Как появилась вселенная реферат
Обновлено: 30.06.2024
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
1 Наше представление о Вселенной
2 Рождение Вселенной
3 Устройство Вселенной
4 Расширяющаяся Вселенная
Список использованной литературы
1 Наше представление о Вселенной
Как-то один известный ученый (говорят, это был Бертран Рассел) читал публичную лекцию об астрономии. Он рассказывал, как Земля обращается вокруг Солнца, а Солнце, в свою очередь, обращается вокруг центра огромного скопления звезд, которое называют нашей Галактикой. Когда лекция подошла к концу, из последних рядов зала поднялась маленькая пожилая леди и сказала: "Все, что вы нам говорили, - чепуха. На самом деле наш мир - это плоская тарелка, которая стоит па спине гигантской черепахи". Снисходительно улыбнувшись, ученый спросил: "А на чем держится черепаха?" - "Вы очень умны, молодой человек, - ответила пожилая леди. - Черепаха - на другой черепахе, та - тоже на черепахе, и так все ниже и ниже".
Такое представление о Вселенной как о бесконечной башне из черепах большинству из нас покажется смешным, но почему мы думаем, что сами знаем лучше? Что нам известно о Вселенной, и как мы это узнали? Откуда взялась Вселенная, и что с ней станется? Было ли у Вселенной начало, а если было, то что происходило до начала? Какова сущность времени? Кончится ли оно когда-нибудь? Достижения физики последних лет, которыми мы частично обязаны фантастической новой технике, позволяют наконец получить ответы хотя бы на отдельные из таких давно поставленных вопросов. Пройдет время, и эти ответы, может быть, станут столь же очевидными, как то, что Земля вращается вокруг Солнца, а может быть, столь же нелепыми, как башня из черепах. Только время (чем бы оно ни было) решит это.
2 Рождение Вселенной
В соответствии с данными космологии, Вселенная возникла в результате взрывного процесса, получившего название Большой взрыв, произошедшего около 14 млрд. лет назад. Теория Большого взрыва хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами (например, расширением Вселенной и преобладанием водорода) и позволила сделать верные предсказания, в частности, о существовании и параметрах реликтового излучения.
В момент Большого взрыва Вселенная занимала микроскопические, квантовые размеры.
В соответствии с инфляционной моделью, в начальной стадии своей эволюции Вселенная пережила период ускоренного расширения (инфляции). Предполагается, что в этот момент Вселенная была "пустой и холодной" (существовало только высокоэнергетическое скалярное поле), а затем заполнилась горячим веществом, продолжавшим расширяться.
Переход энергии в массу не противоречит физическим законам, например, рождение пары частица-античастица из вакуума можно наблюдать и сейчас в некоторых научных экспериментах.
3 Устройство Вселенной
Одно из важнейших свойств Вселенной — она расширяется, причём ускоренно. Чем дальше расположен объект от нашей галактики, тем быстрее он от нас удаляется (но это не означает, что мы находимся в центре мира: то же самое справедливо для любой точки пространства).
4 Расширяющаяся Вселенная
Если в ясную безлунную ночь посмотреть на небо, то, скорее всего, самыми яркими объектами, которые вы увидите, будут планеты Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Кроме того, вы увидите огромное количество звезд, похожих на наше Солнце, но находящихся гораздо дальше от нас. При обращении Земли вокруг Солнца некоторые из этих "неподвижных" звезд чуть-чуть меняют свое положение относительно друг друга, т. е. на самом деле они вовсе не неподвижны!
Дело в том, что они несколько ближе к нам, чем другие. Поскольку же Земля вращается вокруг Солнца, близкие звезды видны все время в разных точках фона более удаленных звезд. Благодаря этому можно непосредственно измерить расстояние от нас до этих звезд: чем они ближе, тем сильнее заметно их перемещение.
Заключение
Интересно, каким было общее состояние научной мысли до начала XX в.: никому и в голову не пришло, что Вселенная может расширяться или сжиматься. Все считали, что Вселенная либо существовала всегда в неизменном состоянии, либо была сотворена в какой-то момент времени в прошлом примерно такой, какова она сейчас. Отчасти это, может быть, объясняется склонностью людей верить в вечные истины, а также особой притягательностью той мысли, что, пусть сами они состарятся и умрут, Вселенная останется вечной и неизменной.
Список использованной литературы
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 2002. – 208с.
2. Канке В.А. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. Изд. 2-е, испр. – М.: Логос, 2003. – 368с.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Строение и эволюция Вселенной
Изучение Вселенной, даже только известной нам её части, является грандиозной задачей. В прошлом люди наблюдали за происхождение звёзд ,придумывали им названия , старались изучить их, и понять как они устроены . Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобилось много труда. Предки помогли нам хоть чуть-чуть узнать о космосе, но в современно время мы узнали чуть больше ,чем предки, но каждый день появляются новые гипотезы и сведенья о появление новой звезды, новой черной дыры и о другом.
Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно. Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь маленьким звеном в эволюции Вселенной. И всё же исследования, проведенные в нашем веке, приоткрыли нам занавес далекого прошлого.
Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем.
Ø Узнать как эволюционировала Вселенная
ü Рассмотреть теории и гипотезы о возникновения Вселенной
ü Изучить строение Вселенной
1. Как появилась вселенная
Вселе́нная — не имеет строгого определенного понятия в астрономии и философии. Оно делится на две сущности: умозрительную (философскую) и материальную
Она представляет собой все существующее пространство. Галактики, звезды, планеты – все это часть необъятной Вселенной. (приложение 1 рис.1)
Среди всех теорий о происхождении Вселенной эта появилась самой первой. Очень хорошая и удобная версия, которая, пожалуй, будет иметь актуальность всегда. Кстати, многие ученые физики, несмотря на то что наука и религия часто представляются понятиями противоположными, верили в Бога.
Пожалуй, самая распространенная и наиболее признанная модель происхождения нашей Вселенной - это теория Большого взрыва.
На данный момент теория Большого взрыва является наиболее логичным предположением о том, как возникла Вселенная. Она объясняет появление объектов, физических законов, материй и всего того, что находится в космосе.
Предположительно, все началось с небольшой сингулярности огромной плотности, для которой не существовало времени. В определенный момент она начала расти с огромной скоростью, порождая пространство, физические законы, гравитацию и т.д. Долгое время температура внутри была настолько высокой, что образование каких-либо частиц было невозможным. Через 380 тыс. лет она снизилась до 3000К, и тогда начали формироваться субатомные частицы, которым на смену вскоре пришли полноценные атомы. А через миллиарды лет из пылевых облаков они превратились в звезды, планеты, астероиды.
Взрыв звезды
Но сверхновые – не просто удивительное природное явления. Это самые важные явления, необходимый для развития сложной материи и в том числе, жизни.
Судьба одиночного светила зависит от его начальной массы. Звезды образуются в результате гравитационного коллапса газовых облаков, состоящих в основном из молекулярного водорода и гелия (один атом He на 12 атомов Н2), следовых количеств более тяжелых элементов и твердых пылевых частиц. Коллапс завершается рождением протозвезды, которая имеет шанс превратиться в полноправное светило. Для этого в ее ядре должно начаться устойчивое термоядерное горение водорода, способное полностью компенсировать потери энергии, уносимой в космос излучением звезды (гелий в этом процессе не участвует, поскольку для его поджога требуются куда большие температуры). Минимальная температура, необходимая для воспламенения водорода, составляет около 3 млн К. Согласно модельным вычислениям, для достижения этого порога масса протозвезды должна превысить 0,075 массы Солнца.(приложение2.рис.1)
Сверхновые могут появиться и другими путями. К примеру, хотя большинство белых карликов медленно набирают массу, некоторые звёзды могут получить быстрый прирост массы (например, от столкновения с другой звездой) и быстро преодолеть предел Чандрасекара – так быстро, что они не успеют начать коллапсировать.
2. Строение вселенной
Вселенная — это весь материальный мир, разнообразный по формам, которые приобретает материя и энергия. (приложенние1.рис.3)
Вселенная состоит из пустот и галактических нитей, которые можно разбить на сверхскопления, скопления, группы галактик, а затем и на галактики.
Войды ( пустота) — участки космического пространства, в которых концентрация галактик в десятки раз меньше средней. Они окаймлены скоплениями и сверхскоплениями галактик. Размеры войдов составляют около 10-30 мегапарсек. Большие войды могут достигать в размерах 150 мегапарсек и вероятно охватывают около 50% объема Вселенной.
Галактики
Что такое галактика? – Основная структурная единица во Вселенной, галактика содержит — 150 — 200 миллиардов звезд; звездные системы разного вида, которые состоят из звезд, газовых и пылевых туманностей и межзвездного рассеянного вещества.
Есть одиночные галактики, но обычно они предпочитают располагаться группами. Как правило это 50 галактик, которые занимают в диаметре 6 миллионов световых лет. Группа Млечного Пути насчитывает больше 40 галактик.
Скопления – это область с 50-1000 галактиками, которые могут достигать размеров в 2-10 мегапарсек (диаметр). Интересно заметить, что их скорости невероятно большие, а значит, должны преодолевать гравитацию. Однако они все же держатся вместе.
Обсуждения темной материи появляется на этапе рассмотрения именно галактических скоплений. Считается, что тмено она создает ту силу, которая не дает возможности галактикам разлететься в разные стороны.
Порой группы объединяются, тем самым формируя сверхскопление. Это одни из крупнейших вселенских структур. Наибольший представитель – Великая Стена Слоуна, которая растянулась на 500 миллионов световых лет в длину, 200 миллионов световых лет в ширину и 15 миллионов световых лет в толщину.
Млечный Путь состоит примерно из 10 миллиардов звезд. Свету, чтобы добраться из одного конца галактики в другой, требуется 100 тысяч лет.(приложение1.рис.4.)
Звезды распределены в галактиках неравномерно, в разных частях имеются плотные скопления, напоминающие шар. Также есть пространства, где на протяжении многих световых лет нет ни одного светила.
Вокруг большинства звезд находятся планеты, обладающие уникальным внешним видом, атмосферой и другими особенностями. Также вокруг некоторых имеются спутники – небольшие космические объекты, удерживаемые за счет притяжения.
3. Солнечная система
Со́лнечная систе́ма — планетная система, включает в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад. (приложение1.рис.5)
В центре системы располагается Солнце, состоящее из гелия и водорода. Температура на его поверхности составляет примерно 6000 градусов Цельсия, а размеры сферы во много раз больше, чем у других объектов, находящихся в области его притяжения. Звезда относится к желтым карликовым.
Интересный факт: Солнце притягивает объекты на дистанции в два световых года. Это примерно 18,9 триллионов километров.
Вокруг светила на разном расстоянии расположены планеты, которые делятся учеными на две группы: земная и газовая.
Поскольку Солнечной системе миллиарды лет, люди могут лишь строить гипотезы о способах ее появления. Наиболее популярной является небулярная теория, выдвинутая учеными Лапласом, Кантом и Сведенборгом в XVIII веке. Она строится на том, что система образовалась за счет гравитационного коллапса одной из частей огромного облака, состоящего из газа и пыли. В будущем гипотеза дополнялась за счет данных, полученных при исследовании космоса.
Сейчас процесс возникновения Солнечной системы описывается следующими шагами:
1. Изначально в этой области вселенной находилось облако, состоящее из гелия, водорода и других веществ, полученных при взрывах старых звезд. В небольшой его части началось уплотнение, ставшее центром гравитационного коллапса. Он постепенно начал притягивать к себе окружающие вещества.
2. Из-за притяжения веществ размеры облака начали уменьшаться, при этом росла скорость вращения. Постепенно его форма превратилась в диск.
3. По мере сжатия увеличивалась плотность частиц на единицу объема, что приводило к постепенному нагреву вещества за счет частых столкновений молекул.
4. Когда центр гравитационного коллапса разогрелся до нескольких тысяч кельвинов, он начал светиться, что означало образование протозвезды. Параллельно с этим, в разных областях диска начали появляться другие уплотнения, которые в будущем послужат гравитационными центрами для образования планет.
5. Финальный этап формирования солнечной системы начался в период, когда температура центра протозвезды превысила несколько миллионов кельвинов. Тогда гелий и водород вступили в реакцию термоядерного синтеза, что привело к появлению полноценной звезды. Остальные уплотнения диска постепенно сформировались в планеты, которые начали вращаться в одном направлении вокруг Солнца, находясь на одной плоскости.
Данный процесс длился очень долгое время, и ученые могут лишь догадываться, сколько лет ушло на формирование Солнечной системы.
4. Происхождение звезд
Как и все тела в природе, звёзды не остаются неизменными, они рождаются, эволюционируют, и, наконец "умирают". Чтобы проследить жизненный путь звёзд и понять, как они стареют, необходимо знать, как они возникают. В прошлом это представлялось большой загадкой; современные астрономы уже могут с большой уверенностью подробно описать пути, ведущие к появлению ярких звёзд на нашем ночном небосводе(прилодение1.рис.6)
В середине XIX века теории о появлении звезд высказывали многие люди, но самую серьезную гипотезу того времени традиционно связывают с именами Кельвина и Гельмгольца. Изначально предполагалось, что причина свечения Солнца и других звезд очень проста: на них падает какое-то вещество, при ударе оно нагревается и начинает светиться. Более научными словами, кинетическая энергия превращается в тепловую, а та — в энергию излучения. Дальше эта мысль развивалась: чтобы обеспечить наблюдаемую светимость Солнца, на него должно падать много вещества, и нам должно быть видно, как оно пролетает мимо Земли, но его не обнаружили. Тогда исследователи предположили, что этап падения вещества на Солнце был в прошлом, но в процессе падения накопилась энергия и благодаря ей Солнце до сих пор светится.
В рамках физики того времени это было очень удачное предположение: оно было довольно простым и логичным (упало — ударилось — разогрелось — засветилось) и хорошо согласовывалось с данными о светимостях и температурах звезд, которые в то время впервые стали доступными для измерений. Оказалось, что температура и светимость не произвольные величины, а зависят друг от друга. Для большинства звезд большая яркость означает высокую температуру, и, наоборот, чем холоднее звезда, тем она тусклее. В рамках сценария с падением это тоже казалось очень ясным и логичным: яркие и горячие звезды — это те, на которые вещество только-только перестало падать, и они переживают максимум своей светимости, а затем потихоньку станут гаснуть и остывать, превращаясь в тусклые холодные светила.
Не так давно астрономы считали, что на образование звезды из межзвёздного газа и пыли требуются миллионы лет. Но в последние годы были получены поразительные фотографии области неба, входящей в состав Большой Туманности Ориона, где в течение нескольких лет появилось небольшое скопление звёзд. На снимках 1947г. в этом месте была видна группа из трёх звездоподобных объектов. К 1954г. некоторые из них стали продолговатыми, а к 1959г. эти продолговатые образования распались на отдельные звёзды - впервые в истории человечества люди наблюдали, рождение звёзд буквально на глазах этот случай показал астрономам, что звёзды могут рождаться за короткий интервал времени, и казавшиеся ранее странными рассуждения о том, что звёзды обычно возникают в группах, или звёздных скоплениях, оказались справедливыми. (приложение1.рис.7)
5. Эволюция Вселенной
Спустя миллиарды лет, когда в пространстве появились атомы и молекулы, под действием гравитации они начали перемещаться относительно друг друга. Этот период ученые назвали Структурной Эпохой.
Уже в первые мгновения после расширения, в пространстве появились простейшие частицы, имеющие световую природу. Примерно через год начинает появляться темная материя. А еще через 380 тыс. лет после снижения температур появляются молекулы, способные образовывать разные вещества.(приложение2.рис.2)
Постепенно частицы сбились в газовые облака огромных масштабов, а еще через некоторое время начали формироваться звезды и планеты, которые обладают взаимным притяжением. Первые галактики образовались спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. Однако современный вид они приобрели лишь через 10 млрд. лет.(приложение2.рис.2)
На данный момент Вселенной примерно 13,82 млрд. лет, и ее эволюция далека от завершения. Ученые не сомневаются, что галактики и общая карта пространства еще не раз поменяются, пока не придут к своей конечной форме.
Существует предположение, что финальным этапом формирования Вселенной будет ее повторное сжатие в единую точку сингулярности, которая снова расширится благодаря Большому взрыву.
Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва. Соответственно, космос продолжает расширяться.
Что такое реликтовое излучение?
Диапазон его частот – от 500 МГц до 500 Ггц. Длина наибольшей волны – 60 сантиметров, а наименьшей – 0,6 миллиметров. Имея такие параметры, реликтовое излучение – оно же микроволновый внегалактический фон – несет в себе огромное количество информации о том, как проходила эволюция Вселенной до того, как начали образовываться галактики и квазары, а также многие другие объекты.
Есть несколько основных сценариев, по которым будет происходить дальнейшая эволюция Вселенной. Естественно, процесс расширения будет происходить и дальше, поэтому если он будет достаточно равномерен, то энергия рано или поздно будет исчерпана, что, согласно предсказаниям ученых, приведет к тепловой смерти.+
Другой вариант – Большой Разрыв, то есть распад всего, что уже было создано в результате Большого Взрыва. Это произойдет при ускорении расширения Вселенной.
Также есть сценарий, предполагающий так называемое Большое Сжатие, которое произойдет, если расширение замедлится, а затем и вовсе сойдет на нет.
Как именно все произойдет, не знает никто. Есть лишь некоторые догадки, гипотезы и теории, а известным остается только одно: время определенно покажет, как дальше будет развиваться наша Вселенная.
Приложение1
 |
 |
Рис.7.Происхождение звезд. Туманность Ориона
Приложение2:
Вселенной или космосом называется весь окружающий материальный мир. Материя во вселенной распределена неравномерно и представлена звездами, планетами, пылью, метеоритами, кометами, газами. Доступная для изучения часть Вселенной называется Метагалактикой, включающая свыше миллиарда звездных скоплений галактик. Наша Галактика носит название Млечного пути и относится к типу спиральных и включает свыше 150 млрд. звезд. Она представляет собой широкую белесую полосу звезд. Возраст Галактики ~ 12 млрд. лет 1 .
Есть ли жизнь на других планетах в огромном пространстве Вселенной, науке не известно. Понять природу наблюдаемых тел и явлений во Вселенной, дать объяснение их свойствам, люди хотели всегда. С течением времени картина мира менялась, потому что появлялись новые факты и новые мысли о сущности небесных явлений, а главное – появлялась возможность проверить правильность тех или иных идей через наблюдения и измерения, используя достижения смежных с астрономией наук.
Не всегда изменение взглядов на мир носило характер простого уточнения – иногда это была настоящая революционная ломка старых представлений, как, скажем, утверждение гелиоцентрической системы Коперника или теории относительности Эйнштейна. Но и в эти переломные моменты астрономы сохраняли глубокое уважение к трудам своих предшественников, рассматривая их вклад как серьезный и важный этап в общем движении к истине. Вселенная – наибольший объект, который могут наблюдать и изучать люди.
Мы живем во Вселенной, а наша планета Земля является ее мельчайшим звеном. Поэтому, история возникновения Земли тесно связана с историей возникновения Вселенной.
1. Происхождение Вселенной.
Проблема эволюции Вселенной является центральной в естествознании.
Это естественно, поскольку самое главное звено в эволюции Вселенной – жизнь, разум. Какова их судьба в дальнейшем, в ходе эволюции Вселенной – или полное исчезновение, когда вся субстанция Вселенной через 1032 лет распадется до фотонов и нейтрино, или циклы развития Вселенной будут периодически повторяться.
Общепризнанным является тот факт, что Вселенная около 13 млрд. лет тому назад находилась в состоянии сингулярности, состоянии бесконечно большой плотности – 1093 г/см3. Затем в результате Большого Взрыва она начала расширяться, и это расширение длится и в настоящее время 2 .
Немецкий философ Эммануил Кассет в 1755 г. высказал идею происхождения Вселенной из первичной материи, состоящей из мельчайших частиц. Образование звезд, Солнца и других космический тел, по его мнению, произошло под воздействием сил притяжения и отталкивания в условиях хаотического движения частиц. Французский математик П. Лаплас (1796 г.) связывал образование солнечной системы с вращательным движением разряженной и раскаленной газообразной туманности, приведшим к возникновению сгустков материи – зародышей планет. По гипотезе Канта-Лапласа, первоначально раскаленная Земля охлаждалась, сжималась, что привело к деформации земной коры.
По гипотезе О. Ю. Шмидта (1943 г.) планетная система образовалась из пылевой и метеорной материи при попадании ее в сферу Солнца. Первоначально холодные Земля и другие планеты постепенно разогревались под воздействием энергии радиоактивного распада гравитационных и других процессов, а затем остывали.
Астроном В. Г. Фесенков в 50-е годы предложил решение проблемы с точки зрения образования Солнца и планет из общей среды, возникшей в результате уплотнения газопылевой материи. При этом предполагалось, что Солнце образовалось из центральной части сгущения, а планеты – из внешней частей.
По современным представлениям, тела Солнечной системы формировались из первично холодной космической твердой и газообразной материи путем уплотнения и сгущения до образования Солнца и прото- планет. Астероиды и Метеориты считаются исходным материалом планет Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, и Марс – небольшие по размерам; высокая плотность, малая масса атмосферы, небольшая скорость вращения вокруг своей оси); а кометы и метеоры – планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон – огромные размеры, низкая плотность, плотная атмосфера с H3, Ge и метаном, высокая скорость вращения). Формирование современных оболочек Земли связывается с процессами гравитационной дифференциации первоначального однородного вещества 3 .
Самая передовая гипотеза – это объяснение возникновения Вселенной теорией Большого взрыва. В соответствии с этой теорией ~ 15 млрд. лет назад наша Вселенная была сжата в комок, в миллиарды раз меньше булавочной головки. По математическим расчетам ее диаметр был равен, а плотность близка к бесконечности. Такое состояние называется сингулярным – бесконечная плотность в точечном объеме. Неустойчивое исходное состояние вещества привело к взрыву, породившему скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной.
Самый ранний этап развития Вселенной называется инфляционным – его период до 10-33 секунды после взрыва. В результате возникают пространство и время. Размеры Вселенной в несколько раз превышают размеры современной, вещество отсутствует.
Следующий этап – горячий. Выброс тела связан с высвободившейся энергией при Большом взрыве. Излучение нагрело Вселенную до 1027 К. Затем наступил период остывания Вселенной в течение ~500 тысяч лет. В результате возникла однородная Вселенная. Переход от однородной к структурной происходил от 1 до 3 млрд. лет.
2. Рождение и эволюция Земли.
Появление и развитие жизни на Земле – это уникальное явление во всей Солнечной системе. Но оно не случайно, а было подготовлено сочетанием ряда благоприятных условий. Прежде всего, для зарождения жизни должен был сформироваться сложный комплекс активно взаимодействующих природных компонентов, которые в течение чрезвычайно длительного времени в относительно стабильных гидротермальных условиях испытали строго направленную эволюцию.
Земля зародилась в плазме Солнца и выведена им на околосолнечную орбиту более 4,5 млрд. лет назад. Новорожденная была довольно шустрой. Она облетала вокруг Солнца примерно за 8 часов, а на оборот вокруг своей оси затрагивала около одного часа.
Юная Земля представляла собой сферу радиусом в 1,5-2 раза меньше радиуса современной Земли. Внутри сфера имела тонкослоистое строение, где каждый слой мощностью от 5 до 500 м (всего 150-200 тыс. слоев) был сложен тем или иным элементом периодической таблицы Менделеева и имел температуру близкую к абсолютному нулю. С поверхности Земля имела тонкий расплавленный слой, образовавшийся вследствие разогрева замороженных атомарных слоев и перехода их в молекулярное состояние еще в плазме Солнца. Поверхностный слой представлял собой магму основного состава с температурой выше 1500 градусов. У Земли была горячая плазменная атмосфера, поэтому юная Земля светилась как звезда 4 .
На околосолнечной орбите под действием мощных центробежных сил, имевших место вследствие быстрого осевого вращения Земли, часть расплавленного слоя в виде большой капли отделилась от Земли и стала вращаться вокруг нее. Так образовалась Луна. За 4,5 млрд. лет Земля и Луна удалились по спирали от Солнца и заняли предопределенные им законом тяготения современные орбиты.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы сейчас живем. Её атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним, – из азота, по другим – из метана и аммиака. Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было, в атмосфере древней Земли гремели грозы, её пронизывало жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца, на планете извергались вулканы.
Исследования показывают, что полюса на Земле менялись, и когда-то Антарктида была вечнозеленой. Вечная мерзлота образовалась 100 тыс. лет назад после великого оледенения.
В XIX веке в геологии сформировались две концепции развития Земли 5 :
Успехи физики XX века способствовали существенному продвижению в познании истории Земли. В 1908 году ирландский ученый Д. Джоли сделал сенсационный доклад о геологическом значении радиоактивности: количество тепла, испущенного радиоактивными элементами, вполне достаточно, чтобы объяснить существование расплавленной магмы и извержение вулканов, а также смещение континентов и горообразование.
С его точки зрения, элемент материи – атом – имеет строго определенную длительность существования и неизбежно распадается. В следующем 1909 году русский ученый В. И. Вернадский основывает геохимию – науку об истории атомов Земли и ее химико-физической эволюции.
В соответствии с современными взглядами температура ядра Земли может быть низкой, а процессы в земной коре имеют радиоактивную природу. Сначала Земля была холодной. Атомы радиоактивных элементов, распадаясь, выделяли тепло, и недра разогревались. Это повлекло за собой выделение газов и водяных паров, которые, выходя на поверхность, положили начало воздушной оболочке и океанам.
Решающим аргументом в пользу принятия данной концепции А. Вегенера стало эмпирическое обнаружение в конце 50-х годов расширения дна океанов, что послужило отправной точкой создания тектоники литосферных плит.
В настоящее время считается, что континенты расходятся под влиянием глубинных конвективных течений, направленных вверх и в стороны и тянущих за собой плиты, на которых плавают континенты. Эту теорию подтверждают и биологические данные о распространении животных на нашей планете. Теория дрейфа континентов, основанная на тектонике литосферных плит, ныне общепринята в геологии.
История Земли составлена двумя последовательными событиями, двумя частями 6 .
Событие первое: образование тела Земли из материала взорвавшейся Звезды. Если период строительства прошел относительно быстро (5-10 млн. лет.), то на ее выход из шокового состояния после грандиозной катастрофы потребовалось 100-200 млн. лет – время вхождения в автономную стадию развития. Шла опрессовка маленькой рыхлой планеты. Накапливалось собственное тепло.
Первоначальный размер Земли можно представить, если собрать воедино архейские земли, разбросанные сегодня небольшими плитками по всей ее поверхности. Первоначальный вид не совсем круглой планеты определялся большими и малыми перепадами высот с пологими и крутыми переходами одна к другой без горизонтальных равнин 7 .
Первородное тело Земли было сложено раздробленным, многократно перемолотым материалом из звездного архея. Небольшая планета представляла сплошную брекчию, с небольшими качественными изменениями по глубине, определяемыми, в основном, все более поздним подходом материала из зон образования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.
А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, – возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды).
Земля как планета состоялась с протерозоя, геологической эры, начавшейся 1 миллиард 800 миллионов лет назад.
До этого момента геологам неизвестно на поверхности Земли ни одной геометрически правильной структуры, даже линии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Картина ночного неба представляется наблюдателю некоторым эталоном стабильности по сравнению с окружающими его процессами на Земле и в обществе: на протяжении всей жизни человека видимые звезды сохраняют неизменными свои положения и яркости, сохраняется привычный рисунок созвездий, и это единообразие нарушается лишь заметным движением небольшого числа объектов типа планет или комет, относящихся к нашей Солнечной системе.
Но это первое впечатление неизменности окружающей нас Вселенной в действительности обманчиво: она эволюционирует, и эта эволюция, сравнительно медленная сейчас, на ранних этапах была невообразимо быстрой, так что серьезные качественные изменения состояния Вселенной происходили за доли секунды. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад из некоторого начального "сингулярного" состояния с бесконечно большими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается 8 .
Что ждет Землю в будущем? На этот вопрос можно ответить лишь с большой степенью неопределенности, абстрагируясь как от возможного внешнего, космического влияния, так и от деятельности человечества, преобразующего окружающую среду, причем не всегда в лучшую сторону.
В конце концов, недра Земли остынут до такой степени, что конвекция в мантии и, следовательно, движение материков (а значит и горообразование, извержение вулканов, землятрясения) постепенно ослабнут и прекратятся. Выветривание со временем сотрет неровности земной коры, и поверхность планеты скроется под водой. Дальнейшая ее судьба будет определяться среднегодовой температурой. Если она значительно понизится, то океан замерзнет и Земля покроется ледяной коркой.
Если же температура повысится (а, скорее всего, именно к этому и приведет возрастающая светимость Солнца), то вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты. Очевидно, ни в том, ни в другом случае жизнь человечества на Земле будет уже невозможна, по крайней мере, в нашем современном представлении о ней.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Баренбаум А.А. Галактика. Солнечная система. Земля. – М.: 2002, 234 с.
Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания. – М.: МГУК, 2000, 189 с.
Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. – М., “Недра”, 2002. – 135 с.
Грушевская Т.Г., Садохин П.П. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие: Высшая школа. – М.: 1998.
Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ООО “Издательство ЮКЭА”, 1999. – 832с.
Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с.
Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
Найдыш В.М. Концепция современного естествознания. “Гардарики”. – М.: 2001, 285 с.
Непомилуев В.Ф. Новая гипотеза происхождения и эволюции Вселенной, Солнечной системы, Земли. Ротапринт ВНИИ Океангеология. – СПб., 2000.
Рингвуд А.Е. Состав и происхождение Земли. – М., “Наука”, 2000. – 112 с.
1 Найдыш В.М. Концепция современного естествознания. “Гардарики”. – М.: 2001, 285 с.
2 Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
3 Непомилуев В.Ф. Новая гипотеза происхождения и эволюции Вселенной, Солнечной системы, Земли. Ротапринт ВНИИ Океангеология. – СПб., 2000.
4 Баренбаум А.А. Галактика. Солнечная система. Земля. – М.: 2002, 234 с.
5 Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. – М., “Недра”, 2002. – 135 с.
6 Рингвуд А.Е. Состав и происхождение Земли. – М., “Наука”, 2000. – 112с.
7 Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания.- М.: МГУК, 2000, 189 с. – 20 с.
8 Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с.
Похожие документы:
Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории: Пер с англ. / Общ ред. В. О. Малышенко
. физикам в понимании черных дыр и проблемы происхождения Вселенной. Черные дыры и элементарные частицы С первого . человечества люди стремились постичь тайну происхождения Вселенной. Возможно, это единственный вопрос, для .
Происхождение и развитие галактик и звёзд, процессы, происходящие в них
. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 2 1. Происхождение и развитие галактик и звёзд. 3 2. Строение и эволюция Вселенной. 6 3. Происхождение звезд. 10 ЗАКЛЮЧЕНИЕ . системы. Раздел астрономии, занимающийся проблемами происхождения и эволюции небесных тел, называется .
Вадим Храппа От адамова яблока до яблока раздора. Происхождение слов и выражений
. самым современным представлениям о происхождении Вселенной. Увы, ошибок и . этим награждали людей сомнительного происхождения и образования, взявшихся неизвестно . золотом петушке – восточное происхождение царицы указывается еще конкретнее: .
Москва Издательство "Республика" (1)
. как самостоятельная фигура, возможно, аборигенного происхождения, ассоциирующаяся с погребальным обрядом, человеч. . религ.-филос. представлений о мироустройстве (космография), происхождении вселенной (космогония) и гибели мира в результате вселенской .
Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:
Введение
Многие религии, такие как иврит, христианин и ислам, верили, что Вселенная создана Богом, и только недавно. Например, епископ Ашер рассчитал для сотворения Вселенной дату в четыре тысячи четыреста лет и прибавил возраст людей в Ветхом Завете. Фактически, дата библейского сотворения не так далека от конца последнего ледникового периода, когда появился первый современный человек.
Исследование Вселенной
Великий немецкий ученый и философ Иммануил Кант (1724-1804) создал первую универсальную концепцию развивающейся Вселенной, обогатил образ ее плоской структуры и представил Вселенную бесконечно в особом смысле. Он установил возможности и значительную вероятность возникновения такой вселенной исключительно под воздействием механических сил притяжения и отталкивания. Кант пытался выяснить будущую судьбу этой вселенной на всех ее масштабных уровнях, от планетарной системы до мира туманностей.
Этим Фридман доказал, что материя во вселенной не может быть в покое. В своих выводах Фридман теоретически способствовал открытию необходимости глобальной эволюции Вселенной.
Происхождение Вселенной
Современные астрономические наблюдения позволяют предположить, что начало Вселенной около десяти миллиардов лет назад было огромным огненным шаром, раскаленным и плотным. Его состав довольно прост. Этот огненный шар был настолько горячим, что состоял только из свободных элементарных частиц, которые быстро двигались, когда они сталкивались друг с другом.
Существует несколько теорий эволюции. Теория пульсирующей вселенной утверждает, что наш мир был создан гигантским взрывом. Но расширение Вселенной не будет длиться вечно, потому что гравитация остановит его.
Согласно этой теории, наша Вселенная расширялась в течение 18 миллиардов лет после взрыва. В будущем расширение полностью замедлится и будет остановлено. И тогда вселенная начнет сжиматься, пока материя снова не сжимается и не произойдет еще один взрыв.
Теория стационарного взрыва: Согласно этой теории, у Вселенной нет ни начала, ни конца. Он постоянно в одном и том же состоянии. Новый вихрь постоянно формируется, чтобы сбалансировать материю в далеких галактиках. По этой причине вселенная всегда одна и та же, но если вселенная, начавшаяся со взрыва, расширится до бесконечности, то она постепенно остынет и полностью исчезнет.
Но пока ни одна из этих теорий не может быть доказана, потому что нет точных доказательств хотя бы для одной из теорий.
Однако следует отметить, что существует и другая теория (принцип).
Антропогенный (человеческий) принцип был впервые сформулирован в 1960 году Г.И. Иглисом. Но он вроде как неофициальный автор книги. А официальным автором был ученый по имени Картер.
Антропийский принцип гласит, что Вселенная — это то, что она есть, потому что есть наблюдатель или она должна появиться на определенной стадии развития. Создатели этой теории принесли очень интересные факты, чтобы доказать это. Такова критичность фундаментальных констант и совпадение большого числа. Получается, что они полностью взаимосвязаны, и их малейшее изменение приведет к полному хаосу. Тот факт, что такое явное совпадение, даже закономерность можно увидеть, дает этой довольно интересной теории шанс на жизнь.
Эволюция Вселенной
Эволюция вселенной очень медленная. Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и человеческой культуры в целом. Зарождение и развитие жизни на Земле — лишь крошечное звено в эволюции Вселенной. И все же исследования, проведенные в нашем веке, открыли занавес, скрывающий от нас далекое прошлое.
Вселенная разделена на четыре эпохи: Адрон, Лептон, фотон и звезда.
Галактики и структура вселенной…
Дезинтеграция протоскопических слоев на отдельные утолщения, по-видимому, также произошла из-за гравитационной неустойчивости, что привело к протогалактическим изменениям. Многие из них, казалось бы, быстро вращались из-за вихревого состояния вещества, из которого они образовались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости привела к образованию первых звезд, и облака превратились в звездные системы — галактики. Протогалактические галактики с быстрым вращением превращаются в спиральные галактики с более медленным вращением или вообще без вращения в эллиптические или нерегулярные галактики. Параллельно с этим процессом развивалась масштабная структура Вселенной — создавались суперскульптуры галактик, которые, соединяясь своими краями, принимали облик сотов.
Классификация галактик
Эдвин Пауэлла Хаббл (1889-1953), известный американский наблюдатель и астроном, выбрал самый простой метод классификации галактик по их внешнему виду. И надо сказать, что хотя другие исследователи делали разумные предположения о классификации в ретроспективе, исходная система, выведенная Хабблом, до сих пор является основой для классификации галактик.
Через 20-30 лет. XX век Хаббл разработал основу для структурной классификации галактик — огромных звездных систем, согласно которой выделяются три класса галактик.
Спиральные Галактики
Спиральные галактики характеризуются двумя относительно яркими спиральными ветвями. Ветви происходят либо от яркого сердечника (обозначенного — S), либо от концов световой перемычки, пересекающей сердечник (обозначенного — SB).
Спиральные галактики — пожалуй, самые живописные объекты во Вселенной. Обычно галактика имеет две спиральные ветви, которые возникают в противоположных точках ядра, развиваются аналогично симметрично и теряются в противоположных частях периферии. Однако известны примеры более чем двух спиральных ветвей в галактике. В других случаях есть две спирали, но они неравномерны — одна гораздо более развита, чем другая. В спиральных галактиках больше светопоглощающей пыли. Она колеблется от нескольких тысяч до сотой части своей полной массы. Из-за концентрации пылевой материи в экваториальной плоскости она образует в галактиках темную полосу, которая обращена к нам от ребер и похожа на веретена.
Представитель — Галактика M82 в созвездии В. Медведей, не имеет четких очертаний и состоит в основном из горячих синих звезд и нагретых ими газовых облаков. М82 находится на расстоянии 6,5 миллионов световых лет. Примерно миллион лет назад в его центральной части произошел огромный взрыв, который принял тот облик, который имеет сегодня.
Эллиптические галактики
Эллиптические галактики (обозначены E) — это эллипсоидные галактики. Эллиптические галактики не выражены снаружи. Они имеют форму гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Космическая пыль в них, как правило, ничем не отличается от спиральных галактик, где светопоглощающая пыль присутствует в больших количествах. Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга главным образом одной особенностью — более или менее сжатием.
Представительная Кольцевая туманность в созвездии Лира находится на расстоянии 2100 световых лет и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Этот корпус сформировался, когда старая звезда сбросила свою газовую крышку и погрузилась в космос. Звезда уменьшилась и пришла в состояние, сопоставимое по массе с Солнцем и размерам с Землей.
Галактика может быть не в правильной форме из-за низкой плотности материи или ее молодого возраста. Существует и другая возможность: галактика может стать нерегулярной из-за искажений формы, вызванных взаимодействием с другой галактикой. Видимо, эти два случая происходят среди неправильных галактик, и это может быть связано с делением неправильных галактик на 2 подтипа.
Ложные галактики подтипа II характеризуются относительно большой площадью поверхности, яркостью и сложностью ложной структуры. Французский астроном Вакулер обнаружил признаки спирального разрушения в некоторых галактиках этого подтипа, таких как Магеллановы Облака.
Ложные галактики подтипа III имеют очень низкую площадь поверхности и яркость. Эта особенность отличает их от всех других типов галактик. В то же время это препятствует открытию этих галактик, так что можно выделить лишь несколько относительно близких галактик подтипа III.
Представители нерегулярных галактик — Большое Магеллановое Облако. Он находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом, ближайшая к нам галактика, относительно небольшая галактика, рядом с ней находится меньшая галактика — Маленькое Магеллановое Облако. Они оба спутники нашей галактики.
Последующие наблюдения показали, что описываемая классификация недостаточна для систематизации всего разнообразия форм и свойств галактик. Обнаружено, что галактики являются в некотором роде промежуточными между спиральными галактиками и эллиптическими галактиками (обозначены как So). Эти галактики имеют огромное центральное утолщение и окружающий плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют.
Структура вселенной
С образованием атомов водорода начинается эра звезд, точнее эра протонов и электронов.
Вселенная вступает в звездный век в виде газа водорода с огромным количеством света и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ распространялся в разных частях Вселенной с разной скоростью. Плотность также была различной. Она образовала огромные куски, много миллионов световых лет. Масса таких космических комочков водорода была в сотни тысяч, а то и миллионы раз больше, чем в нашей Галактике сегодня. Расширение газа внутри сгустка происходило медленнее, чем расширение разбавленного водорода между самим сгустком. Позже супергалактики и кластеры галактик из отдельных областей, образованных собственной гравитацией. Таким образом, крупнейшие структурные единицы Вселенной — супергалактики — являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.
Звезды во Вселенной сгруппированы в гигантские звездные системы, называемые галактиками. Звездная система, содержащая наше Солнце, как обычная звезда, называется галактикой.
Количество звезд в галактике составляет около 1012 (триллионы). Млечный Путь, яркая серебряная полоса звезд, окружает все небо и составляет большую часть нашей Галактики. Млечный Путь — самый яркий в созвездии Стрельца, где находятся самые мощные звездные облака. Противоположная часть неба — наименее яркая. Нетрудно сделать вывод, что Солнечная система не находится в центре галактики, которая видна от нас в направлении созвездия Стрельца. Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше слабых звезд и тем дальше в этих направлениях распространяется звездная система.
В центре галактики находится ядро диаметром 1000-2000 пк — огромное конденсированное звездное скопление. Он находится почти в 10 000 пк (30 000 световых лет) от нас в направлении созвездия Стрельца, но почти полностью скрыт плотным занавесом облаков, что препятствует визуальным и рутинным фотографическим наблюдениям этого самого интересного объекта в Галактике.
Масса нашей Галактики в настоящее время оценивается по-разному, она соответствует 2*1011 массам Солнца (масса Солнца 2*1030 кг.) и 1/1000 из них содержится в межзвездном газе и пыли. В 1944 году В.В. Кукарин обнаружил свидетельства спиральной структуры галактики, и оказалось, что мы живем между двумя спиральными рукавами.
В некоторых местах на небе в телескопе, а в некоторых даже невооруженным глазом, можно выделить близкие группы звезд, связанные со взаимной гравитацией, или звездные скопления.
Существует два типа звездных скоплений: рассеянные и сферические.
Помимо звезд, галактика содержит также рассеянное вещество — чрезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли. Она образует туманности. Туманности могут быть диффузными и планетарными. Они светлые, потому что их освещают близлежащие звезды.
Во Вселенной нет ничего уникального и своеобразного в том смысле, что нет такого тела, такого явления, основные и общие свойства которого не повторялись бы в другом теле, в других явлениях.
Заключение
Открытие различных эволюционных процессов в различных системах и телах, составляющих Вселенную, позволило изучить законы эволюции Космоса на основе данных наблюдений и теоретических расчетов.
Очевидно, что вторая характеристика может быть определена только на основе теоретических расчетов. Обычно первое из приведенных значений называется возрастом, а второе — ожидаемой продолжительностью жизни.
Тот факт, что галактики, составляющие метаглактику, взаимно далеки друг от друга, говорит о том, что некоторое время назад она находилась в качественно ином состоянии и была более плотной.
Сегодня астрофизики с полным основанием называют золотой век астрофизики — удивительные и по большей части неожиданные открытия в мире звезд следуют друг за другом. В последнее время Солнечная система является объектом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли много новых специфических открытий о Земле, околоземном пространстве, планетах и Солнце.
Исследование Вселенной, даже той ее части, которая нам известна, является огромной задачей. Потребовалось много поколений, чтобы получить информацию, которой обладают современные ученые.
Список литературы
Образовательный сайт для студентов и школьников
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Читайте также: