Современная астрономическая картина мира кратко

Обновлено: 02.07.2024

Эволюция представлений об окружающей нас Вселенной. Предпосылки зарождения астрофизических и космологических концепций ХХ века. Дифференциация и интеграция астрономических знаний. Методологические установки исследования особенностей небесных тел.

Рубрика Астрономия и космонавтика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 24.09.2014
Размер файла 19,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Современная астрономическая картина мира

Тюмень, 2013 год

Первые, дошедшие до нас естественнонаучные представления об окружающей нас Вселенной сформулировали древнегреческие философы в 7-5 вв. до н. э.

Их натурфилософские учения, опирались на накопленные ранее астрономические знания египтян, шумеров, вавилонян, арийцев, но отличались существенной ролью объясняющих гипотез, стремлением проникнуть в скрытый механизм явлений.

А создание квантовой механики послужило чрезвычайно мощным импульсом развития, как астрофизики, так и космогонического аспекта астрономии (в частности, выяснения источников энергии и механизмов эволюции звезд, звездных систем и др.), обеспечило переориентацию задач астрономии с изучения в основном механических движений космических тел на изучение их физических и химических характеристик. Выдвижение на первый план астрофизических проблем сопровождалось также интенсивным развитием таких отраслей астрономической науки, как звездная и внегалактическая астрономия. Наряду с этим существенно совершенствовались и эмпирические методы астрономического познания. Астрономия стала всеволновой, т. е., астрономические наблюдения проводятся на всех диапазонах длин волн излучений (радио,- инфракрасный, оптический, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма - диапазоны). Появилась также возможность непосредственного исследования с помощью космических аппаратов и наблюдений космонавтов околоземного космического пространства, Луны и планет Солнечной системы. Все это привело к значительному расширению наблюдаемой области Вселенной и открытию целого ряда необычных (и, как правило, неожиданных и во многом необъяснимых) явлений. Среди этих открытий особенное значение имеют нестационарные процессы во Вселенной:

- обнаружение в конце 40-х годов существования "звездных ассоциаций", представляющих собой группы распадающихся после своего рождения звезд;

- обнаружение в 50-х годах явлений распада скоплений и групп галактик;

- открытие в 60-е годы квазаров (Квазары - самые мощные из известных сейчас источников энергии. При сравнительно небольших размерах (не более 1 светового месяца) средний квазар излучает вдвое больше энергии, чем вся наша Галактика, имеющая в поперечнике размер в 100 тысяч световых лет и состоящая из 200 млрд. звезд. Для квазаров характерны и признаки явной нестабильности: переменность блеска и выбросы вещества с огромными скоростями), радиогалактик, взрывной активности ядер галактик с колоссальным энерговыделением (~ 1 0 n эрг, где n = 6 0);

- нестационарных явлений в недрах звезд;

- нестационарных явлений в Солнечной системе (быстрый распад короткопериодических комет, планетарная эруптивная деятельность и др.).

Кроме того, к выдающимся астрономическим открытиям следует отнести обнаружение:

- "реликтового" излучения, которое является важнейшим аргументом в пользу теории "горячей" Вселенной;

- космических мазеров на линиях некоторых молекул (воды, ОН и др.);

- вероятное открытие "черных дыр", и др.

Попытки объяснить эти и другие новейшие открытия столкнулись с рядом принципиальных трудностей, преодоление которых связано с необходимостью совершенствования теоретико-методологического инструментария современной астрономии.

Все это привело к значительному возрастанию количества разрабатываемых астрофизических и космологических моделей, концепций, опирающихся на разные принципы и не связанных пока единой фундаментальной теорией.

На этом фоне происходит интенсивная дифференциация и интеграция знаний о Вселенной. Выделяются не только новые отрасли теоретической и наблюдательной астрономии, но в связи с успехами космической техники возникают прикладные отрасли астрономии.

В то же время возрастает роль общетеоретических интегративных принципов, понятий, установок, которые формируются под влиянием математики, физики, других естественных и даже гуманитарных наук. Изменяется место астрономии в системе научного познания: она сближается не только с естественными и математическими, но и с гуманитарными науками, философией. По сути, астрономия во второй половине ХХ века астрономия вступила в период научной революции, которая изменила способ астрономического познания - на смену классическому способу познания пришел "неклассический" способ астрономического познания. Свидетельством этого является радикальная смена методологических установок астрономического познания и астрономической картины мира.

Обзор современной астрономической картины мира показывает, что астрономия в XX в. кардинально преобразовала старые классические представления о Вселенной, ее структуре и эволюции, пережила глубокую научную революцию, которая изменила способ астрономического познания.

Основа астрономического познания - признание объективного существования предмета астрономической науки (космических тел, их систем и Вселенной в целом) и их принципиальной познаваемости научно-рациональными средствами (причем не только структурного, но и исторического аспекта Вселенной). Следовательно, можно говорить о полной победе материалистического принципа познаваемости природы, истории Вселенной в системе методологии астрономии XX в.

Эмпирическая основа современной астрономии - наблюдение во всеволновом диапазоне. Теоретические исследования и экспериментальные попытки регистрации гравитационных волн открывают перспективы развития гравитационной астрономии. Сведения о космосе несут космические лучи и нейтрино. Важная особенность наблюдений во внеоптических диапазонах состоит в том, что они дают информацию, как правило, о нестационарных процессах во Вселенной.

Теоретическая основа современной астрономии - не только классическая механика, но и релятивистская и квантовая механика, квантовая теория поля. Классическая механика не потеряла своего значения для астрономического познания (прежде всего, для объяснения процессов, происходящих в Солнечной системе). Как и прежде, все расчеты движений тел планетной системы и искусственных спутников Земли, Луны и планет, космических аппаратов, созданных человеком, осуществляются (в силу слабости релятивистских и квантовых эффектов для этих систем) на базе ньютоновской механики.

В системе астрономического познания большую роль играет исследование закономерностей микромира, связанных с процессами излучения звезд, ранних этапов эволюции Вселенной и т. п., поэтому современная астрономия пользуется и аппаратом микрофизики (квантовая механика, квантовая электродинамика, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромодинамика и др.). Вопрос о глубинных внутренних связях между микро-, макро- и мегамирами, о том, что на определенном уровне они представляют, собой некое (диалектическое) единство, также входит в поле зрения современной астрономии.

С другой стороны, инфляционная космология допускает на ранних стадиях эволюции Вселенной раздувание физического вакуума со скоростью, на много порядков превышающей скорость света, стадия раздувания физического вакуума, наполненного скалярным полем, осуществляется без присутствия вещества и излучения, которые к тому времени еще не образовались. Современная астрономия теоретически и эмпирически обосновывает идею не стационарности Вселенной: мир астрономических объектов находится в состоянии постоянного качественного изменения, развития. Идея развития пронизывает всю современную астрономию. Эта идея носит не умозрительный характер, а воплощается в конкретных астрофизических и космологических моделях.

Общая идея о не стационарности Вселенной (пространственной и структурной) конкретизируется в следующих методологических установках:

- во-первых, развитие космических тел рассматривается диалектически - со взрывами, скачками, перерывами постепенности, при этом учитывается многообразие путей развития, включая моменты нисходящего, регрессивного движения;

- во-вторых, в качестве факторов, определяющих процесс развития космических тел, рассматриваются все четыре известных сейчас фундаментальных взаимодействия, прибегать ко всем четырем приходится в моделировании начальных стадий эволюции Вселенной, вблизи сингулярности, в масштабах Метагалактики решающая роль принадлежит силе тяготения;

- в-третьих, признается необходимость доведения теоретического описания астрономического объекта и его эволюции до выделения его индивидуальных черт, поскольку астрономические объекты даже одного типа (например, звезды или даже звезды определенного класса) имеют заметные индивидуальные различия (масса, светимость, химический состав, температура и др.).

Современная астрономия исходит из установки о космогоническом смысле (прямом или опосредованном) любой астрономической проблемы. Именно космогонический аспект исследования Вселенной начинает все больше выступать в виде того организующего центра, который объединяет различные разделы дифференцировавшейся астрономической науки.

В современной неклассической астрономии (так же, как и в классической) нет свободы выбора условий наблюдения. Современная астрономия осознает зависимость результата наблюдения от условий, в которых находится наблюдатель. Но в отличие от классической современная астрономия не во всех случаях допускает возможность пренебречь этой зависимостью или внести в нее поправку.

В современной астрономии на эмпирическом уровне познания возрастает роль субъекта. Так, при объяснении с помощью общей теории относительности космологических явлений (искривленного пространства-времени) необходимо пользоваться классическими понятиями для описания содержания эксперимента с излучением от удаленных объектов, поскольку он происходит в однородной и изотропной локальной области плоского пространства-времени. вселенная космологический астрономический

Это описание условий эксперимента не может быть элиминировано в окончательном результате исследования.

Резкое возрастание теоретической активности субъекта современного астрономического познания.

Принципы и способы познавательной деятельности в развитии астрономии периодически изменяются. Эпохи, когда происходят такие изменения - это эпохи научных революций в астрономии.

Итак, методологические установки современной астрономии существенно отличаются от методологических установок классической астрономии. Такая смена методологических установок позволяет сделать вывод о том, что в XX в. в астрономии произошла научная революция, которая привела к изменению способов астрономического познания и астрономической картины мира.

Научная картина мира отличается от религиозных представлений о мире, основанных на авторитете пророков, религиозной традиции, священных текстах и т. д.

Поэтому религиозные представления более консервативны в отличие от научных, меняющихся в результате обнаружения новых фактов. Однако и религиозные интерпретации концепции мироздания могут изменяться, чтобы попытаться приблизиться к современным научным трактовкам.

1. Астрономия и современная картина мира // Под ред. В.В. Казютинского. - М.: 2004. - 247 с.

2. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания: Учеб. для студентов высш. учеб. заведений. - Новосибирск: ЮКЭА, 2004. - 830 с.

3. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов / В.Н. Лавриненко В.П. Ратников, В.Ф. Голубь и др. - М.: Издательское объединение "ЮНИТИ", 2002. - 271 с.

Подобные документы

Исследование современных представлений о процессах и особенностях развития Вселенной как всего окружающего нас материального мира. Облик, эволюция и механика Вселенной. Действие законов сохранения и структурное многообразие будущего строения Вселенной.

реферат [14,9 K], добавлен 15.09.2011

Изучение пироцентрической, геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной. Современные исследования космологических моделей. Нобелевская премия за открытие ускоренного расширения Вселенной. Измерения гравитационного поля в скоплениях галактик.

курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.06.2014

Происхождение и эволюция Вселенной, ее дальнейшие перспективы. Креативная роль физического вакуума. Парадоксы стационарной Вселенной. Основные положения теории относительности Эйнштейна. Этапы эволюции горячей Вселенной, неоднозначность данного сценария.

курсовая работа [62,6 K], добавлен 06.12.2010

О развитии Вселенной, её возрасте и "большом взрыве". Гипотезы автора о научной картине Мира, строении и происхождении Вселенной. История жизни галактик, образование звезд и ядерных реакций в их недрах. Авторская теория об "Эволюции молока Вселенной".

статья [29,4 K], добавлен 20.09.2010

Астрономические наблюдения как основной способ исследования небесных объектов и явлений. Изучение особенностей наблюдения солнечной активности, Юпитера и его спутников, комет, метеоров, солнечных и лунных затмений, а также искусственных спутников Земли.

В ХХ веке в астрономии произошла подлинная революция.

Современные телескопы позволяют наблюдать галактики, удаленные от Земли на расстояние 13,5 миллиардов световых лет. Были зафиксированы впервые совершенно новые космические объекты и процессы, что привело к появлению альтернативных космологических моделей – сейчас их насчитывается уже несколько десятков. С 90-х годов ХХ века открытия в астрономии следуют буквально одно за другим [4]. В июле 1994 года впервые наблюдалось взаимодействие кометы с планетой (Юпитером), в результате чего ядро кометы рассыпалось на 21 фрагмент, которые врезались в планету. Это – реальный космический Апокалипсис, снятый астрономами с помощью телевидения.

До 1995 года Вселенная представлялась безводной пустыней. Исследования, проведенные в 1996. 1998 годах, показали, что вода присутствует во всех частях Вселенной и, видимо, помогает газопылевым облакам конденсироваться, отводя от них тепло и способствуя образованию планет.

Исследование звезды CW в созвездии Льва в 2001 году, например, показало, что в окружающем этот красный гигант пространстве воды содержится в 10 тысяч раз больше, чем предполагалось. В июне 2001 года данные, собранные зондом, позволяют утверждать, что средняя температура Вселенной составляет 2,735 К, а возраст нашей Вселенной – 13,7 миллиардов лет; обычной материи в ней, из которой состоят звезды и планеты, всего 4%, а вот темной материи – частиц, не испускающих видимого излучения, 23%; на темную энергию приходится 73%. Вселенная однородна, а это означает, что Большого взрыва не было, ибо молодая Вселенная была бы намного сложнее.

Помимо нетрадиционных космических объектов (квазары, пульсары, двойные звезды и т.д.) современная астрономия открыла в глубинах космоса и принципиально новые процессы, в том числе гамма-всплески. Эти секундные катастрофы метагалактического масштаба имеют мощность излучения, сравнимую с мощностью излучения всех звезд видимой Вселенной. Энергия, выделяемая при гамма-всплесках, колеблется от 10 51 до 10 54 эрг. Такой всплеск способен истребить жизнь в радиусе десятков, а то и сотен световых лет, и благо, что это происходит от Земли на расстоянии порядка 10 миллиардов световых лет. Природа данного явления не ясна. Выдвинуто предположение (Трофименко А.П.), что это вспышки антиколлапсирующирующих отонов – объектов общей теории относительности. Более чем 30 –летние наблюдения таинственных всплесков не нашли своего объяснения в рамках 4-х мерной космологической парадигмы.

Можно было бы и дальше умножать предположения об устройстве Вселенной, но и без того ясно отсутствие целокупной картины мира. Сциентистская парадигма – следствие становления и утверждения антропоцентрического мировоззрения, пришедшего на смену теоцентризму, привела к отказу как от Бога, так от Космоса. Вместо того чтобы дополнить идею Космоса идеей Человека, европейская цивилизация отказалась от того и от другого. Таковы неизбежные следствия, вытекающие из антропоцентрической установки

Заключение

Открытие информационно-фазового состояния материальных систем существенно дополняет и во многом изменяет существующие представления о мироустройстве.

Философско-методологический анализ открытия информационно-фазового состояния материальных систем с учётом новейших естественнонаучных представлений в области физики, химии и биологии показывает, что современная научная картина мира представляет наше бытие как информационно-управляемый материальный мир, позволяющий по своей структуре осуществлять его бесконечное познание любому разумному объекту, достигшему соответствующего уровня развития, т.е. осознавшему своё подключение к единому информационному полю материальных систем.

Не менее важную роль в формировании новой научной картины мира играет теория самоорганизации (синергетика). Она изучает любые самоорганизующиеся системы, состоящие из многих подсистем (электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, органы, сложные многоклеточные организмы, человек, сообщества людей). Особенно ее интересует согласованное состояние процессов самоорганизации в сложных системах различной природы. Самоорганизующейся можно считать систему термодинамически открытую, описываемую нелинейными динамическими уравнениями, в которой отклонение от равновесия превышает критические значения и процессы в которой происходят кооперативно.

Довольно долго способными к самоорганизации считали только живые системы, а объекты неживой природы, как полагали, если и эволюционируют, то лишь в сторону хаоса и беспорядка. Оставалось непонятным, как из подобного рода систем могли возникнуть объекты живой природы, способные к самоорганизации, и как взаимодействует живая и неживая материя.

Современные концепции самоорганизации позволяют разрешить противоречие между теорией биологической эволюции и термодинамикой. Теперь эти теории не исключают, а предполагают друг друга, если классическую термодинамику рассматривать как своего рода частный случай более общей теории — термодинамики неравновесных процессов. Впервые возникает научно обоснованная возможность преодолеть традиционный разрыв между представлениями о живой и неживой природе. Жизнь больше не выглядит как островок сопротивления второму началу термодинамики. Она возникает как следствие общих законов физики с присущей ей специфической кинетикой химических реакций, протекающих в условиях, далеких от равновесия. Не случайно исследователи, оценивая роль пригожинской концепции, говорили, что, переоткрывая время, она открывает новый диалог человека и природы.

В свете этих идей и открытий новую актуальность обрела концепция биосферы и ноосферы В. Вернадского. В ней жизнь предстает как целостный эволюционный процесс (физический, геохимический, биологический), заключенный как особая составляющая в космическую эволюцию. Осознание этой целостности во многом определяет стратегию дальнейшего развития человечества. Проблемы коэволюции человека и биосферы постепенно становятся доминирующими не только в современной науке и философии, но и в стратегии практической деятельности человека.

Специальные научные картины мира со второй половины ХХ века значительно снижают уровень своей автономности и превращаются в аспекты и фрагменты целостной общенаучной картины мира. Они соединяются в блоки этой картины, характеризующие неживую природу, органический мир и социальную жизнь и реализуют (каждая в своей области) идеи универсального эволюционизма.

На первый взгляд, как бы повторяется ситуация, характерная для ранних этапов развития новоевропейской науки, когда механическая картина мира, функционируя как общенаучная, обеспечивала синтез достижений науки XVII — XVIII столетий. Но сходство лишь внешнее. Современная научная картина мира основана не на стремлении к унификации всех областей знания, их редукции к принципам одной какой-либо науки, а на единстве и многообразии разных наук. Известно, что специальные картины мира, как и самостоятельные научные дисциплины, существовали не всегда. Их не было в период становления естествознания. Возникнув в эпоху дифференциации науки, они затем постепенно начинают утрачивать самостоятельность, превращаясь в аспекты или фрагменты современной общенаучной картины мира.

Изменения способа познания в астрономии ХХ в.

Общая теория относительности дала возможность модельного теоре­тического описания явлений космологического масштаба и по сути впервые поставила космологию — эту важную отрасль астрономии — на твердую теоретическую почву. Создание квантовой механики по­служило чрезвычайно мощным импульсом развития как астрофизи­ки, так и космогонического аспекта астрономии (в частности, выяс­нения источников энергии и механизмов эволюции звезд, звездных систем и др.); обеспечило переориентацию задач астрономии с изу­чения в основном механических движений космических тел (под влиянием гравитационного поля) на изучение их физических и химических характеристик. Выдвижение астрофизических про­блем на первый план сопровождалось также интенсивным развити­ем таких отраслей астрономической науки, как звездная и внегалактическая астрономия.

Наряду с этим существенно совершенствовались и эмпирические методы астрономического познания. Астрономия стала всеволновой, т.е. астрономические наблюдения проводятся на всех диапазонах длин волн излучений (радио, инфракрасный, оптический, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма- диапазоны). Появилась возможность непосредствен­ного исследования с помощью космических аппаратов и наблюдений космонавтов околоземного космического пространства. Луны и пла­нет Солнечной системы. Все это привело к значительному расширению наблюдаемой области Вселенной и открытию целого ряда не­обычных (как правило, неожиданных и во многом необъяснимых) давлений.

Среди этих открытий особенное значение имеют нестационар­ные процессы во Вселенной:

обнаружение в 50-х гг. явлений распада скоплений и групп галактик;

открытие в 60-е гг. квазаров*, радиогалактик, взрывной активнос­ти ядер галактик с колоссальным энерговыделением (около 10 60 эрг);

обнаружение нестационарных явлений в недрах звезд и нестаци­онарных явлений в Солнечной системе (быстрый распад короткопериодических комет, планетарная эруптивная деятельность (взрывы, выбросы материи в космос) и др.).

* Квазары — самые мощные из известных сейчас источников энергии. При сравнительно небольших размерах (не более 1 светового месяца) средний квазар излучает вдвое больше энергии, чем вся наша Галактика, имеющая в поперечнике размер в 100 тысяч световых лет и состоящая из 200 млрд звезд. Для квазаров характерны и признаки явной нестабильности: переменность блеска и выбросы (вещества с огромными скоростями.

Новая астрономическая революция

Попытки объяснить эти и другие новейшие открытия столкнулись с рядом принципиальных трудностей, преодоление которых связано с необходимостью совершенствования теоретико-методологического инструментария современной астрономии. Все это привело к значи­тельному возрастанию количества разрабатываемых астрофизических и космологических моделей, концепций, опирающихся на раз­ные принципы и не связанных пока единой фундаментальной теорией.

На этом фоне интенсивно происходят дифференциация и интег­рация знаний о Вселенной. Не только выделяются новые отрасли теоретической и наблюдательной астрономии, но и возникают прикладные отрасли астрономии в связи с успехами космической техни­ки. В то же время возрастает роль общетеоретических интегративных принципов, понятий, установок, которые формируются под вли­янием математики, физики, других естественных и даже гуманитар­ных наук. Изменяется место астрономии в системе научного знания: она сближается не только с естественными и математическими, но и с гуманитарными науками, философией.

Рассмотрим сначала основные элементы современной астроно­мической картины мира, а затем методологические установки не­классической астрономии.

Солнечная система

Планеты и их спутники

Земля — спутник Солнца в мировом пространстве, вечно кружащийся вокруг этого источника тепла и света, делающего возможной жизнь на Земле. Самыми яркими из постоянно наблюдаемых нами небес­ных объектов кроме Солнца и Луны являются соседние с нами плане­ты. Они принадлежат к числу тех девяти миров (включая Землю), которые обращаются вокруг Солнца (а его радиус 700 тыс. км, т.е. в 100 раз больше радиуса Земли) на расстояниях, достигающих не­скольких миллиардов километров. Группа планет вместе с Солнцем составляет Солнечную систему. Планеты хотя и кажутся похожими на звезды, в действительности гораздо меньше последних и темнее. Они видны только потому, что отражают солнечный свет, который кажется очень яркими, поскольку планеты гораздо ближе к Земле, чем звезды. Но если бы мы перенесли на ближайшую звезду наши самые мощные телескопы, то и с их помощью не смогли бы увидеть эти спутники Солнца.

С 1962 г. планеты и их спутники успешно исследуются космичес­кими аппаратами. Изучены атмосферы и поверхность Венеры и Марса, сфотографированы поверхность Меркурия, облачный покров Венеры, Юпитера, Сатурна, вся поверхность Луны, получены изображения спутников Марса, Юпитера, Сатурна, колец Сатурна и Юпитера. Спускаемые космические аппараты, исследовали физичес­кие и химические свойства пород, слагающих поверхность Марса, Венеры, Луны (образцы лунных пород были доставлены на Землю и тщательно изучены).

По физическим характеристикам планеты делятся на две группы: планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс); планеты-ги­ганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). О Плутоне известно мало, но, по-видимому, он ближе по своему строению к планетам земной группы.

11.3.2. Строение планет

Строение планет слоистое. Выделяют несколько сферических оболо­чек, различающихся по химическому составу, фазовому состоянию, плотности и другим характеристикам.

Все планеты земной группы имеют твердые оболочки, в которых (сосредоточена почти вся их масса. Венера, Земля и Марс обладают газовыми атмосферами. Меркурий практически лишен атмосферы. Земля имеет жидкую оболочку из воды — гидросферу, а также биосферу (результат прошлой и современной деятельности живых организмов). Аналогом земной гидросферы на Марсе является криосфера — лед в полярных шапках и в грунте (вечная мерзлота). Одна из загадок Солнечной системы — дефицит воды на Венере.

Характеристики твердых оболочек планет относительно хорошо известны лишь для Земли. Модели внутреннего строения других планет земной группы строятся главным образом на основании данных о свойствах вещества земных недр. Как и у Земли, в твердых оболоч­ках планет выделяют: кору - самую внешнюю тонкую (10—100 км) твердую оболочку; мантию — твердую и толстую (1000—3000 км) обо­лочку; ядро — наиболее плотная часть планетных недр.

Ядро Земли, состоящее, скорее всего, из железа, подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твердое); температура в центре Земли оценивается в 4000—5000 К. Жидкое ядро, вероятно, есть также у Меркурия и Венеры; у Марса его, по-видимому, нет.

Таким образом, планеты земной группы резко отличаются по элементному составу от Солнца и совершенно не соответствуют сред­ней космической распространенности элементов — очень мало водо­рода, инертных газов, включая гелий.

Планеты-гиганты обладают иным химическим составом. Юпитер и Сатурн содержат водород и гелий в той же пропорции, что и Со­лнце. Вероятно, другие элементы также содержатся в пропорциях, соответствующих солнечному составу. В недрах Урана и Нептуна, по-видимому, больше тяжелых элементов.

Недра Юпитера находятся в жидком состоянии, за исключением небольшого ядра, которое представляет собой результат металлиза­ции жидкого водорода. Температура в центре Юпитера около 30 000 К. Химический и изотопный состав Юпитера отражает, по-ви­димому, состав межзвездной среды, какой она была 5 млрд лет назад. Вместе с тем Юпитер никогда не был настолько горяч, чтобы в нем могли протекать термоядерные реакции. Сатурн по внутреннему строению похож на Юпитер. Строение недр Урана и Нептуна иное: доля каменистых материалов в них существенно больше.

Основными источниками энергии в недрах планет являются ра­диоактивный распад элементов и выделение гравитационной потен­циальной энергии при аккреции и дифференциации вещества, его постепенном перераспределении по глубине в соответствии с плот­ностью — тяжелые фрагменты тонут, легкие всплывают. На Земле подобное перераспределение еще далеко не завершилось. Такие про­цессы вызывают перемещения отдельных участков земной коры, де­формацию, горообразование, тектонические и вулканические про­цессы. Причина вулканических процессов в следующем. В верхней мантии существуют небольшие области, где температура достаточна для плавления ее вещества. Расплавленное вещество (магма), выдав­ливающееся вверх, прорывается через кору, и происходит вулкани­ческое извержение. Судя по характеру поверхности, среди планет земной группы тектонически наиболее активна Земля, за ней следуют Венера и Марс. При этом важно, что выделяемая Землей тепловая энергия никогда не приводила ее в полностью расплавленное состо­яние.

Поверхность планет и их спутников формируют кроме эндоген­ных (тектонических, вулканических) процессов и экзогенные—паде­ние метеорных тел (кратеры), эрозия под действием ветра, осадков, воды, ледников, химическое взаимодействие поверхности с атмосфе­рой и гидросферой и др. Эндогенные и экзогенные процессы опре­деляют рельеф поверхности планет.

11.3.3. Происхождение планет

Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд и планетных систем — это, по-видимому, все-таки единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивос­ти. Таким образом, протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. По некоторым данным (присутствие специфи­ческих изотопов в метеоритах), такое уплотнение произошло в ре­зультате относительно близкого взрыва сверхновой звезды. Взрыв сверхновой мог ускорить и стимулировать процесс конденсации, а также обеспечить содержание в составе газовой туманности тяжелых элементов. Допланетное облако было мало массивным. Если бы его масса превышала 0,15 массы Солнца, оно аккумулировалось бы не в систему планет, а в звездообразный спутник Солнца.

Протопланетное облако было неустойчивым, оно становилось все более плоским, конденсировалось в уплотненный диск, в нем возникали неустойчивости, которые приводили к образованию ряда колец, а газовые кольца превращались в газовые сгустки — протопла­неты. Протопланеты сжимались, твердые пылинки сближались, сталкивались, образовывали тела все больших и больших разме­ров, и в относительно короткий срок (10 n лет, где, по разным оценкам, n = 5—8) сформировались девять больших планет.

В настоящее время господствует идея холодного, а не горячего, начального состояния Земли и других планет Солнечной системы, которые возникли в результате аккреции (объединения) частиц и твердых тел газово-пылевого протопланетного облака, окружавшего Солнце. Однако пока не решен вопрос, была ли Земля гомогенна или гетерогенна к концу своего формирования, образовались ли ядро, мантия и кора в результате гетерогенной аккреции или же наша планета создавалась из гомогенного материала, который затем под­вергался дифференциации в процессе последующей геологической истории. Большинство исследователей придерживаются модели ге­терогенной аккреции, хотя вопрос о разделе вещества допланетного облака на железные и силикатные частицы пока окончательно не решен.

Астероиды, кометы, метеориты являются, вероятно, остатками материала, из которого сформировались планеты. Астероиды сохра­нились до нашего времени благодаря тому, что подавляющее боль­шинство их движется в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера. Аналогичные каменистые тела, некогда существовавшие во всей зоне планет земной группы, давно либо присоединились к этим планетам, либо разрушились при взаимных столкновениях, либо были выброшены на пределы этой зоны вследствие гравитаци­онного воздействия планет.

Происхождение систем регулярных спутников (т.е. движущихся в направлении вращения планеты по почти круговым орбитам, лежа­щим в плоскости ее экватора) авторы космогонических гипотез обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса, который они предлагают для объяснения образования планет Со­лнечной системы. Такие спутники есть у Юпитера, Сатурна, Урана. Происхождение иррегулярных спутников (т.е. таких, которые обла­дают обратным движением) эти теории объясняют захватом.

Что касается Луны, то наиболее вероятным является ее образова­ние на околоземной орбите (возможно, из нескольких крупных спут­ников, которые в конечном счете объединились в одно тело — Луну, что обеспечило ее быстрое нагревание), хотя продолжают обсуж­даться и маловероятные гипотезы захвата Землей готовой Луны и отделения Луны от Земли.

Самые ранние представления людей о мире сохранились в сказках и легендах. Прошли века прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам удивительный порядок мироздания. В ХХ веке в астрономии произошли поистине радикальные изменения. Наука значительно расширилась и обогатилась.

Оглавление
Файлы: 1 файл

Современная астрономическая картина мира.docx

3.СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ……………………………………..5

5.МЕТАГАЛАКТИКА ИЛИ ВСЕЛЕННАЯ………………………………….19

2.Солнечная система.

Возраст Солнечной системы зафиксированный по древнейшим метеоритам около 5 млрд лет. Из гипотез происхождения солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика Х.Альвена усовершенствованная Ф.Хойлом. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность окружившая светило состояла из нейтральных атомов под действием излучений столкновений, атомы ионизировалсь ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались в след за вращающим светилом. Постепенно солнце теряло вращательный момент передавая его газовому облаку. Слабость предложенной гипотезы заключалось в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу. Атомы тяжелых элементов – дальше, значит ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов водорода и гелия, а более отдаленные из железа и никеля. Наблюдения говорят об обратном. Чтобы преодалеть это противоречие английский астроном Ф.Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а солнце тормозилось. Момент количество движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента. Известна также гипотеза образования планет Солнечной системы из холодного газопылевого облака окружающего Солнце, предложенное О.Ю.Шмидтом.

3.Строение солнечной системы

Солнечная система состоит из 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Все планеты движутся в одном направлении в одной плоскости по почти круговым орбитам. От центра до окраины Солнечной системы 5, 5 световых часов. Расстояние от солнца и до Земли 149 млн. км. Малые планеты как и большинство спутников планеты не имеют атмосферы т.к.сила тяготения на их поверхностях недостаточна для удержания газов. В атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, в атмосфере Юпитера-аммиак. На Луне и Марсе имеются кратеры вулканического происхождения. Кроме планет в Солнечную систему ходят спутники планет в том числе и наш спутник-Луна, астероиды , кометы, метеорные тела, солнечный ветер. Земля имеет 1 спутник, Марс 2 спутника,Юпитер-15 спутников,Сатурн-16 спутников, Уран 5 спутников, Нептун-2спутника,и Плутон-1 спутник. Мы к Солнцу в сорок раз ближе чем Плутон и в 2,5 раза дальше чем Меркурий.С 1962 года планеты и их спутники успешно исследуются космическими аппаратами. Изучены атмосферы и поверхности Венеры и Марса ,сфотографированы поверхности Меркурия облачные пары Венеры, Юпитера, Сатурна, вся поверхность Луны .Получены изображения спутников Марса, Юпитера, Сатурна, колец Сатурна и Юпитера. Спускаемые космические аппараты исследовали физические и химические свойства пород слагающих поверхность Марса, Венеры, Луны. Образцы Лунных пород были доставлены на Землю и тщательно изучены.

По физическим характеристикам планеты делятся на 2 группы:

  1. планеты земного типа: Меркурий, Венера, Земля, Марс.
  2. Планеты Гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

О Плутоне известно мало,но по видимому он ближе по своему строению к планетам земной группы.

Строение планет слоистое, выделяют несколько сферических оболочек различающихся по химическому составу, фазовому состоянию, плотности и другим характеристикам. Все планеты земной группы имеют твердые оболочки, в которых сосредоточена почти вся их масса. Три из них (Венера, Земля, Марс) обладают газовыми атмосферами. Меркурий практически лишен атмосферы. Только Земля имеет жидкую оболочку из воды(гидросферу), а так же биосферу-результат прошлой и современной деятельности живых организмов. Аналогом земной гидросферы на Марсе является криосфера-лед в полярных шапках и в грунте (вечная мерзлота). Одна из загадок солнечной системы дефицит воды на Венере. Характеристики твердых оболочек планет относительно хорошо известны лишь у Земли. Модели внутреннего строения других планет земной группы, строятся главным образом на основании данных о свойствах веществ земных недр. Как и у Земли в твердых оболочках планет выделяют:

  1. Кору- самую внешнюю тонкую(10-100 км) оболочку.
  2. Мантию- твердую или толстую(1000-3000 км) оболочку.
  3. Ядро- наиболее плотную часть планетных недр.

С предутренним восходом того или иного созвездия древние люди связывали свои сельскохозяйственные работы, и это отражено в самих названиях созвездий. Так, появления на небе созвездия Водолея указывало на ожидаемое половодье, появление Рыб - на предстоящий ход рыбы для метания икры. С утренним появлением созвездия Девы начиналась уборка хлеба, которая проводилась преимущественно женщинами. Спустя месяц на небе появилась соседнее созвездие Весы, в это время как раз происходило взвешивание и подсчет урожая.

Галактика- крупномасштабная структура во Вселенной состоящая из межзвездной диффузной среды и большого количества звезд находящихся в гравитационном взаимодействии между собой и межзвездной средой. В темную летнюю ночь на безоблачном небе можно заметить широкую слабо светящуюся полосу опоясывающую весь небосвод ,которая напоминает след пролитого молока. В древности эту полосу называли Млечным Путем. Возраст нашей галактики около 10 10 лет. Наша галактика Млечный Путь, имеет спиралеобразную форму, при рассмотрении ее сбоку она имеет вид диска с утолщением в центре. Сверху- вид спирали, образованной 2 мл рукавами , расходящимися из ядра галактики. Масса нашей галактики более 2х10 11 масс Солнца. Масса Солнца более 2х10 30 кг. Поперечник галактики Млечный Путь составляет 100000 св лет. Наша солнечная система находится от центра Галактики на расстоянии 34000 св лет. Ядро нашей галактики находится внутри млечного пути.

Ядро галактики – это центральное сгущение активных процессов происходящих в галактике. Предполагается что масса ядра галактик составляет всего лишь несколько процентов от массы всей галактики. Звездный состав Галактики очень разнообразный. Звезды отличаются друг от друга физическими, химическими характеристиками, характером орбит, возрастом и др. Есть старые звезды, есть молодые (ок 100 тыс лет), а есть и звезды рождающиеся в настоящее время. Подавляющее большинство звезд имеет средний возраст в несколько миллиардов лет. К ним относится и наше Солнце. Хотя в мощные телескопы нам удается увидеть только галактики , в темных пространствах разделяющих их несомненно присутствует вещество. Вопрос в том, сколько его и в каком состоянии оно находится. Кроме вещества вселенная насыщена излучениями и быстрыми частицами различных типов сюда входят электромагнитное и гравитационное излучения, потоки нейтрино и космические лучи (состоящие из множества разнообразных субатомных частиц). Межзвездное пространство заполнено газом и пылью. Основной компонент межзвездного газа- водород. На втором месте – гелий. Значительно меньше в ней углерода, азота, кислорода и других химических элементов. Тяжелые элементы попадают в космос как остатки взрывов сверхновых звезд. Таким образом межзвездная среда – это вещество и поля заполняющие межзвездное пространство внутри галактик. Во вселенной можно рассмотреть множество галактик. Основная часть остается загадкой для человечества. Основное и систематическое исследование галактик было начато в начале прошлого века когда были установлены на телескопах приборы для спектрального анализа световых излучений звезд. Американский астроном Э.Хаббл разработал метод классификации известных ему тогда галактик с учетом их наблюдаемой формы. В его классификации выделены несколько типов(классов) галактик,в каждом из которых существуют подтипы или подклассы. Он же определил примерное процентное распределение наблюдаемых галактик: эллиптические по форме(ок 25%), спиральные(ок 50%), линзообразные(ок 20%),и пекулярные(неправильной формы)галактики(ок5%). Сегодня известно что галактики объединяются в устойчивые структуры (скопления и сверхскопления галактик). Астрономам известно облако галактик с плотностью 220 032 галактик на один квадратный градус.

Читайте также: