План урока эволюция вселенной

Обновлено: 07.07.2024

- Какие наблюдения подтверждают теорию большого взрыва?

Глоссарий по теме:

Космология – наука, изучающая происхождение и эволюцию Вселенной как единого целого.

Красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону.

Закон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) — космологический закон, описывающий расширение Вселенной и связывающий скорость взаимного удаления галактик с расстоянием между ними.

Большой взрыв - общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной.

Реликтовое излучение (лат. relictum — остаток) — тепловое излучение, равномерно заполняющее Вселенную.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 222 – 224.
Капица П. Л. Эксперимент, Теория, Практика. – М.: 1991. - с.50-65.
Хокинг Краткая история времени. От Большого взрыва до чёрных дыр. –М.: АСТ, 2017: с.49 – 68, 139 – 170.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

В 1929 году, исследуя взаимозависимость между разделяющими галактиками расстояниями и их относительными скоростями, американский астроном Эдвин Хаббл на уровне статистической закономерности смог установить численное соотношение, связывающее скорость взаимного удаления галактик с расстоянием между ними. Эта закономерность получила название закон Хаббла: скорость относительного удаления галактик (v) пропорциональна расстоянию между ними (r), т.е. v = Hr, где Н – коэффициент пропорциональности или постоянная Хаббла. По уточненным на 2010 г. данным Н ≈ 70, 4 (км/с) / Мпк, т.е. две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк ≈ 3∙10 19 км, в среднем удаляются примерно со скоростью 70,4 км/с.

Основой для понимания закона Хаббла является эффект Доплера, описывающий изменение длины волны света движущегося объекта (в данном случае звезды и галактики) по отношения к наблюдателю. Суть этого эффекта состоит в следующем: когда происходит сближение источника света и наблюдателя, изменение частоты и соответственно длины волны света движущегося объекта в спектре источника смещаются в сторону коротких волн (фиолетовое смещение), когда источник света и наблюдатель отдаляются друг от друга — спектральные линии смещаются в сторону длинных волн (красное смещение). Изучая спектры галактик, Хаббл обнаружил, что линии поглощения в этих спектрах существенно смещены по длине волны в красную сторону. Это позволило ученому сделать вывод о том, что почти все галактики удаляются от нас, а разбегание галактик может быть объяснено расширением всей Вселенной. Таким образом, в 1929 году Хаббл впервые установил нестационарность Вселенной.

Наблюдаемое расширение Вселенной можно трактовать как следствие первоначального Большого взрыва, произошедшего в начале существования нашей Вселенной. Теория большого взрыва строится на том, что материя и энергия, из которых состоит все сущее во Вселенной, ранее находилось в состоянии, характеризующемся крайне высокой температурой (Т > 10 30 К), плотностью (ρ > 10 93 г/см 3 ) и давлением. Все из чего на данный момент состоит Вселенная, заключалось в микроскопически малой частице, которая в какой-то момент пришла в нестабильное состояние. В результате этого примерно 13,7 миллиардов лет назад произошел Большой взрыв, после которого началось быстрое расширение Вселенной. Это привело к ее охлаждению до такой температуры, что энергия начала превращение в первые субатомные частицы, которые только через несколько тысяч лет объединились в первые атомы. Примерно после первого миллиона лет атомы двух самых легких элементов, водорода и гелия, стали стабильными. Под действием сил притяжения начали концентрироваться облака материи. В результате сформировались галактики, звезды первого поколения, состоящих в основном из водорода и гелия. Формирование более тяжелых химических элементов происходило в недрах звезд. Звезды эволюционировали, образовывались сверхновые, в результате этого появлялись более тяжелые элементы. Они формировали звезды второго поколения, содержащие азот, кислород, неон и др. Параллельно образуются планетарные системы. Примером звезды второго поколения может служить Солнце, ее примерный возраст 7–10 млрд лет. А возраст Солнечной системы оценивается примерно в 5,5 млрд. лет.

Подтверждением модели Большого взрыва в 1965 г. послужило исследование американских радиоастрономов А. Пензиас и Р. Вильсон. Они обнаружили радиоизлучения Вселенной, идущие равномерно по всем направления с температурой около 2,7 К и не имеющие источника. Это излучение, названное реликтовым, интерпретируют как остаточное излучение ранней горячей Вселенной. Реликтовое излучение – это самое древнее излучение, которое наблюдается во Вселенной и оно может рассказать о сценарии Большого взрыва.

Для воссоздания первых секунд существования Вселенной в Швейцарии построен ускоритель элементарных частиц – Большой адронный коллайдер. Таких ускорителей в истории физики ещё не бывало. CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire) - это самый большой в мире экспериментальный комплекс, длиной в 27 км. В его проектах принимает участие несколько тысяч исследователей и ученых из 80 стран мира. Именно он позволил открыть знаменитый бозон Хиггса – квант поля, придающего элементарным частицам массу; установить рекордную температуру, когда-либо созданную человеком (примерно 5,5 триллионов градусов Цельсия) и еще много открытий из области физики высоких энергий.

Совместные международные проекты и программы осуществляются и при исследовании и использовании космического пространства. Они охватывают самые разные сферы космической деятельности: создание образцов космической техники, совместные пилотируемые полеты, проведение научных исследований, использование результатов космической деятельности и других глобальных космических проектов, обеспечивающих устойчивое развитие человечества.

Выводы: Вселенная как система представляет собой единство многообразия иерархически расположенных объектов. Основные структурные элементы Вселенной – галактики, в состав которых входят звездные системы, газовые и пылевые туманности, планетные системы.

Вселенная согласно современным представлениям не стационарна, она эволюционирует. Наблюдается ускоренное расширение Вселенной. Химические элементы синтезировались в ходе эволюции Вселенной и космических объектов, прежде всего звезд.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1: Установите соответствие между названием и его описанием

зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга

Б. Реликтовое излучение

космологический закон, описывающий расширение Вселенной и связывающий скорость взаимного удаления галактик с расстоянием между ними

В. Эффект Доплера

тепловое излучение, равномерно заполняющее Вселенную.

Правильный ответ: А.2; Б.1; В.3

Подсказка: Воспользуйтесь глоссарием по теме урока

Задание 2. За единицу измерения расстояний между небесными телами за пределами Солнечной системы принимают парсек (пк).

1 пк = 3,08567758128 ∙1013 километр

Данная единица измерения не только выполняет практическую функцию, но и добавляет удобства астрономам. Гораздо проще сказать, что расстояние от Солнца до ближайшей звезды равно 1,3 парсека, чем _________ триллионов километров. Сделайте вычисления и заполните пропуск в тексте (ответ запишите с точностью до десятитысячных)

Правильный вариант: 40,1138.

Подсказка: 1 пк = 30, 8568 триллионов километров

Примечание: Проксима Центавра - красный карлик, относящийся к звёздной системе Альфа Центавра, ближайшая к Земле звезда после Солнца.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

План-конспект урока по астрономии в 11 классе

Тема урока: Строение и эволюция Вселенной

Тип урока : изучение и первичное закрепление новых знаний о строении и эволюции Вселенной

Развивающие задачи урока :Развитие творческих способностей обучающихся

Воспитательные задачи урока:

Формирование активного отношения у изучению материала

Содействие формированию мировоззренческой идеи о познаваемости мира. .

Изучение нового материала

Закрепление новых знаний

Организационный момент.

Опрос домашнего задания

Новые знания о Солнечной системе

Изучение нового материала

Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начинается и где заканчивается Вселенная? Когда она возникла и из чего состоит? Что способствовало ее образованию? Где границы ее познания?

Можно задать еще множество подобных вопросов, касающихся Вселенной, но если вопрос задается, а ответ на него не звучит, значит, он еще не найден. Получается, что о Вселенной мы, грубо говоря, ничего не знаем.

Изучение Вселенной, даже только известной нам ее части, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды целых поколений.

Вселенная - это все существующее. Она бесконечна во времени и пространстве, хотя каждая ее частичка имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве. Вселенная состоит из мельчайших пылинок и атомов, огромных скоплений вещества и звездных миров и систем. Существует научная дисциплина, которая представляет собой учение об общих закономерностях строения Вселенной, и называется она космологией.

Вселенная состоит из многочисленных звезд, объединенных в гигантские звездные системы, которые называются галактиками. Наше Солнце также является рядовой звездой, входит в состав нашей Галактики, которая, в свою очередь, включена в Местное скопление галактик.

В Галактике насчитывается около 1012 (триллиона) звезд. Млечный Путь, который мы видим на ночном небе в виде серебристой полосы рассыпанных звезд, составляет основную часть нашей Галактики. Млечный Путь наиболее яркий в созвездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд, менее яркий - в противоположной части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что Солнечная система находится не в центре Галактики, который виден от нас в направлении созвездия Стрельца.

Если смотреть на нашу Галактику сбоку, она по форме напоминает линзу или чечевицу. Размеры Галактики были вычислены по звездам, которые видны на больших расстояниях - цефеиды и горячие гиганты. Диаметр Галактики составил около 3000 пк (парсек (пк) - расстояние, с которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1"; 1 парсек - 3,26 светового года - 206265 а. е. = 3-1013 км) или 100 000 световых лет (световой год - расстояние, пройденное светом в течение года). Четкой границы у нашей Галактики нет, потому что звездная плотность постепенно сходит на нет.

В центре Галактики расположено ядро, состоящее из гигантского и уплотненного скопления звезд (красных гигантов и короткопериодических цефеид), диаметром 1000—2000 пк. Ядро практически невозможно наблюдать из-за того, что оно почти полностью скрыто плотной завесой облаков. Оно находится от нас на расстоянии 30 000 световых лет в направлении созвездия Стрельца. Звезды, а особенно сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодое население Галактики. Они располагается дальше от центра, и образуют сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Масса нашей Галактики приблизительно равняется 240" масс Солнца, при том, что масса Солнца равна 2-1030 кг. Около 1/1000 ее массы заключена в межзвездном газе и пыли.

В 1944 г. московский астроном В. В. Кукарин пришел к заключению, что Галактика имеет спиральную структуру, причем мы находимся между двумя спиральными ветвями, в месте, бедном звездами. Наблюдения ученого подтверждаются тем, что в некоторых местах на небе невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.

Существует два вида звездных скоплений: рассеянные и шаровые. Рассеянные скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и сверхгигантов со слабой концентрацией к центру. Шаровые же скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и красных гигантов, с сильной концентрацией звезд к центру. Иногда они содержат периодические цефеиды. Примером рассеянных скоплений служат скопления Гиады и Плеяды в созвездии Тельца. Шаровые скопления намного превосходят по размерам рассеянные скопления. Известно более 100 шаровых и несколько сотен рассеянных скоплений.

В состав галактик входят также межзвездный газ и пылевидные частицы, представляющие собой рассеянное вещество, которое и образует туманности. Так, к примеру, разновидностями туманностей являются газопылевая туманность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность Конская Голова. Расстояние до туманности в созвездии Ориона равно 500 пк, диаметр центральной части туманности - 6 пк, масса приблизительно в 100 раз больше массы Солнца. Туманности бывают диффузными (клочковатой формы) и планетарными. Туманности, как правило, освещаются близлежащими звездами.

Галактики различны по своему внешнему виду.

Эллиптические галактики внешне невыразительные, переходящие от круглых форм к эллиптическим. Ядро галактики — плотная конденсация в центре — является характерной деталью почти всех галактик. Галактики класса Е имеют яркое звездообразное ядро в центре. Эллиптические галактики построены из красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд ие очень высокой светимости.

Спиральные галактики представляют собой пример динамики формы, из центрального ядра выходят красивые ветви, как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывающие на мощное и стремительное движение. Спиральные галактики поражают своим многообразием форм и рисунков ветвей, поэтому Хаббл, классифицируя спирали по характеру их ветвей, различал группы Sa, Sb и Sc. У галактик класса S имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающиеся симметрично и теряющиеся в противоположных областях периферии. По мере перехода к более поздним спиралям ядро системы уменьшается за счет роста ветвей, которые все больше и больше раскручиваются, пока центральная область не сжимается в звездообразную точку, а все остальное составляют спиральные ветви. Известны галактики, имеющие более двух спиральных ветвей, в некоторых случаях одна спираль значительно более развита, чем вторая. В спиральной галактике центральная система может быть более или менее сжата, например, особенно заметно сжатие в NGC 5494.

Галактики неправильной формы Вышеперечисленные классы галактик имеют определенный характер рисунка, но довольно часто (2—3%) встречаются галактики неправильной формы. Неправильная форма галактик, вероятнее всего, говорит о молодом возрасте звезд или о том, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи. Возможно и то, что галактика потеряла свою форму из-за тесного взаимодействия с другой галактикой. По крайней мере, теперь мы знаем, что все они принадлежат к галактикам типа Магеллановых облаков. Существует деление неправильных галактик на два типа. Тип I имеет крайне неровные края, низкую поверхность и яркость. Тип II также имеет неровные края, но при этом обнаруживаются абсолютно эллиптические очертания, он характеризуется сравнительно высокой поверхностью, яркостью и сложностью неправильной структуры (NGC 5204).

Невооруженным глазом можно наблюдать всего лишь 3 галактики: Большое Магелланово облако (БМО), Малое Магелланово облако (ММО) и туманность Андромеды. Если наблюдать Магеллановы облака сбоку, можно отметить, что они очень уплощенные. Но когда они видны с полюса или почти с полюса, наблюдается очень слабая концентрация, или же она вообще отсутствует. Получается, что если бы эти системы имели другую форму, такая концентрация наблюдалась бы, поэтому эти галактики представляют собой плоские системы.

Как выяснил в 1914 г. американский астроном Слайфер, галактики вращаются. Как показали теоретические исследования, вращающаяся звездная система по истечении некоторого срока принимает форму шара, это подтверждается примером шаровых скоплений, которые имеют шарообразную форму и вращаются. Известно также, что если звездная система сплюснута, то она тоже вращается. Следовательно, должны вращаться и эллиптические галактики, за исключением тех, которые шарообразны и не имеют сжатия. Вращение происходит вокруг оси, которая перпендикулярна главной плоскости симметрии. Галактика сжата вдоль оси своего вращения.

Галактики кроме своих форм отличаются друг от друга и степенью светимости . Наиболее яркие из них называют радиогалактиками. Галактика Лебедь 1 является этому ярким примером. Лебедь I - слабая двойная галактика с очень плотно расположенными друг к другу компонентами, являющимися мощнейшим дискретным источником, она испускает большой поток радиоизлучения.

Несколько ярких галактик, входящих в каталог NGC, также относятся к разряду радиогалактик, так как их радиоизлучение настолько же сильное, но оно значительно уступает по энергии световому. Многие из этих галактик являются двойными.

В 1963 г. английские и австралийские астрономы, используя интерференционный метод, определили с большой точностью положение большого числа дискретных источников радиоизлучения и определили некоторые угловые размеры радиоисточников. Так, диаметры большинства из них составляли минуты или десятки секунд дуги, но у некоторых — меньше секунды дуги. Заметим, что их поток радиоизлучения не уступал дискретным источникам, превышающим первых по площади излучения в десятки тысяч раз. Источники радиоизлучения назвали квазарами, хотя сам источник энергии до сих пор не ясен. Масса квазаров разнообразна, может достигать миллиона солнечных масс.

Теоретическое моделирование Вселенной играет важную роль в выяснении ее прошлого и будущего. Так, А. А. Фридман предположил, что довольно большая часть Вселенной не находится в состоянии равновесия, ее материя либо расширяется, либо сжимается. В начале XX в. в спектрах далеких галактик было обнаружено красное смещение. Хаббл объяснил это явление разбеганием звездных систем. Явление красного смещения наблюдается в спектрах почти всех галактик, кроме нескольких ближайших к нашей. И чем дальше от нас галактика, тем больше сдвиг линий в ее спектре, то есть все звездные системы удаляются от нас с огромными скоростями, более далекие галактики двигаются с большими скоростями. А после того, как эффект красного смещения был обнаружен и в радиодиапазоне, то не осталось никаких сомнений в том, что наблюдаемая Вселенная расширяется. В настоящее время известны галактики, удаляющиеся от нас со скоростью 0,46 скорости света, а сверхзвезды и квазары — 0,85 скорости света. Причину расширения и движения можно объяснить тем, что на галактики постоянно действует какая-то сила. Предположительно, в прошлом во Вселенной произошел взрыв из-за образования сверхплотного состояния материи. Взрыв послужил началом расширения Вселенной.

Существует несколько теорий эволюции Вселенной . , например

Теория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Вселенной не будет продолжаться вечно, так как его остановит гравитация. Пока же наша Вселенная расширяется в течение 18 млрд. лет со времени взрыва. В будущем расширение полностью замедлится и произойдет остановка, а затем она начнет сжиматься до тех пор, пока вещество вновь не сожмется и не произойдет новый взрыв.

Теория стационарного взрыва предполагает, что Вселенная бесконечна. Она постоянно пребывает в одном и том же состоянии, так как все время идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющихся галактик. Но тогда есть опасения, что если Вселенная, начало которой положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она постепенно охладится и совсем угаснет.

Так как Метагалактика является частью видимой Вселенной, то, соответственно, она тоже перенесла колоссальный взрыв. С помощью сложнейшего оборудования ученые сделали расчеты и выяснили, что до расширения Метагалактики вещество состояло из элементарных частиц (нуклонов) и их античастиц. По мере расширения изменился (наряду с температурой и плотностью) состав вещества, в котором образовались электромагнитные кванты с высокой долей излучения.

Ученые пришли к выводу, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно увеличивается, то есть галактики не разлетаются во все стороны от нашей, а происходит взаимное удаление всех галактик. Следовательно, Метагалактика не стационарна, значит, она меняется, а отсюда вывод: она эволюционирует. Расширение Метагалактики проявляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик. Интересно то, что Метагалактика не имеет центра, от которого удаляются галактики.

Пока, конечно, ни одна из этих теорией но доказана, но будем надеяться, что в будущем они найдут свое подтверждение.

Тема урока: Строение Вселенной. Эволюция Вселенной.

Дата урока ___________

узнать об общем строении нашей Галактике и других галактик; познакомиться с древними процессами, которые происходят в центральных участках галактик; изучить методы определения расстояний до галактик; определить приблизительный возраст Вселенной; рассмотреть главные модели эволюции Вселенной.

Тип урока: комбинированный.

Пособия: карта звездного неба, фотографии галактик, презентации.

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний учащихся.

III. Объяснение нового материала:

1) Строение нашей Галактики.

2) Галактики.

3) Распределение галактик в пространстве.

4) Модели развития Вселенной.

IV. Закрепление материала.

V. Подведение итогов урока.

I. Организационный момент

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель зачитывает отрывок:

…Сириус, дерзкий сапфир, синим горящим огнем,

Альдебарана рубин, алмазная цепь Ориона

И уходящий в моря призрак сребристый – Арго.

Эти строки Иван Бунин посвятил звездам.

После оглашения целей урока предлагается ответить на вопросы по темам, полученным ими раньше на уроках природоведения, физики и астрономии, о природе Солнца.

В ходе опроса напомнить основные методы астрономических исследований и формулы, которые позволяют вычислять основные характеристики космических объектов.

III. Актуализация знаний учащихся:

1. Что такое космическая система? Какие космические системы вы знаете? Какие характеристики и свойства они имеют?

2. По каким признакам классифицируются известные вам космические системы?

4. Что вы знаете о нашей Галактике? Какие ее размеры? Форма? Какие космические объекты ходят в ее состав?

5. Существуют ли во Вселенной другие галактики? Что вы о них знаете?

IV. Изучение нового материала

- как легче и точнее составить план вашего города: наблюдая с окна одного дома или по данным аэросъёмки?

Учащиеся должны понимать, что Галактика является гравитационно- связанной космической системой: силы притяжения играют решающую роль в ее существовании и наряду с силами инерции и силами электромагнитной природы определяют структуру и основные свойства Галактики.

1) Наша Галактика

Первым ученым, который предположил, что Млечный Путь состоит из отдаленных звезд, был Демокрит. Основываясь на результатах своих подсчетов, Вильям Гершель в 18 столетии сделал попытку определить размеры Галактики. Он доказал, что наша звездная система имеет конечные размеры и создает своего рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она тянется на расстояние не больше 850 единиц, а в перпендикулярном направлении – 200 единиц, если за единицу принять расстояние до Сириуса. По современной шкале расстояний это отвечает 7300x1700 световых лет.

Эта оценка в целом отображает структуру Млечного Пути, хотя она не совсем точная. Дело в том, что кроме звезд, в состав диска галактики входят численные газопылевые облака, которые ослабляют свет отдаленных звезд. Исследователи Галактики не знали о поглощающем веществе и считали, что они видят все звезды. Реальные размеры Галактики были установлены только в 20 столетии. Оказалось, что она является более плоским образованием, чем предполагали раньше. На вид Галактика напоминает зерно чечевицы с утолщением посредине.

Так, в 40-х годах 20 столетия, наблюдая галактику М31, более известную как туманность Андромеды, немецкий астроном Вальтер Бааде отметил, что плоский линзообразный диск этой огромной галактики погружен в более разряженное звездное облако сферической формы – гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу галактику, Бааде предположил, что подобную структуру имеет и Млечный Путь. Звезды галактического диска были названы населением I типа, а звезды гало – населением II типа.

Наша Галактика – спиральная система массой от 2۰10 11 до 8,5۰10 11 – 11,5۰10 11 М○, радиусом около 1,5۰10 4 – 2۰10 4 пк и светимостью 2۰10 10 - 4۰10 10 L○. Галактика состоит из 150-200 млрд звезд и бесчисленным количеством других космических объектов: более 6000 галактических молекулярных облаков, которые содержат в себе до 50% межзвездного газа, туманностей, планетных тел и других систем, нейтронных звезд, белых и коричневых карликов, черных дыр, космической пыли и газа. Диск галактики пронизан великомасштабным магнитным полем, что удерживает частицы космических лучей и вынуждает их двигаться вдоль магнитных линий по винтообразным траекториям. 85-95 % массы Галактики сосредоточено в звездах, 5-15 % - в межзвездном диффузном газе. Массовая часть тяжелых элементов в химическом составе Галактики составляет 2 %. Возраст Галактики 14,4 1,3 млрд лет. Большая часть звезд Галактики образовалась более 9 млрд лет тому назад.

Основная часть звезд, которые составляют Галактику, наблюдаются с Земли как серебристо-белая полоса, пересекающая все небо, - Млечный Путь, в котором сливается свет миллиардов звезд.

Мы наблюдаем свою Галактику изнутри, что затрудняет определение ее формы, структуры и некоторых физических характеристик. Телескопическим наблюдениям доступно только 10 9 , т.е. до 1% всех звезд Галактики.

Ядро галактики наблюдается в созвездии Стрельца (α = 17 h 38 m , δ = - 30 0 ), занимая часть созвездия Щита, Скорпиона и Змееносца. Ядро полностью скрыто за мощными газопылевыми облаками общей массой 3۰10 8 М○ в 700 пк от центра Галактики, которые поглощают видимое, но пропускают радио- и инфракрасное излучение. При их отсутствии ядро Галактики было бы самым ярким после Солнца и Луны небесным светилом.

В центре ядра наблюдается уплотнение – керн. Всего в 400 световых годах от центра, в недрах газопылевой туманности Стрелец А прячется черная дыра массой около 4,6۰10 6 М○. В самом центре области, размерами менее 1 пк, предположительно очень густое скопление голубых сверхгигантов (до 50000 звезд).

Наша Галактика имеет перемычку – бар, с концов которой в 4000 пк от центра Галактики начинают закручиваться 3 спиральные рукава. Вблизи одного из них – рукава Ориона - находится Солнечная система. Период обращения Солнечной системы около центра Галактики составляет 195-220 млн лет.

2) Галактики

Галактики – пространственно отделенные, гравитационно-связанные системы космических тел, основными структурными элементами которых является от 10 6 до 10 23 звезд, которые содержат в себе до 95 % видимого галактического вещества, разные виды туманностей, планетные тела и космические объекты. Масса галактик от 10 26 до 10 43 кг, размерами от 10 3 , возраст – более 1,3 ۰10 10 лет.

Мир галактик очень разнообразен. Но уже в 1925 г. Хаббл осуществил первую и очень удачную попытку классифицировать галактики по внешнему виду, разделив их на три типа: эллиптические Е, спиральные S и неправильные Ir.

Эллиптические галактики имеют вид кругов или эллипсов, яркость которых плавно уменьшается от центра к краю. Их делят на 8 подтипов от Е0 (круговой объект) до Е7(объект существенно сплющен)

Спиральные галактики состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или ветвей. В обычных спиральных галактиках (тип S) ветви выходят непосредственно из ядра.

В спиральных галактиках с перемычкой (тип SВ) ядро пересекается вдоль диаметра поперечной полосой из звезд – перемычкой или баром, от концов которой начинаются спиральные рукава. В зависимости от степени развития рукавов галактики S и SВ делятся на подклассы Sа, Sb, и Sс. У галактик подкласса Sа спиралей почти не видно, тогда как у галактик подкласса Sс почти все вещество сосредоточено в спиральных рукавах.

Промежуточными между галактиками Е и S являются линзовидные галактики, яркость которых от центра к краю изменяется скачками.

К неправильным галактикам относятся галактики, не имеющие четко выраженного ядра и симметричной структуры.

Наша Галактика - пересеченная спиральная галактика класса SВа.

Ближайшая к нам спиральная галактика в северном полушарии неба – Туманность Андромеды. В южном полушарии наблюдаются две неправильные галактики – Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако.

Примерно 25 % изученных галактик – эллиптические, 50 % - спиральные, 20 % - линзовидные галактики и лишь 5 % - неправильные.

В отдельные группы галактик выделяются:

- компактные галактики, которые не превышают по своим размерам 3000 св. лет, и изолированные в пространстве звездные системы, которые имеют значительно меньшие размеры;

- активные галактики – имеют особенно яркие ядра, из которых вырывается светящийся газ, движущийся с огромной скоростью – тысячи километров в секунду.

В особый класс космических объектов следует выделить квазары – квазизвездные радиоисточники.

Расстояние до галактик определяют несколькими способами на основе наблюдений тех объектов, которые находятся в них:

б) звезд ярких голубых и красных гигантов и сверхгигантов – по фотометрической формуле

где – видимая звездная величина звезды, М – абсолютная звездная величина;

в) вспышек новых и сверхновых.

Расстояние до далеких галактик определяется по закону Хаббла

= = , где Н = 75 км/(с۰Мпк) – постоянная Хаббла

3) Распределение галактик в пространстве

Проведя тщательное исследование галактик, Хаббл в 1934 г. предположил, что подобных объектов на всей небесной сфере насчитывается около 5 млн. Сейчас принято считать, что галактик величиной до 30 m около 100 млрд.

Галактики очень редко бывают одиночными. Как правило, они расположены небольшими группами по несколько членов или входят в состав больших скоплений из сотен и тысяч галактик. Наша Галактика входит в состав так называемой Местной группы, которая содержит еще две большие спиральные галактики – Туманность Андромеды и галактику из созвездия Треугольника, а также более 20 карликовых и неправильных галактик, среди которых самые большие – Магеллановы облака.

Размеры скоплений галактик составляют несколько мегапарсек. В настоящее время известно сотни и тысячи звездных систем. Со многими скоплениями связаны мощные и протяженные источники рентгеновского излучения. Между скоплениями находится горячий газ очень малой плотности. В пространстве галактики распределены неравномерно. Области с повышенной плотностью чередуются с пустотами, в которых средняя плотность галактик значительно меньше.

В целом галактики и скопления галактик как бы располагаются на определенных поверхностях, напоминающих соты, охватывающие собой пустоты. Другими словами, распределение вещества во Вселенной имеет ячеистую структуру. А размеры пустот сравнимы с размерами сверхскоплений.

4) Модели развития Вселенной

Все представления о строении и возникновении Вселенной, которые были составлены к 20 –м годам XX в., можно считать теоретическими предположениями, так как информации полученной в результате наблюдений, было очень мало. И все же на основании этих данных вырисовывалась картина строения Вселенной. Возможны три варианта развития Вселенной: вселенная закрытая, открытая и пульсирующая. Все эти варианты объединяют одно утверждение: в какой-то момент времени (10 или 20 млрд лет тому назад) расстояние между соседними объектами Вселенной должно быть равно нулю. В этот момент, который называется Большим Взрывом, Вселенная представляла собой как бы точку с бесконечно большой плотностью (сингулярной). В этой точке все современные законы физики не применимы, а поэтому ее можно рассматривать как математический образ новой физической реальности. Теория Большого Взрыва говорит, что Вселенная возникла 18 млрд лет назад в результате большого взрыва. Все вещество в нашей современной Вселенной было сжато в первичное ядро – чрезвычайно горячую плотную точку, которая распалась вследствие сильного взрыва. Одновременно с излучением взрыв привел к выбрасыванию водорода, гелия и свободных электронов. Выброшенное в космос вещество расширялось и охлаждалось. Несколько млн лет спустя она сконденсировалась в галактики. Вселенная продолжала расширяться, и галактики продолжали отделяться друг от друга.

Следующая модель Вселенной – теория пульсирующей Вселенной - утверждает, что начало нашего мира положил Большой Взрыв, но расширение не будет продолжаться вечно. Гравитация его остановит. Согласно этой модели расширение будет замедляться до тех пор, пока не остановится, а затем Вселенная начнет сжиматься до точки. После этого произойдет новый Большой Взрыв.

Третья модель – теория стационарной Вселенной – утверждает, что мир не эволюционирует и не изменяется. Не было в прошлом начала, не будет в будущем конца.

Эволюционные теории предполагают, что Вселенная должна быть заполнена реликтовым излучением – слабым остатком излучения, которое сохранилось от Большого Взрыва. Первичное ядро, как бомба, которая взорвалась, во всех направлениях излучала мощные потоки коротких волн. Со временем это излучение должно было рассеяться, остыть и заполнить всю Вселенную. В наше время оно приходило бы на Землю в виде микроволн. Подобный микроволновый фон, который приходит со всех сторон, был зафиксирован в 1965 г., это открытие заставило засомневаться в правильности модели стационарной Вселенной. Наблюдения квазаров и определение плотности вещества во Вселенной дают дополнительные важные ключи для выбора первой эволюционной модели.

Если считать, что с момента Большого Взрыва до настоящего времени прошел один год, то можно составить календарь событий этого года:

1 января (0 ч 00мин00с) – Большой Взрыв

1 января (12.00) – образовались первые атомы

Март – образовались первые галактики

Апрель – образовалась наша Галактика

Июнь – процесс образования галактик завершился

Сентябрь – возникновение Солнца, солнечной системы

Октябрь – возникновение жизни

Ноябрь – микробиоты, возникновение фотосинтеза

Декабрь (1-5) – образование кислородной атмосферы

15 – первые многоклеточные

20 – возникновение бесхребетных

26 – первые динозавры

27 – первые млекопитающие

28 – первые птицы

29 – вымирание динозавров

30 – первые приматы

31 декабря (14 ч) – рамапитек

22ч30мин – первые люди

Новый год – 21 век.

V. Закрепление материала.

1. Нашу Галактику можно представить в виде

А. гигантского звездного шара Б. гигантской сплюснутой системы звезд

В. гигантской бесформенной совокупности звезд

Г. гигантского сплюснутого диска из звезд, газа и пыли, образующих спирали

2. Диаметр Галактики равен примерно

А. 0 пк Б. 100 000 св.лет В. 1 000 000 а.е. Г. 2۰10 6 св.лет

3. Где в Галактике расположено Солнце?

А. в центре Галактики Б. на периферии Галактики

В. на расстоянии 8 кпк от центра Г. на расстоянии 150 000 св.лет

4. Какой массивный объект находится в центре Галактики?

А. плотное скопление звезд Б. плотное газопылевое облако

В. массивная черная дыра

5. Наша Галактика

А. эллиптическая Б. неправильная В. спиральная г. активная

6. Красное смещение галактики равно 0,1. На каком расстоянии она находится?

7. Что указывает на расширение Вселенной?

А. красное смещение в спектрах далеких звезд Б. вращение галактик вокруг оси

В. черные дыры в ядрах галактик Г. наличие газа и пыли в спиральных рукавах

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель: Формирование представления о строении Вселенной и месте планеты Земля во Вселенной.

Образовательные

Воспитательные: способствовать воспитанию нравственных качеств, толерантного отношения ко всем жителям нашей планеты и ответственности за сохранность жизни на планете Земля.
Развивающие: способствовать повышению интереса к изучению дисциплины “Физика”, способствовать развитию логического мышления (анализу, обобщению полученных знаний).

I. Организационный момент.

Перед обучающимися определяются цели урока, освещается ход урока и конечные результаты его проведения.

II. Мотивация учебной деятельности.

Знания строения и эволюции Вселенной помогают осознать место каждого из нас в этом мире и ту ответственность, которая лежит на нас за сохранность жизни и нашей уникальной планеты для будущих поколений людей.

III. Актуализация знаний.

Какая называется ближайшая к планете Земля звезда? (Солнце)
Сколько планет в Солнечной системе? (Восемь)
Как называются планеты Солнечной системы? (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун)
Какое место по удалённости от Солнца занимает планета Земля в Солнечной системе? (Планета Земля – третья планета от Солнца)

IV. Изложение нового материала.

Слайды 3-5. Космология. Внесистемные единицы измерения. Возраст и размер Вселенной.

“Вселенная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Оно делится на две принципиально отличающиеся сущности: умозрительную (философскую) и материальную, доступную наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Следуя традиции, первую называют Вселенной, а вторую — астрономической Вселенной, или Метагалактикой”. [2] Сегодня мы познакомимся со строением астрономической Вселенной. И определим место нашей планеты Земля во Вселенной. “Вселенная является предметом исследования космологии”. [2]

Расстояния и массы объектов во Вселенной очень велики. Космология использует внесистемные единицы измерения. 1 световой год (1 св. г.) – расстояние, которое проходит свет за 1 год в вакууме – 9,5 * 10 15 м; 1 астрономическая единица (1 а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца (средний радиус земной орбиты) – 1,5 * 10 11 м; 1 парсек (1 пк) - расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный 1 а. е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1') – 3 * 10 16 м; 1 масса Солнца (1 М_o) – 2 * 10 30 кг.

Учёные определили возраст и размер Вселенной. Возраст Вселенной t=1,3 * 10 10 лет. Радиус Вселенной R=1,3 * 10 10 св.л.

Слайды 6-19. Галактики. Виды галактик. Скопления галактик.

В начале ХХ века стало очевидным, что почти всё видимое вещество во Вселенной сосредоточено в гигантских звёздно-газовых островах с характерным размером от нескольких кпк. Эти “острова” стали называть галактиками.

Галактики – это большие звёздные системы, в которых звёзды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звёзд. “Эта группа галактик называется Квинтет Стефана. Однако только четыре галактики из этой группы, расположенные в трехстах миллионах световых лет от нас, участвуют в космическом танце, то сближаясь, то удаляясь друг от друга. Лишнего найти довольно просто. Четыре взаимодействующие галактики имеют желтоватую окраску и искривленные петли и хвосты, форма которых обусловлена влиянием разрушительных приливных гравитационных сил. Голубоватая галактика, расположенная на картинке вверху слева, находится гораздо ближе остальных, всего в 40 миллионах световых лет от нас”. [3]

Существуют разные типы галактик: эллиптические, спиральные и неправильные.

Эллиптические галактики составляют примерно 25 % от общего числа галактик высокой светимости.

Эллиптические галактики имеют вид кругов или эллипсов, яркость плавно уменьшается от центра к периферии, не вращаются, в них мало газа и пыли, М 10 13 М_o . Перед вами эллиптическая галактика М87 в созвездии Девы.

Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу. В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Центральная часть диска, которая видна как вздутие, называется балджем. Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль. Плоская дискообразная форма объясняется вращением. Существует гипотеза, что во время образования галактики центробежные силы препятствуют сжатию протогалактического облака в направлении, перпендикулярном оси вращения. Газ концентрируется в некоторой плоскости – так образовались диски галактик.

Спиральные галактики состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или ветвей, ветви отходят непосредственно от ядра. Спиральные галактики вращаются, в них много газа и пыли, М 10 12 М_?

“Американское аэрокосмическое агентство НАСА завело собственный аккаунт в сети Instagram, где выкладываются фотографии с видами Земли и других уголков Вселенной. Потрясающие фотографии с телескопа Хаббл, самой известной Большой обсерватории НАСА, позволяют увидеть то, что никогда не было доступно человеческому глазу. Невиданные ранее далекие галактики и туманности, умирающие и рождающиеся звезды поражают воображение своим разнообразием, подталкивают к мечте о далеких путешествиях. Сказочные пейзажи из звездной пыли и газовых облаков открывают перед нами потрясающие по своей красоте загадочные явления”.[3] Перед вами одна из красивейших спиральных галактик в созвездии Волосы Вероники.

В 20-е гг. ХХ века стало ясно: спиральные туманности - это огромные звездные системы, похожие на нашу Галактику и удаленные от нее на миллионы световых лет. В 1924 году Хаббл и Ричи разложили на звёзды спиральные рукава туманностей в Андромеде и Треугольнике. Было установлено, что эти ”внегалактические туманности” в несколько раз дальше от нас, чем поперечник системы Млечного Пути. Эти системы стали по аналогии с нашей называть галактиками. “Средняя по размерам галактика M33 называется также галактикой в Треугольнике по имени созвездия, в котором она находится. Она примерно в 4 раза меньше по радиусу, чем наша галактика Млечный Путь и галактика Андромеды. M33 находится недалеко от Млечного Пути и её прекрасно видно в хороший бинокль”.[3]

“Галактика Андромеды — самая близкая к нашему Млечному Пути из гигантских галактик. Скорее всего, наша галактика выглядит примерно так же как и эта. Сотни миллиардов звезд, составляющих галактику Андромеды, вместе дают видимое диффузное свечение. Отдельные звезды на изображении являются в действительности звездами нашей Галактики, расположенными гораздо ближе удаленного объекта.”[3]

“При наблюдении звёздного неба вдали от крупных городов на нём в безлунную ночь хорошо видна широкая светящаяся полоса – Млечный путь. Млечный путь тянется серебристой полосой по обоим полушариям, замыкаясь в звёздное кольцо. Наблюдения установили, что все звёзды образуют огромную звёздную систему (галактику)”. [1] Галактика содержит две основных подсистемы, вложенные одна в другую: гало (её звёзды концентрируются к центру галактики) и звёздный диск (“две сложенные краями тарелки”). “Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь. Мы находимся внутри галактики, поэтому нам трудно представить её внешний вид, но во Вселенной есть много других похожих галактик и по ним мы можем судить о нашем Млечном пути”.[1] Галактика Млечный путь состоит из ядра, находящегося в центре галактики, и трёх спиральных рукавов.

“Исследования распределения звёзд, газа и пыли показали, что наш Млечный путь – галактика представляет собой плоскую систему, имеющую спиральную структуру”. [1] Размеры нашей галактики огромны. Диаметр диска галактики около 30 пк (100 000 св.л.); толщина – около 1 000 св. л.

В нашей галактике около 100 млрд. звёзд. Среднее расстояние между звёздами в галактике около 5 св. лет. Центр галактики расположен в созвездии Стрельца. “В настоящее время астрономы тщательно изучают центр нашей галактики. Наблюдения за движением отдельных звёзд около центра галактики показали, что там, в небольшой области с размерами, сравнимыми с размерами Солнечной системы, сосредоточена невидимая материя, масса которой превышает массу Солнца в 2 млн. раз. Это указывает на существование в центре галактики массивной чёрной дыры”. [1] Галактика Млечный путь вращается вокруг центра галактики. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает за 200 млн. лет.

Примерами неправильных галактик служат Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако – самые близкие к нам галактики, видимые невооружённым глазом в южном полушарии неба, вблизи Млечного пути. Эти две галактики являются спутниками нашей галактики.

У неправильных галактик отсутствует чётко выраженное ядро, нет вращательной симметрии, около половины вещества в них – межзвездный газ. При исследовании неба с помощью телескопов обнаружено множество галактик неправильной, клочковатой формы, похожих на Магеллановы Облака.

“В ядрах некоторых галактик происходят бурные процессы, такие галактики получили название активных галактик. В галактике М87 в созвездии Девы наблюдается выброс вещества со скоростью 3000 км/с, масса этого выброса составляет Эта галактика оказалась мощным источником радиоизлучения. Ещё более мощным источником радиоизлучения являются квазары. Квазары также являются мощными источниками инфракрасного, рентгеновского и гамма-излучения. А вот размеры квазаров оказались небольшими, около 1 а.е. Квазары не являются звездами; это яркие и очень активные ядра галактик, расположенные на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли”. [1] “В центре квазара находится сверхмассивная чёрная дыра, всасывающая в себя вещество — звезды, газ и пыль. Падая на чёрную дыру, материя формирует огромный диск, в котором разогревается от трения и действия приливных сил до гигантских температур”. [2] “На сайте “Хаббла” была опубликована, вероятно, одна из самых детальных фотографий квазара на сегодняшний день. Это один из самых известных квазаров 3C 273, который находится в созвездии Девы”. [3] Он стал первым открытым объектом такого рода; в начале 1960-х годов его обнаружил астроном Алан Сэндидж. “Квазар 3C 273 — самый яркий и один из самых близких квазаров: расстояние до него составляет примерно 2 миллиарда световых лет, а блеск позволяет увидеть его в любительский телескоп”. [3]

Галактики редко бывают одиночными. 90 % галактик концентрируются в скопления, в которые входят от десятков до нескольких тысяч членов. Средний диаметр скопления галактик 5 Мпк, среднее число галактик в скоплении – 130. “В Местную группу галактик, размеры которой 1,5 Мпк, входит наша Галактика, Галактика Андромеды M31, Галактика Треугольника M33, Большое Магелланово Облако (БМО), Малое Магелланово Облако (ММО) – всего 35 галактик, связанных взаимной гравитацией. Галактики Местной группы связаны общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс в созвездии Дева”. [1]

Слайды 21-23. Звёздные скопления.

В галактике каждая третья звезда – двойная, имеются системы из трех и более звезд. Известны и более сложные объекты – звездные скопления.

Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости. Перед вами звёздное скопление “Плеяды”. Голубая дымка, сопутствующая “Плеядам”, – рассеянная пыль, отражающая свет звезд.

Шаровые скопления – старейшие образования в нашей Галактике, их возраст от 10 до 15 миллиардов лет и сравним с возрастом Вселенной. Бедный химический состав и вытянутые орбиты, по которым они движутся в Галактике, говорят о том, что шаровые скопления образовались в эпоху формирования самой Галактики. Шаровые скопления сильно выделяются на звездном фоне благодаря значительному числу звезд и четкой сферической форме. Диаметр шаровых скоплений составляет от 20 до 100 пк. М= 104 106 М_?

Слайды 24-29. Межзвёздное вещество. Туманности.

Кроме звёзд, космических лучей (протонов, электронов, и ядер атомов химических элементов), которые движутся со скоростями, близкими к скорости света, в галактиках присутствует газ и пыль. Газ и пыль в галактике распределены очень не однородно. Помимо разреженных пылевых облаков, наблюдаются плотные тёмные облака пыли. Когда эти плотные облака освещены ярким звёздами, они отражают их свет, и тогда мы видим туманности.

“Команда Хаббла ежегодно выпускает сногсшибательную фотографию, чтобы отпраздновать годовщину запуска космического телескопа 24 апреля 1990 года. В 2013 году они представили миру фотографию известной туманности “Конская Голова”, которая находится в созвездии Ориона в 1500 световых годах от Земли”. [3]

“В яркой туманности Лагуна находится множество различных астрономических объектов. К особенно интересным объектам относятся яркое рассеянное звездное скопление и несколько активных областей звездообразования”.[3]

“Разноцветная Трёхраздельная туманность позволяет исследовать космические контрасты. Известная также как M20, она находится на расстоянии около 5 тысяч световых лет в богатом туманностями созвездии Стрельца. Размер туманности — около 40 св. л.”. [3]

“Пока неизвестно, что освещает эту туманность. Особенно загадочным представляется яркая дуга в форме перевернутой буквы V, которая очерчивает верхний край похожих на горы облаков межзвездной пыли, находящихся около центра картинки. Эта напоминающая призрак туманность включает небольшую область звездообразования, заполненную темной пылью. Она была впервые замечена на снимках, полученных спутником IRAS в инфракрасном свете в 1983 году. Здесь показано замечательное изображение, полученное космическим телескопом Хаббл. Хотя на нем и видно много новых деталей, причину возникновения яркой, четкой дуги установить не удалось”. [3]

Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы галактики. Её полная светимость составляет 30 % от светимости звёзд и полностью определяет излучение галактики в инфракрасном диапазоне. Температура пыли 15 25 К.

Слайды 30-33. Применение спектрального анализа. Красное смещение. Эффект Доплера. Закон Хаббла.

Свет галактик представляет собой суммарный свет миллиардов звёзд и газа. Для изучения физических свойств галактик астрономы используют методы спектрального анализа. Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектра. Астрономы используют метод спектрального анализа для определения химического состава объектов и их скорости движения.

В 1912 году Слайфер – американский астроном – обнаружил в спектрах далёких галактик смещение линий к красному концу. “Это явление было названо красным смещением. При этом отношение смещения спектральной линии к длине волны оказалось для всех линий одинаковым в спектре данной галактики. Отношение , где - длина волны спектральной линии, наблюдаемой в лаборатории, характеризует красное смещение”.[1]

“Общепринятая в настоящее время интерпретация этого явления связана с эффектом Доплера. Смещение спектральных линий к красному концу спектра вызвано движением (удалением) излучающего объекта (галактики) со скоростью v по направлению от наблюдателя. При малых красных смещениях (z) скорость галактики может быть найдена по формуле Доплера: , где c – скорость света в вакууме”.[1]

В 1929 году Хаббл установил, что вся система галактик расширяется. “По спектрам галактик установлено, что они “разбегаются” от нас со скоростью v, пропорциональной расстоянию до галактики:

v = H·r, где H = 2,4 * 10 -18 с -1 – постоянная Хаббла, r – расстояние до галактики (м)”. [1]

Слайды 34-38. Теория Большого взрыва. Критическая плотность вещества.

Появилась теория расширяющейся Вселенной, согласно которой наша Вселенная возникла из сверхплотного состояния в ходе грандиозного взрыва и её расширение продолжается и в наше время. Около 13 млрд. лет назад всё вещество Метагалактики было сосредоточено в небольшом объёме. Плотность вещества была очень высокой. Такое состояние вещества назвали “сингулярным”. Расширение в результате “взрыва” (“хлопка”) привело к уменьшению плотности вещества. Стали формироваться галактики и звёзды.

Существует критическое значение плотности вещества, от которого зависит характер его движения. Критическое значение плотности вещества _кр рассчитывается по формуле:

где H = 2,4 * 10 -18 с -1 – постоянная Хаббла, G = 6,67 * 10 -11 (Н * м 2 )/кг 2 – гравитационная постоянная. Подставив числовые значения, получим _кр =10 -26 кг/м 3 . При _кр - сжатие Вселенной. Усреднённая плотность вещества во Вселенной = 3 * 10 -28 кг/м 3 .

Человек всегда стремится познать окружающий его мир. Изучение Вселенной только началось. Многое ещё предстоит узнать. Человечество лишь в самом начале пути изучения Вселенной и её загадок. “Представляя Вселенную как весь окружающий мир, мы сразу делаем её уникальной и единственной. И вместе с этим лишаем себя возможности описать её в терминах классической механики: из-за своей уникальности Вселенная ни с чем не может взаимодействовать, она — система систем, и поэтому в её отношении теряют свой смысл такие понятия, как масса, форма, размер. Вместо этого приходится прибегать к языку термодинамики, употребляя такие понятия как плотность, давление, температура, химический состав”. [2]

Для более подробного знакомства с этой информацией вы можете воспользоваться следующими источниками:

Адрес нашего дома во Вселенной: Вселенная, Местная группа галактик, Галактика Млечный путь, Солнечная система, Планета Земля – третья планета от Солнца.

Мы любим нашу планету и будем беречь её всегда!

V. Первичное закрепление знаний.

Как называется наука, изучающая строение и эволюцию Вселенной? (Космология)
Какие внесистемные единицы измерения используются в космологии? (Световой год, астрономическая единица, парсек, масса Солнца)
Какое расстояние называют световым годом? (Расстояние, которое проходит свет за один год)

VI. Самостоятельная работа.

Обучающимся предлагается самостоятельно решить задачу: Усреднённая плотность вещества во Вселенной = 3 * 10 -28 кг/м 3 . Рассчитайте критическое значение плотности вещества и сравните его с усреднённой плотностью вещества во Вселенной. Проанализируйте полученный результат и сделайте вывод о том, расширяется или сжимается Вселенная.

Обучающимся предлагается оценить работу преподавателя и свою собственную работу на уроке путём рисования позитивных или негативных смайликов на выданных преподавателем листочках.

Читайте также: