Модель горячей вселенной кратко

Обновлено: 02.07.2024

До сих пор мы представляли модели Вселенной в большей мере с точки зрения геометрии и развития этой геометрии во времени. И это вполне соответствует нашей задаче обсуждения гравитационных взаимодействий. Действительно, как мы договорились, в современном научном понимании гравитационные явления должны рассматриваться с позиции искривления пространства-времени. Однако космология без обсуждения эволюции вещества выглядит незавершенной. Необходимо иметь хотя бы общие представления. Поэтому мы кратко изложим основную (наиболее признанную) парадигму эволюции вещества во Вселенной. Она называется моделью горячей Вселенной и предложена в 1948 году Георгием Гамовым (1904–1968). Основная идея состоит в том, что вещество, будучи в начальные моменты очень плотным, должно быть еще и очень горячим, а по мере расширения остывать.

После стадии инфляции Вселенная наполнилась обычной материей – известными нам элементарными частицами. В списке известных частиц каждой частице соответствует античастица, например, протону – антипротон и т. д. Но современный мир состоит почти из одних частиц, античастиц – ничтожное количество. Если бы состояние Вселенной после инфляции было строго равновесным, то частиц и античастиц должно было родиться одинаковое количество, они бы все аннигилировали с выделением энергии в виде, скажем, излучения, и нашего мира в современном восприятии не было бы. Прежде всего важно соотношение барионов (это протоны, нейтроны – основа нашего мира) и антибарионов. Но поскольку Вселенная расширяется, то равновесия не возникло, и это, полагают, привело к избытку числа барионов над числом антибарионов, а этот избыток и есть вещество нынешней Вселенной. Момент образования этой асимметрии относят также к моменту окончания инфляции и периоду рождения обычной материи.

Завершением инфляции будем считать время 10 –35 с, когда температура остается не ниже 10 16 –10 15 ГэВ (10 29 К) и неразличимы взаимодействия различных видов: электромагнитного, слабого и сильного (всех, кроме гравитационного) – они проявляют себя как единое взаимодействие. Этот период называется периодом Великого объединения. С расширением, при температуре ниже 10 15 ГэВ, эпоху Великого объединения сменяет эпоха электрослабого объединения, когда только электромагнитное и слабое взаимодействия представляют единое целое.

Таким образом, для дозвездного вещества (по числу атомов) предсказывается: H (75 %), 4 He (25 %), D (3 · 10 –5 ), 3 He (2 · 10 –5 ), 7 Li (10 –9 ). Эти цифры хорошо согласуются с новейшими определениями химсостава вещества по линиям в спектрах квазаров на больших красных смещениях.

Важные моменты в ранней Вселенной приведены в таблице


Важной эпохой в эволюции Вселенной является эпоха рекомбинации водорода. Это произошло через 300 000 лет после начала расширения. Процесс состоял в том, что отдельные протоны и электроны объединились в атомы. Такая среда становится прозрачной для электромагнитного излучения, которое далее расширяется независимо, остывая при этом в соответствии с фридмановским законом. Как следствие, в наше время должно наблюдаться остаточное излучение, спектр которого такой же, как спектр абсолютно черного тела, и это излучение должно быть в высшей степени изотропно.

В 1964 году американские ученые Арно Элан Пензиас и Роберт Вилсон, испытывая чувствительную радиоантенну, обнаружили очень слабое фоновое микроволновое излучение, от которого никаким образом не могли избавиться. Его температура оказалась равной 2,73 К, что близко к предсказанной Гамовым величине в модели горячей Вселенной. Из экспериментов по исследованию изотропии было установлено, что источник микроволнового фонового излучения не может находиться внутри Галактики, так как тогда должна была бы наблюдаться концентрация излучения к центру Галактики. Источник излучения не мог находиться и внутри Солнечной системы, так как наблюдалась бы суточная вариация интенсивности. В силу этого был сделан вывод о внегалактической природе излучения.

Тем самым гипотеза горячей Вселенной получила, пожалуй, самое веское наблюдательное основание, после чего в ней уже мало кто сомневается. За это открытие Пензиас и Вилсон в 1978 году получили Нобелевскую премию по физике.

Расскажем о реликтовом излучении немного больше. Действительно, его спектр соответствует спектру излучения абсолютно черного тела с температурой 2,73 К. Максимальная интенсивность приходится на частоту 160,4 ГГц, что соответствует длине волны 1,9 мм (микроволновое излучение).

окажется, что реликтовое излучение изотропно лишь до 0,01 %. Эта анизотропия сейчас хорошо регистрируется и анализируется, а ее изучение оказывается очень важным для изучения эволюции возмущений во Вселенной в целом.

Сразу после рекомбинации еще не было никаких массивных тел, космических объектов: вещество было рассеяно во Вселенной почти равномерно. Как же из однородной среды образовались звезды, планеты, галактики, скопления галактик? Здесь опять свою роль сыграла гравитация. Там, где плотность была чуть выше средней, сильнее было и притяжение, значит, более плотные образования становились еще плотнее. Распределение галактик и скоплений галактик во Вселенной называется крупномасштабной структурой. Большой вклад в развитие теории ее образования вн если Зельдович и его сотрудники.

По современным представлениям раньше сформировались наименее массивные объекты. Сначала образовались так называемые первые звезды, возможно это было уже через 30 млн лет после Большого взрыва. Затем – галактики и скопления галактик.

Эти теоретические выводы блестяще подтвердились. Перечисленные образования были обнаружены в 80-е годы прошлого столетия в результате изучения пространственного распределения галактик.


Рис. 9.10. Крупномасштабная структура Вселенной

Представленная картина образования структуры имеет место для фридмановской стадии расширения. Сейчас мы фактически перешли на стадию доминирования темной энергии. Предположим, что давление и плотность темной энергии не меняется со временем, т. е. она описывается космологической постоянной. Тогда из общих уравнений для флуктуаций в космологии следует, что рост возмущений не происходит и их размер неизменен. Это означает, что для этого предположения теория не допускает структур больше ныне наблюдаемых, тем более, этот же вывод будет и для фантомного уравнения состояния. В случае квинтэссенции, ситуация не настолько детерминирована.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

МОДЕЛЬ: АНСАМБЛЬ ПУЗЫРЬКОВ

МОДЕЛЬ: АНСАМБЛЬ ПУЗЫРЬКОВ Поговорим в начале главы об одной мудрой и красивой модели кристалла. По пути к концу книги она нам понадобится много раз.О модели мертвого кристалла или, быть может, правильнее о мертвой модели кристалла мы недавно вспоминали: деревянные

МОДЕЛЬ: РЕЗИНОВАЯ ТРУБКА

МОДЕЛЬ: РЕЗИНОВАЯ ТРУБКА В истории науки подобных примеров множество: появляется новая идея, или обнаруживается новое явление природы, и при этом вдруг оказывается, что ранее, в связи с совсем иными задачами и ввиду совсем иных целей, ученые высказали соображения или

МОДЕЛЬ: ЛУННАЯ ДОРОЖКА

МОДЕЛЬ: ЛУННАЯ ДОРОЖКА В этом очерке лунная дорожка — та, которую все видели на поверхности воды, — лишь удобная модель. А рассказывать я намерен о строении поверхности кристалла, о том, как она рассеивает свет, как на ней образуется световая дорожка, подобная той, какую мы

Стандартная модель

Стандартная модель Сегодня поле Янга-Миллса открыло возможность всеобъемлющей теории материи. Мы настолько уверены в этой теории, что ласково называем ее Стандартной моделью.Стандартная модель способна объяснить все экспериментальные данные, касающиеся субатомных

Глава 4. СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ

Глава 4. СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ Если к моменту публикации книги БАК действительно уничтожит Землю, мы принесем свои искренние извинения и будем готовы возместить все затраты на эту книгу.21 марта 2008 года Уолтер Вагнер и Луис Санчо начали процесс в Федеральном суде США с

Протонно-нейтронная модель ядра

Модель атома водорода

Модель атома водорода В 1913 году датский физик Нильс Бор (1885—1962) попытался нарисовать наглядную картину: как может быть построен атом из положительного ядра и электронов и при каких условиях он излучает свет. Физики называют такую наглядную картину моделью атома.Задача

Глава 10 Физики в Горячей Вселенной

Незаконное рождение Горячей Вселенной

4.9. Корпускулярная модель света

4.9. Корпускулярная модель света В описанных выше экспериментах и наблюдениях доказано, что движение объекта природы, называемого светом, как и всех остальных объектов природы, подчиняется классическому закону сложения скоростей. Изучены и другие его свойства, по которым

Стандартная модель

Стандартная модель К середине 1970-х все теоретические и опытные наработки СЛИЛИСЬ в единую теорию, названную стандартной моделью. В ее основе лежат математические выкладки, не являющиеся предметом настоящей книги, так что не следует забывать, что модель опирается на

Первая модель атома

Первая модель атома В заключение, мы можем сказать, что в первые годы XX в. был дан первый, может быть не полный, ответ на вопрос как излучается свет, а атомы с их электрическими зарядами были сочтены ответственными за это. Однако, как устроены атомы и, соответственно, каковы

Глава 4 Стандартная модель

Глава 4 Стандартная модель Почему Большой адронный коллайдер не уничтожил Землю?[56] 21 марта 2008 года Уолтер Вагнер и Луис Санчо начали процесс в Федеральном суде США с единственной простой целью – спасти человечество. Истцы утверждали, что в ближайшие несколько месяцев

Моде́ль горя́чей Вселе́нной — космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении.

Впервые модель горячей Вселенной была предложена в 1947 году Г. А. Гамовым. Наиболее существенное наблюдательное предсказание, вытекающее из модели горячей Вселенной — наличие реликтового излучения со спектром, очень близким к спектру абсолютно чёрного тела с температурой около 2,7 кельвина [1] , возникшего в момент рекомбинации ионов (в основном, водорода и гелия) и электронов в нейтральные атомы. Это убедительно доказали показания прибора FIRAS [2] .

Возникновение крупномасштабной структуры Вселенной в рамках модели происходит вследствие роста начальных неоднородностей из-за гравитационной неустойчивости. Основной проблемой модели горячей Вселенной в этом аспекте является начальный спектр неоднородностей, который в ней не объясняется, а постулируется, либо берётся из измерений. Естественные же предположения о его форме (пуассоновское распределение) предсказывают возникновение на ранних стадиях масштабных неоднородностей [ источник не указан 4473 дня ] и, соответственно, существенной анизотропии реликтового излучения, что противоречит наблюдаемым данным.

Происхождение элементарных частиц в модели горячей Вселенной с конца 1970-х годов описывают с помощью спонтанного нарушения симметрии. Многие недостатки модели горячей Вселенной были решены в 1980-х годах в результате построения инфляционной модели Вселенной.

Также важно отметить независимость данной теории от наличия или отсутствия Большого взрыва — вне зависимости от существования начальной космологической сингулярности, которую должна описать квантовая теория гравитации, состояние горячей плазмы, описываемое моделью горячей Вселенной и приводящее к современной наблюдаемой космологической картине, не меняется (помимо самых близких к сингулярности моментов). В то же время после открытия и измерения анизотропии реликтового излучения модель горячей Вселенной считается настолько хорошо подтверждённой наблюдениями, что произошло смешение понятий, и часто, когда говорят о Большом взрыве, на самом деле имеют в виду именно её.

До открытия реликтового излучения модель горячей Вселенной была лишь гипотезой и тогда Я. Б. Зельдович пропагандировал модель холодной Вселенной [3] .

ГОРЯ́ЧЕЙ ВСЕЛЕ́ННОЙ ТЕО́РИЯ, тео­рия фи­зич. про­цес­сов в рас­ши­ряю­щей­ся Все­лен­ной, со­глас­но ко­то­рой в про­шлом Все­лен­ная име­ла зна­чи­тель­но бо́льшую, чем сей­час, плот­ность ве­ще­ст­ва и очень вы­со­кую темп-ру. Пер­во­на­чаль­но Г. В. т. бы­ла пред­ло­же­на Г. Га­мо­вым (1948) для объ­яс­не­ния рас­про­стра­нён­но­сти в при­ро­де различных хи­мических эле­мен­тов и их изо­то­пов.

В 1950-х гг. T. Хая­си (Япо­ния), Э. Фер­ми и А. Тур­ке­вич (США) по­ка­за­ли, что по­пыт­ки объ­яс­нить су­ще­ст­вую­щую рас­про­стра­нён­ность всех эле­мен­тов их син­те­зом в са­мом на­ча­ле рас­ши­ре­ния Все­лен­ной бы­ли не­со­стоя­тель­ны­ми. Ес­ли стро­го сле­до­вать Г. В. т., то в ре­зуль­та­те ядер­ных ре­ак­ций в на­ча­ле рас­ши­ре­ния об­ра­зу­ют­ся толь­ко во­до­род и ге­лий, при­месь др. лёг­ких эле­мен­тов не­зна­чи­тель­на, а тя­жё­лые эле­мен­ты прак­ти­че­ски со­всем не об­ра­зу­ют­ся. Од­на­ко с от­кры­ти­ем, что вре­мя рас­ши­ре­ния Все­лен­ной пре­вы­ша­ет 10 млрд. лет, ста­ло воз­мож­ным объ­яс­нить рас­про­стра­нён­ность тя­жё­лых эле­мен­тов их нук­лео­син­те­зом в звёз­дах.

В на­ча­ле рас­ши­ре­ния Все­лен­ной при боль­шой темп-ре в тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сии с ве­ще­ст­вом долж­но бы­ло на­хо­дить­ся элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние. В хо­де рас­ши­ре­ния ве­ще­ст­во и из­лу­че­ние ос­ты­ва­ют, и к на­стоя­ще­му вре­ме­ни во Все­лен­ной долж­но су­ще­ст­во­вать низ­ко­тем­пе­ра­тур­ное из­лу­че­ние (его на­зы­ва­ют мик­ро­вол­но­вым фо­но­вым из­лу­че­ни­ем или ре­лик­то­вым из­лу­че­ни­ем), для ко­то­ро­го ве­ще­ст­во се­го­дняш­ней Все­лен­ной прак­ти­че­ски про­зрач­но. Су­ще­ст­во­ва­ние во Все­лен­ной та­ко­го из­лу­че­ния, имею­ще­го темп-ру все­го неск. кель­ви­нов, бы­ло пред­ска­за­но Г. Га­мо­вым (1956).

В 1964 рос. астро­фи­зи­ки А. Г. До­рош­ке­вич и И. Д. Но­ви­ков впер­вые рас­счи­та­ли ши­ро­кий спектр плот­но­сти элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния от всех ис­точ­ни­ков в эво­лю­цио­ни­рую­щей Все­лен­ной (вклю­чая ра­дио­га­лак­ти­ки и звёз­ды) и по­ка­за­ли, что в об­лас­ти сан­ти­мет­ро­вых и мил­ли­мет­ро­вых волн ин­тен­сив­ность ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния с темп-рой ок. 1 К и вы­ше бу­дет на мно­го по­ряд­ков пре­вос­хо­дить из­лу­че­ние отд. ис­точ­ни­ков и оно мо­жет быть об­на­ру­же­но. Ре­лик­то­вое из­лу­че­ние (РИ) бы­ло от­кры­то А. Пен­зиа­сом и P. Виль­со­ном в 1964–65 на дли­не вол­ны 7,3 см. Об­на­ру­же­ние РИ ста­ло ре­шаю­щим тес­том, под­твер­див­шим спра­вед­ли­вость ги­по­те­зы о вы­со­кой из­на­чаль­ной темп-ре Все­лен­ной. Тща­тель­ные по­сле­дую­щие на­блю­де­ния по­ка­за­ли, что РИ дей­ст­ви­тель­но яв­ля­ет­ся рав­но­вес­ным, как пред­ска­зы­ва­ет тео­рия, и име­ет темп-ру 2,73 К.

В на­ча­ле рас­ши­ре­ния Все­лен­ной при очень боль­шой темп-ре про­ис­хо­дят ядер­ные ре­ак­ции, при­во­дя­щие к об­ра­зо­ва­нию ге­лия. За пер­вые 5 ми­нут об­ра­зо­ва­лось при­мер­но 25% ге­лия (по мас­се), 75% ве­ще­ст­ва ос­та­лось в ви­де во­до­ро­да. При­месь др. эле­мен­тов пре­неб­ре­жи­мо ма­ла. Ве­ще­ст­во с та­ким со­ста­вом поз­же об­ра­зу­ет не­бес­ные те­ла, в ча­ст­но­сти звёз­ды пер­во­го по­ко­ле­ния (см. Эво­лю­ция звёзд). По­сле пер­вых 5 ми­нут все ядер­ные ре­ак­ции во Все­лен­ной пре­кра­ща­ют­ся. Ве­ще­ст­во про­дол­жа­ет рас­ши­рять­ся и ос­ты­вать.

Спус­тя при­мер­но 300 тыс. лет ве­ще­ст­во (плаз­ма) ос­ты­ва­ет до темп-ры ок. 4000 К, элек­тро­ны объ­е­ди­ня­ют­ся с про­то­на­ми и плаз­ма пре­вра­ща­ет­ся в ней­траль­ный газ (про­цесс ре­ком­би­на­ции). Этот газ про­зра­чен для ре­лик­то­вых фо­то­нов, дав­ле­ние РИ не влия­ет на со­стоя­ние га­за. На­блю­дая РИ се­го­дня, мы ви­дим эту эпо­ху. По очень ма­лым ва­риа­ци­ям ин­тен­сив­но­сти РИ в за­ви­си­мо­сти от на­прав­ле­ния мож­но су­дить о ма­лых ва­риа­ци­ях плот­но­сти ма­те­рии в ту эпо­ху и ис­сле­до­вать про­цес­сы, про­ис­хо­див­шие в то вре­мя. С мо­мен­та ре­ком­би­на­ции под дей­ст­ви­ем гра­ви­та­ци­он­ных сил в ве­ще­ст­ве на­чи­на­ет­ся рост отд. уп­лот­не­ний (см. Гра­ви­та­ци­он­ная не­ус­той­чи­вость), из ко­то­рых за­тем об­ра­зу­ют­ся не­бес­ные те­ла – фор­ми­ру­ет­ся струк­ту­ра Все­лен­ной (см. Кос­мо­ло­гия, Круп­но­мас­штаб­ная струк­ту­ра Все­лен­ной).

На­блю­де­ния по­ка­зы­ва­ют, что в совр. Все­лен­ной по­ми­мо обыч­но­го ве­ще­ст­ва име­ет­ся го­раз­до боль­шее ко­ли­че­ст­во т. н. тём­ной энер­гии (ок. 73% всей мас­сы) и тём­ной ма­те­рии (ок. 23%). При­ро­да этих со­став­ляю­щих по­ка не­из­вест­на.

Важ­ные, по­ка ещё не со­всем яс­ные про­цес­сы про­те­ка­ли вбли­зи син­гу­ляр­но­го со­стоя­ния ма­те­рии в са­мом на­ча­ле рас­ши­ре­ния (при плот­но­стях, близ­ких к т. н. план­ков­ской плот­но­сти, по­ряд­ка 1094 г/см3). Здесь при очень боль­ших энер­ги­ях час­тиц объ­е­ди­ня­лись, по-ви­ди­мо­му, все ви­ды фи­зич. взаи­мо­дей­ст­вий, кван­то­вые про­цес­сы бы­ли су­ще­ст­вен­ны в мас­шта­бах всей Все­лен­ной.

Теория горячей Вселенной

Теория горячей Вселенной.

Исторически первой еще в 1930-е годы была рассмотрена модель холодной Вселенной. Предполагалось, что все вещество существовало в виде холодных нейтронов. Однако, как выяснилось позднее, в такой Вселенной в результате цепочки ядерных реакций (с образованием протона, дейтерия и т. д.) все вещество, в конце концов, превратилось бы в гелий. Это противоречит наблюдениям, поскольку подавляющая часть вещества Вселенной состоит из водорода. Другой вариант теории холодной Вселенной был предложен Я. Б. Зельдовичем в начале 60-х годов. Он предполагал, что первоначально холодное вещество Вселенной состояло из смеси протонов, электронов и нейтрино. При расширении Вселенной такая смесь должна была превратиться в чисто водородную плазму. Что касается гелия и других химических элементов, то, согласно этой гипотезе, они синтезировались много позднее, после того, как образовались звезды. В отношении всех элементов, кроме гелия, это справедливо. Но обилие гелия (30 % от всего вещества Вселенной по массе) невозможно объяснить ядерными реакциями в звездах.

Теория горячей Вселенной — физическая теория эволюции Вселенной, в основе которой лежит предположение о том, что до того, как в природе появились звезды, галактики и другие астрономические объекты, вещество представляло собой быстро расширяющуюся и первоначально очень горячую среду.

Один из выводов, который вытекал из теории Гамова, состоял в том, что в настоящее время во Вселенной, помимо излучения звезд (и других источников), должно существовать электромагнитное излучение, образовавшееся в ту далекую эпоху, когда никаких звезд еще не было, а Вселенная представляла собой однородную горячую плазму. Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала. При достижении температуры около 4000 К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (водорода и гелия) с излучением нарушилось — кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К. Таким образом, это излучение, названное реликтовым, сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной.

В настоящее время теория горячей Вселенной считается общепризнанной,

История развития представлений о Большом взрыве

История термина

После того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Образовательная:

- обратить внимание на наличие большого количества гелия и его образование во Вселенной ( где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной);

- рассмотреть наблюдения, указывающие на высокие температуры вещества Вселенной в начале расширения;

Развивающая:

- развитие умений устанавливать причинно-следственные связи;

- развитие способности логически рассуждать, делать выводы ;

- развивать научность мышления, умение анализировать, выделять главное ;

Воспитательная:

- формирование информационной культуры и потребности приобретения знаний;

- развитие коммуникативной компетентности у учащихся;

- формирование добросовестного отношения к учебному труду учащихся и труду учёных;

- воспитывать интерес к предмету.

Межпредметные связи:

физика (плотность, температура, кинетическая и потенциальная энергии, плазма, скорость света, спектральный анализ, термоядерный синтез, элементарные частицы);

обществознание (материальность мира и его познаваемость, основные формы существования материи, движение материи, пространство и время);

математика (степени с положительным и отрицательным показателями, проценты, радиус, максимумы);

химия (химические элементы).

Оборудование: ПК, интерактивная доска, система контроля качества знаний PROClass, презентация, фрагменты видеофильмов.

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Этапы урока.

Актуализация знаний учащихся.

Изучение нового материала.

Закрепление изученного материала.

1 этап – Организационный:

Приветствие. Знакомство с темой и целями урока; система оценки результатов.

2 этап - Актуализация знаний учащихся

Проверка домашнего задания в форме тестирования по §§ 34-35 учебника Астрономия 10-11, автор Чаругин В.М.

Тестирование проводится с помощью системы PROClass . (Ученикам выдаются беспроводные пульты. На интерактивной доске выводятся вопросы с вариантами ответом. После ответа всеми учениками на вопрос или окончания отведённого времени, происходит переход к следующему вопросу. После каждого ответа можно выводить результат на экран для того, чтобы оценить, как класс ответил на вопрос и если нужно, то обсудить задание.)

1. Раздел астрономии, изучающий строение и развитие (эволюцию) Вселенной в целом, называется:

а) космогонией в) космонавтикой с) космологией d ) астрофизикой е) астрологией

2. Во времена Античности и в Средние века многие учёные, в том числе Н. Коперник и Т. Браге полагали, что Вселенная….

а) бесконечна в) конечна с) сжимается d ) расширяется

3. Ученый, подтвердивший вывод о том, что при расширении Вселенной скорость разбегания галактик должна быть пропорциональна расстоянию до них

а) И. Ньютон в) А. Эйнштейн с) А. Фридман d ) Э. Хаббл е) Н. Коперник

4. Критическое значение плотности вещества, от которой зависит характер движения и геометрия Вселенной равно

5. При каком значении плотности Вселенной она будет расширяться вечно:

а) ρ ≤ ρ кр в) ρ > ρ кр с) ρ >> ρ кр d ) нет верного ответа

Ответы к тесту: 1- с, 2- в, 3 - d , 4 -с, 5 -а.

3 этап - Изучение нового материала.

До образования звёзд вещество состояло из простейшего химического элемента – водорода, соответственно первые звёзды были водородные. В недрах звёзд протекали термоядерные реакции с образованием гелия. Чтобы два ядра вступили в реакцию синтеза, они должны сблизиться на расстояние действия ядерных сил порядка 2·10 -15 м, преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов. Для этого средняя кинетическая энергия теплового движения молекул должна превосходить потенциальную энергию кулоновского взаимодействия. Расчет необходимой для этого температуры T приводит к величине порядка К. Это чрезвычайно высокая температура. При такой температуре вещество находится в полностью ионизированном состоянии, которое называется плазмой.

В дальнейшем часть вещества возвращалась в межзвёздную среду. Следовательно, можно предположить, что около 30% по массе наблюдаемого во Вселенной гелия образовалось в недрах звёзд.

Работа с учебником (стр.132) для оценки массы гелия, содержащегося в звёздах Галактики.

В термоядерных реакциях синтеза гелия из водорода в недрах Солнца каждую секунду выделяется 4 · 10 26 Дж энергии. При образовании одного ядра гелия выделяется энергия ΔЕ = 4,8 · 10 –12 Дж. Поэтому каждую секунду в Солнце образуется 10 38 ядер атомов гелия, или 6,7 · 10 11 кг гелия. Полагая, что возраст Галактики близок к возрасту Вселенной: 1,3 · 10 10 лет = 3,9 · 10 17 с, легко подсчитать массу гелия, которая могла бы образоваться во всех звёздах (10 11 звёзд) за этот промежуток времени: 6,7 · 10 11 кг/с · 10 11 · 3,9 · 10 17 с = 2,6 · 10 40 кг.

Это составляет 13% от всей массы Галактики (масс всех звёзд Галактики 2 · 10 41 кг), что существенно меньше наблюдаемой массы гелия.

Вывод: итак, на ранних этапах расширения вещество Вселенной имело огромную плотность и очень высокую температуру. Было также излучение, которое находилось в равновесии с веществом. Именно это излучение назвали реликтовым - космическое электромагнитное излучение, приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью и имеющее спектр, характерный для излучения абсолютно черного тела при температуре около 3 К (3 градуса по абсолютной шкале Кельвина, что соответствует -270° С). Как показали наблюдения, это излучение не связано ни с одним из известных небесных тел или их систем.

4. Закрепление изученного материала.

2. Что такое реликтовое излучение?

Оценка деятельности

Домашнее задание.

Ответить на вопросы и задания § 36 (стр.133-134) .

Список литературы

1. Астрономия. 10–11 классы: учеб. для общеобразоват. организаций : базовый уровень / В.М. Чаругин. – М. Просвещение, 2018. – 144 с. :ил.

Читайте также: