наука не может объяснить это состояние.

Закономерный вопрос – из чего образовалась сингулярность? Предполагается, что она порождена вакуумом, который и был начальной формой материи. Квантовая физика допускает, что вакуум может переходить в «возбужденное состояние» (т.н. «ложный вакуум», обладающий огромной энергией).

II этап – Большой Взрыв и раздувание Вселенной (инфляция).

Состояние сингулярности чрезвычайно неустойчиво, в нем может возникать отрицательное давление (т.е. направленное внутрь среды). Отрицательное давление приводит к тому, что гравитационные силы становятся силами отталкиванияпроисходит безудержное и молниеносное расширение Вселенной (за 10-30 сек – в 1030 раз) → Б. Взрыв. Скорость раздувания = 10400 000 000 км/с.

Это не тот взрыв, который знаком нам на Земле, начинающийся в одной точке – Б. Взрыв происходит одновременно везде,любая частица материи устремляется прочь от любой другой.

Вместе с Б. Взрывом и началом расширения Вселенной возникает пространство и время.

В результате этого расширения гигантская энергия вакуума выделяется в виде излучения → Вселенная нагревается до t = 1027 К. При такой температуре привычные нам частицы (атомы, молекулы) не могут существовать. Поэтому вещество было в форме сверхгорячей плазмы – смеси элементарных частиц (лептоны и кварки), которые взаимопревращались.

 

Потом Вселенная стала постепенно остывать (до t ~ 1013 К) кварки сливались, образуя нуклоны (p и n).

 

Таким образом, в результате Б. Взрыва:

ü Образовались время и пространство;

ü Материя была плазмоподобной;

ü Температура к концу периода снизилась до 1 млрд. ºС, плотность вещества стала равной плотности Pt (22 т/м3).

Продолжительность всего периода (взрыв + расширение) – 3 мин.!

III этап – Первичный ядерный синтез

После Б. Взрыва начался нуклеосинтез процесс соединения p и n в ядра.

Следующие 500-700 тыс. лет Вселенная постепенно расширялась дальше и остывала.

При t = 3000 K стало возможным взаимодействие р и ē с образованием атомов Ни Не. Исчезновение свободных ē вызвало излучение, которое свободно распространялось в виде фотонов. Т. о., при остывании Вселенной вещество (атомы) и излучение (фотоны) разделились.

Атомы с тех пор претерпели множество превращений, а излучение так и осталось во Вселенной, но остыло до 3К (-270˚С)реликтовое излучение. Реликтовое излучение свидетельствует, что вещество во Вселенной первоначально распределялось однородно.

IV этап – формирование галактик

Каким же образом из однородного вещества образовалось многообразие структур Вселенной (галактики, звездные скопления, планеты)?

Объясняет этот процесс теория гравитационной неустойчивости (Дж. Джинс). Ее сущность:

Материя не может быть распределена с постоянной плотностью в сколь угодно большом объеме по причине всемирного тяготения.

 

Предполагается, что в однородной Вселенной возникли вихревые движения потоков вещества, что привело к его уплотнению в некоторых частях Вселенной. В таких уплотнениях силы тяготения проявляются заметнее, чем вне их, поэтому, несмотря на общее расширение Вселенной, расширение вещества в уплотнениях притормаживается и плотность уплотнений нарастает.

Предполагается, что эти плоские уплотнения, имевшие форму блинов, и дали начало крупномасштабным структурам во Вселенной – скоплениям галактик →Происходило сжатие «блина» → повышение его tв-ванеустойчивое состояние системы → распад «блина» на подсистемы (зародыши галактик) → они также были неустойчивы → дальнейший распад на еще более мелкие уплотнения – зародыши звезд I поколения.

V этап – звездный нуклеосинтез - образование хим. элементов в недрах сформировавшихся звезд.

Эволюция звезды:

1. Образование протозвезды в результате распада галактики. Протозвезда – холодный слабосветящийся гигантский газовый шар, состоящий из Н и Не.

2. Гравитационное сжатие протозвезды (V – несколько км/с) → образование ядразвезды.

3. Остановка сжатия (под действием давления излучения) и разогрев ядра звезды (за счет кинетической энергии сближающихся частиц) → начало термоядерных реакций (непосредственный нуклеосинтез). Все элементы Вселенной образовались в результате термоядерных реакций.

Суть термоядерной реакции: при высоких температурах ядра атомов Н и Не соединяются с образованием более тяжелых хим. элементов:

Н + Не → Ве; Ве + Не → С; С + Не → О; О + Не → Neи т.д.








Date: 2015-05-17; view: 228; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.009 sec.) - Пожаловаться на публикацию