Что такое вселенная галактика кратко

Обновлено: 06.07.2024

Вселенная – это целая система, в которой все объекты и структуры существуют по определенным законам. Звезды, видимые человеком невооруженным глазом, это всего лишь незначительная часть огромного космического пространства. Во Вселенной есть целый мир галактик, квазары, темная материя и энергия. Она таит в себе множество загадок, ответы на которые пытаются найти лучшие ученые со всего мира.

План урока:

Структура Вселенной и ее размеры

На протяжении многих тысячелетий человечество считало, что Вселенная вечна и неизменна. Данная теория господствовала во всем в мире вплоть до начала ХХ столетия. Колоссальный переворот в науке о космическом пространстве произошел в 20-е годы прошлого века, благодаря таким ученым как Эйнштейн, Фридман и Хаббл. Именно они выдвинули предположения и доказали, что Вселенная – это целая система, которая живет своей жизнью и способна изменяться во времени, то есть расширяться или сжиматься.

В структуре Вселенной выделяют несколько уровней организации, каждый из которых отличается масштабом объектов:

Следующий уровень – галактики. Они бывают неправильной, линзовидной, спиральной и эллиптической формы. Вот только почему существует такая классификация, ученые еще не нашли ответ. В пределах одного галактического пространства есть черные дыры, межзвездный газ, темная материя, двойные звезды, пыль, электромагнитное излучение. Астрономы предполагают, что во Вселенной существуют сотни миллионов галактик.

Небольшое скопление галактик формируют Местную группу. Данный уровень организации считается одной из самых крупных и устойчивых структур. Все объекты в системе скопления галактик удерживаются гравитационной силой и еще каким-то фактором. Что это за фактор ученые пока не знают, но уверенны, что одной лишь силы гравитации для поддержания стабильности недостаточно. Скопление, в которое входит Млечный путь, Треугольник и Андромеда, включает еще 31 галактическую систему.

Скопление галактик в Персее Источник

Сверхскопление галактик – в составе такой структуры десятки или даже сотни галактических систем или их скоплений. Гравитационные силы здесь уже не такие сильные, поэтому сверхскопления движутся вместе с расширяющейся Вселенной.

На последнем уровне во Вселенной находятся ячейки, или пузыри. Их границы образуют сверхскопления галактик. Между этими структурами расположены пустотные области, которые получили название войды. Изучение войд, как и самых отдаленных частей Вселенной, происходит с помощью современных телескопов, одним из которых является телескоп Хаббла. В течение длительного времени, астрономы наблюдают за процессами, происходящими в космосе, изучают скопления и расположение звезд, после чего делаются определенные расчеты, строятся модели Вселенной, звездные карты и т.д.

Все структуры Вселенной являются уникальными и таинственными. Человечество уже гораздо лучше понимает, как устроено космическое пространство. Но с каждым новым открытием у ученых появляются и новые вопросы, ответы на которое порой не так легко найти.

Изучая размеры Вселенной, астрономы могут говорить только о ее видимой части, которую научно называют Метагалактикой. Чем больше сведений и знаний ученые получают о ней, тем больше становятся ее границы, причем они расширяются абсолютно во всех направлениях. Это говорит о сферической форме Вселенной.

Принято считать, что возраст Вселенной составляет 13,8 млрд. лет. Именно столько времени прошло с момента Большого Взрыва. Однако это только предположения, полученные в результате многолетней работы специалистов. Они основаны на наблюдениях и расчетах, но утверждать со 100% уверенностью, что Взрыв действительно был, нельзя. На сегодняшний день теория Большого Взрыва является общепринятой, так как именно она объясняет многие процессы, происходящие в космическом пространстве.Учитывая скорость света, ученые предполагают, что размеры Вселенной составляют также 13,8 млрд. световых лет. Скорей всего эта цифра не совсем точная, так как с момента зарождения пространство Вселенной все время расширяется. Некоторая его часть движется со сверхсветовой скоростью, из-за чего многие объекты навсегда останутся вне зоны видимости человека.

Математическая модель Вселенной Источник

Мир галактик

Итак, как уже было отмечено, галактика – это одна из главнейших структур в составе Вселенной. Образование галактических систем является естественным процессом, на который уходит много времени. Все началось с появления протоскоплений – облаков, состоящих из газа и пыли, из которых образуются звездные скопления. Динамические процессы в них способствовали выделению галактических групп. Известно, что галактики могут иметь различные формы. Это объясняется отличием первостепенных условий их формирования.

Абсолютно в каждой галактической системе выделяют два поколения звезд. Первое – гелиево-водородные объекты, в составе которых также содержится незначительное количество тяжелых металлов. Иными словами – это самые старые звезды. К другому поколению относят объекты, обогащенные тяжелыми металлами. Такие звезды формируются из межзвездного газа.

Образование звезд происходит при сжатии галактической системы. Как правило, для данного процесса необходимо 3 млрд. лет. За это время облако газа превращается в звездную систему. В результате гравитационной силы газовое облако сжимается. В тот момент, когда в его центральной части плотность и температура достигают определенных показателей, происходит термоядерный взрыв и появляется новая звезда.

Процесс образования звезды из газопылевого облака Источник

В космическом пространстве наблюдается постоянное перемещение и взаимодействие галактических систем между собой. Иногда происходит их столкновение и тогда одна галактика поглощает другую, а в космос выбрасывается огромное количество энергии. Бывает, что галактики проходят рядом друг с другом и только слегка меняют свою структуру.

Скопления и сверхскопления галактик

Под скоплением галактик понимают гравитационно-связанную систему, которая считается крупнейшей структурой во Вселенной. Ее размер может достигать от 6 до 60 миллионов световых лет. В составе одного скопления 100-1000 галактик. Интересным является факт, что в одном скоплении, сами галактические системы занимают всего 1%, около 9% - это межгалактический газ, а все остальное приходится на темную материю и энергию. В космосе существует два типа скоплений галактик:

регулярные – для этого типа характерна правильная сферическая форма. Основную часть составляют линзовидные и эллиптические галактики, имеют яркую центральную часть. Пример скопления – Волос Вероники;

Скопление галактик в Волосах Вероники

иррегулярные – форма неопределенная, количество галактик в составе гораздо меньше, чем у регулярного типа. Пример – скопление Девы.

Скопление галактик в Деве

Сверхскопления – структура, в состав которой входят скопления галактик и несколько отдельных галактических систем. Как правило, в одном сверхскоплении их насчитывается от 2 до 20, располагаются они в галактических нитях, или же в узлах их пересечения.

Размеры сверхскоплений галактик во Вселенной достигают сотен млн. световых лет. Это настолько много, что объекты не способны удерживаться между собой гравитационными силами. Самые известные сверхскопления:

Стена Скульптора – находится недалеко от Млечного Пути. Его длина 300 млн. световых лет, ширина – 210 млн. световых лет;
Девы – Местное сверхскопление галактик, в состав которого входит Млечный путь;
Шепли – это одно из самых больших сверхскоплений во Вселенной. Его масса в 10 тыс. раз больше массы Млечного пути.

Квазары

По другой версии, квазары представляют собой огромные черные дыры, которые активно поглощают все, что находится в округе. По мере приближения к ним вещества, его скорость растет, а само вещество разогревается. Магнитное поле черной дыры собирает мельчайшие частички в пучки, которые в дальнейшем разлетается от ее полюсов. Третья версия гласит, что квазары – это начальная стадия жизни галактики, то есть человечество видит их фактическое формирование. Какая из этих теорий является максимально правдивой никому не известно, но каждая из них имеет право на существование.

Мощность излучения квазара просто огромна. Она в сотни раз превышает мощность излучения всех звезд в одной галактике. Сложно представить, что объект отдален от человека на несколько миллиардов световых лет, но при этом его можно увидеть в обычный телескоп. За одну единицу времени квазар производи в 10 триллионов раз больше энергии, чем Солнце. А его размер можно сравнить с размером Солнечной системы.

Расстояние до квазаров исчисляются миллиардами световых лет. Для них характерно красное смещение, то есть эти объекты удаляются от Земли. Причем скорость этого удаления достигает фантастических показателей. Ученые предполагают, что скорость квазара 3С196- 200 тыс. км/с (это 2/3 скорости света), а расстояние с ним составляет 12 млрд. световых лет. Для сравнения максимальная скорость движения галактических систем всего несколько десятков тыс. км/с.

Еще одна интересная особенность квазаров – их переменность. Они постоянно меняют свою светимость, что совершенно нехарактерно для галактик. Был зафиксирован случай, когда блеск объекта за один час сменился 25 раз. Исходя из последних наблюдений, выяснилось, что многие квазары находятся около центров огромных эллиптических галактик.

Самый первый квазар был открыт в 1960 г благодаря Мэтью Сэндиджу. Он получил название 3с273. В современном мире квазары во Вселенной определяют по красному смещению их спектра. Если обнаружено такое смещение и при этом объект выделяет огромное количество энергии, его смело начинают именовать квазаром. Сейчас в космическом пространстве их обнаружено около 2-х тысяч. Эти космические объекты изучаются с помощью телескопа Хаббла. Расстояние между Землей и ближайшим квазаром составляет 800 млн. световых лет.

Вид квазара в телескопе Источник

Понятие темной энергии

В астрономии понятие темное энергии включает в себя энергию (существующую в теории), которая была введена в математическую модель Вселенной, чтобы объяснить ее расширение с ускорением. Ученые предполагают, что эта энергия не способна собираться в сгустки (в отличие от темной материи), а равномерно распределяется по всем просторам Вселенной. Темная энергия присутствует в галактиках, в галактических скоплениях, а также за их пределами. Интересным является тот факт, что она действует против гравитационных сил, то есть испытывает антигравитацию.

С помощью современных астрономических технологий ученые способны не только измерить скорость расширения Вселенной, но и проанализировать, как этот процесс изменялся со временем. Дело в том, что ускорение расширения Вселенной только растет, что позволяет говорить об антигравитационных силах. Если бы в космическом пространстве гравитация была стандартной, то со временем отдаление галактик друг от друга замедлялось бы.

К сожалению, на сегодняшний день не существует возможности в земных условиях экспериментально исследовать темную энергию. Но это не означает, что в будущем человечество не сможет объяснить природу данного явления или выяснить другие причины, способствующие такому быстрому ускорению расширения Вселенной.

Благодаря знаниям, полученным еще в школе, мы понимаем, что видим над собой отдельные звезды, подобные нашему Солнцу, целые звездные системы, нашу Галактику, Вселенную, в конце концов. Однако, несмотря на достаточно высокий уровень образованности современного человека, многие не совсем правильно понимают, чем отличается галактика от вселенной. Давайте попробуем разобраться с этим вопросом, тем более он совершенно несложен.

Галактика, наш звездный дом

Скопления звездных систем, связанных между собой силами гравитации, называют галактикой. Это самое примитивное описание данного явления, но в то же время наиболее точно отражающее его сущность. Галактики могут быть не очень большими, состоящими из нескольких миллиардов светил, но бывают и гигантскими монстрами, включающими в себя триллионы звезд.

В качестве примера можно привести карликовую галактику Малое Магелланово облако (1,5 миллиарда звезд) и мегаобразование – спиральную галактику с безликим названием NGC 6872. Точное количество звезд подсчитать в ней затруднительно из-за гигантских размеров, но то, что счет идет на триллионы, не вызывает сомнения.

Чтобы более наглядно представить себе необозримость этого монстра, можно сравнить ее с нашей большой космической родиной – Млечным Путем (в этой галактике находится Солнечная система):

размер Млечного Пути составляет 100-120 тыс. световых лет в диаметре и он тоже считается далеко не маленьким образованием;
облет галактики NGC 6872 по такому же маршруту займет ни много ни мало 500 тыс. световых лет.

Кстати, многие галактики также связаны между собой гравитацией и живут (вращаются) в едином ритме. В нашем скоплении галактик кроме нас присутствуют Андромеда (диаметр 200 тыс. световых лет), галактики Треугольника (50 тыс. световых лет) и еще ряд спутниковых образований, так называемых карликовых галактик.

Итак, с галактиками немного разобрались. Теперь, чтобы понять, в чем отличие галактики от вселенной, следует поговорить о самой вселенной.

Вселенная… Непостижимая бездна

Коротко: вселенная – это безграничный объем пространства, заполненный звездами, звездными системами, галактиками, черными дырами, пустотой и т. д. И, вполне возможно, в ней есть еще много различных объектов, явлений, о которых современная наука даже не подозревает. Все это многообразие находится в постоянном движении и живет своей, иногда непостижимой для нас жизнью.

Когда смотришь на ночное небо, кажется, что оно просто напичкано звездами. Снимки, сделанные с помощью самого мощного телескопа в мире Хаббла, как будто подтверждают это впечатление. Да и последние исследования астрономов показывают, что во вселенной существуют как минимум 100-200 миллиардов галактик, а по некоторым данным – более 500 млрд. Однако на деле все эти звездные скопления бесконечно одиноки в безграничной вселенной. Зачастую их разделяют такие огромные расстояния, что человеческий разум просто не в силах себе их представить.

Сравнение

Теперь сведем воедино все, что мы узнали из предыдущего материала. Попытаемся определить различия между этими двумя объектами. Их немного, но они достаточно существенны.

Таблица

Галактика - это большое скопление звёзд, межзвёздного газа и пыли, которые удерживаются своей собственной гравитацией. Очень большое скопление: например, в нашей галактике Млечный путь содержится около триллиона звёзд (это миллион миллионов). В фантастических фильмах и книгах галактики изображаются в виде ярких туманностей, но на самом деле это не так: из-за огромных размеров расстояния между звёздами в галактиках очень большие, поэтому они на самом деле очень тусклые. Даже свет от своей собственной галактики, внутри которой мы находимся, можно увидеть только в тёмную безлунную ночь вдалеке от городов в виде слабо заметной полосы (она имеет форму диска, а мы находимся внутри неё и видим её в виде кольца, опоясывающего небесную сферу пополам).

Вселенная же - это весь мир, включая все галактики и вообще всё, что существует. И она так велика, что только в видимой области вселенной наблюдается много миллиардов галактик, очень далёких и не очень.

Проще всего начать со Вселенной. Так называют вообще всё пространство, окружающее нас. Любой существующий материальный объект является частью Вселенной. Именно поэтому чаще всего это слово пишут с большой буквы. Вся деятельность астрономов по своей сути сводится к изучению Вселенной.

Галактика – это всего лишь один из объектов Вселенной, представляющий собой множество звезд, которые вращаются вокруг единого центра. Все галактики огромны по земным меркам, хотя разброс их размеров крайне велик. Самая маленькая известная галактика имеет диаметр порядка 1000 св. лет и содержит около 1000 звезд. Диаметр крупнейших галактик, содержащих 100 трлн звезд, доходит до 6 млн св. лет.

В наблюдаемой нами части Вселенной находится около 2 трлн галактик. Стоит отметить, что людям неизвестен истинный размер Вселенной. Мы можем наблюдать область диаметром около 46 млрд св. лет (это так называемая Метагалактика), но что находится за ее пределами, человечеству неизвестно.

Часто люди путают понятие галактики и Вселенной, и на то есть исторические причины. Долгое время астрономы полагали, что есть только одна галактика, Млечный Путь, и все объекты, видимые на небе, являются его частью. Наблюдаемые на тот момент галактики считали туманностями, входящими в состав Млечного Пути. Предполагалось, что в этих туманностях формируются новые планетные системы, наподобие Солнечной системы. Лишь в 20-х годах XX в. Эдвин Хаббл смог измерить расстояние до туманности Андромеды, которое оказалось равным 2,5 млн св. годам. Это однозначно указывало, что она находится вне границ Млечного Пути и является огромным скоплением звезд. Это открытие перевернуло представление людей о том, насколько огромной является Вселенная.

Галактика — это совокупность всех звёзд, звёздной пыли, газов, космических лучей, тёмной материи.

Галактики находятся во Вселенной.

Наша галактика — Млечный путь. Мы называем её нашей, потому что планета Земля находится именно там.

Галактики, в свою очередь, состоят из систем. В галактике Млечный путь размещена Солнечная система.

Солнечная система состоит из 8 планет (Земля — одна из них), которые вращаются вокруг Солнца. Помимо планет и Солнца, она включает в себя ещё и спутники и различные малые тела (кометы, космическую пыль, метеорные тела).

Во Вселенной много миллиардов галактик. Посмотрев на небо, мы можем увидеть только четыре из них: Млечный путь, Туманность Андромеды, Большое Магелланово облако и Малое Магелланово облако.

Одна из галактик, которую можно увидеть с Земли собственными глазами, — Туманность Андромеды.

Млечный путь называют также просто Галактикой. Для отличия от других галактик во Вселенной, когда речь идёт о Млечном пути, мы употребляем слово с заглавной буквы — Галактика.

Виды галактик

Американский астроном Эдвин Хаббл изучал Вселенную. Именно он предложил разделить галактики по видам в зависимости от их формы.

эллиптические,
спиральные (обычные и пересечённые),
неправильные,
линзообразные.

Астроном и космолог Эдвин Хаббл (1889–1953). Помимо классификации галактик, он открыл также, что Вселенная расширяется.

Галактика Млечный путь

Галактика Млечный путь, в которой находятся Солнце и Земля.

Млечный путь — спиральная галактика.

В этой галактике находится Солнце, наша планета Земля и другие планеты. Они вращаются вокруг Солнца и образуют Солнечную систему.

Помимо Солнечной системы, в галактике есть более 200 миллионов звёзд, межзвёздных пыли и газа.

Размеры и строение галактики

Строение Млечного пути сравнивают с диском.

Галактика состоит из гало сферической формы (а это тёмная материя, звёзды и газ вместе). В центре находится чёрная дыра. Она растянулась на 100 000 световых лет (диаметр).

Как увидеть?

Млечный путь можно увидеть невооружённым глазом. Лучше всего его видно ночью, когда на небе нет облаков.

Особенно повезло жителям Южной части Земного шара. Галактику можно рассмотреть, находясь в Бразилии, Парагвае, на севере Аргентины, в ЮАР, Намибии, на юге Мадагаскара, а также в Центральной и Южной Австралии.

Узнайте про каждое Созвездие нашей Галактики.

Кто открыл Млечный путь?

Млечный путь наблюдали и использовали для навигации ещё древние греки и римляне.

Первым учёным, который представил доказательства строения нашей галактики, был итальянский астроном Галилео Галилей. В 1610 году с помощью телескопа он доказал, что Млечный путь состоит из множества звёзд.

А Эдвин Хаббл намного позже (в начале 20 века) открыл, что Млечный путь — это целая галактика.

Почему так называется?

По легенде смертная женщина Алкмена родила сына от Зевса, которого назвали Гераклом.

Богиню и жену Зевса Геру обуяла ревность, и она невзлюбила ребёнка.

С помощью хитрости богиня Афина (а по другой версии Гермес) заставили Геру накормить Геркулеса своим молоком.

Но Гера, узнав, что это за ребёнок, оттолкнула его. Пролитое молоко богини и образовало Млечный путь.

Узнайте больше про нашу Солнечную систему.

Чем галактика отличается от Вселенной?

Вселенная состоит из галактик.

Тех, которые мы можем увидеть своими глазами, — четыре: Млечный путь, Туманность Андромеды, Большое Магелланово облако и Малое Магелланово облако.

Но учёные насчитывают около 100 миллионов галактик. Но так как нам видна не вся Вселенная, то их может быть гораздо больше.

К тому же галактики не считали вручную. Эта цифра примерная.

Учёные определили количество галактик в одной части Вселенной. А потом вывели их среднее число во всей Вселенной.

Читайте также: