РЕФЕРАТ
на тему
Гіпотези походження Всесвіту
Львів - 2000
Проблема утворення й розвитку Всесвіту, зір і планет була й залишається однією з найактуальніших.
Коли люди не знали ще законів природи, вони на кожному кроці відчували свою безрадність і залежність від навколишнього світу. Вони сліпо поклонялися силам природи, обожнювали їх. Обожествлялися блискавки, грім, вітер та небесні світила, в першу чергу. Сонце і Місяць. Більше всього був розвинений культ Сонця. Так незнання законів природи і безсилля людини перед силами природи породжувало віру в надлюдські сили і поклоніння ним.
Своє відображення сонячні міфи знайшли в релігіях, в часності, в християнській релігії. Наприклад, свято Різдва Христового, приурочене до часу зимового сонцестояння, являється одним із старих пережитків -святом народження бога Сонця.
Поклоніння Місяцю залишило свої сліди в мусульманській релігії, в якій серп Місяця ( ' полумісяць ' ) являється релігіозним символом.
Відкриття найсправжньої будови Всесвіту показали людям, що світ насправді зовсім не такий, яким його зобразили в релігійних книгах.
Пізнавши закони природи, люди дістали можливість покоряти її.
Астрофізики, на основі всебічного вивчення зір та їх зкупчень
встановили, що ці небесні тіла весь час перебувають у русі і розвитку. Отже, Всесвіт постійно розвивається.
Спочатку Всесвіт був якісно іншим - окремих галактик не існувало.
1.1 Етапи розвитку Всесвіту
| Назва ери | Вид матерії | Тривалість |
| Квантової космології | Не з'ясований | < 10-42
c |
| Адронна | Баріони, мезони | 10-42
– 10-4 |
| Лептонна | Мюони | |
| електрони | ||
| позитрони, нейтрино, фотони | 10
-4 - 10 с |
|
| антинейтрино | ||
| Випромінювання | Електрони, протони, ядра гелію, фотони | 10 с - 10 6
л |
| Речовини | Атоми, квазари, галактики, зорі, планети |
106
k - понині |
1.2 Гіпотеза Канта - Лапласа
Одною з наивідоміших наукових гіпотез про походження Всесвіту є гіпотеза Канта - Лапласа.
В 1755 році німецький філософ І. Кант зробив спробу дати пояснення походження зір. Далі цю теорію розвинув французький математик П. Лаплас.
За цією гіпотезою, Сонячна система утворилася з розрідженої обертаючоюся газової туманності. Під дією сили тяжіння ця туманна маса ущільнилася в центрі ( мал. 1 ) та почала різко
Малюнок 1 : утворення Сонячної системи за гіпотезою Канта - Лапласа
охолоджуватися. Завдяки цьому маса туманності почала стискуватися, в результаті чого почала скоріше обертатися. Із швидкістю обертання росла і відцентрова сила і тому газова куля перетворилася у форму еліпсоїду значно сплюснутої форми. З подальшим збільшенням скорості обертання навколо осі настав момент, що біля екватора почали відриватися один за одним газові кільця, утворивши пізніше кулеподібні планети. Сила тяжіння до центра туманності проявила себе як центростремительна сила. При більшій швидкості обертання сили тяжіння не змогли втримати частинки туманності на траєкторії обертання і вони, рухаючись по інерції, почали віддалятися від центра обертання. Це спочатку привело до сплющення туманності, а в подальшому до відриву частинок ії у вигляді газових кілець.
Уявлення про первинко розплавлену землю довгий час господарювали в науці. Вони, . здавалось би, підтверджувались фактами. Дійсно, спостерігаючи виверження вулканів, вчені робили висновок : це виведення на поверхню остаточного розплава надр Землі. Горотворення пояснювалось стисненням Землі при охолодженні і т. д.
Але з'явилися нові дані. Їх представили геофізики, які вивчали електропровідність, магнитність та інші властивості гірських порід. Був застосований і сейсмічний метод. Цим методом вивчаються сейсмічні хвилі, тобто упругі коливання, які виникають при землетрусах або вибухах. При цьому колишуться частиці гірських порід.
Вони штовхають сусідні частиці, які передають поштовх у вигляді хвиль. Швидкість розповсюдження сейсмічних коливань досягає декількох кілометрів за секунду. В більш твердіших телах швидкість хвиль збільшується. Проходячи кордони тіл з різною щільністю, упругі коливання частково відбиваються і вертаються на поверхню Землі. Вивчивши відбиття хвиль, вчені довели наявність оболочок земної кори, мантії і ядра. Вияснилось також, що ці оболочки находяться у твердому стані.
Ці дані протиречили гіпотезі Канта — Лапласа, по якій в надрах Землі повинен знаходитися остаточний розплав.
Треба була гіпотеза, яка пояснила би нові факти. В 1943 році ії розробили радянські вчені О.Ю. Шмідт та В.Г. Фесенков. По цій гіпотезі. Земля та інші планети Сонячної системи утворилися з холодної космічної хмари газу та пилу, мавшого дисковидну форму ( мал.2).
Малюнок 2: утворення Сонячної системи за гіпотезою О.Ю. Шмідта та В.Г. Фесенкова
При ущільненні хмари замість хаотичного руху частиць почалося їх повільне обертання. При цьому виникло безліч астероідних тіл. Шляхом поступового об'єднання, як би склеюванням, сформувалася Земля та інші планети Сонячної системи. Таким чином. Земля ніколи не проходила фазу повного розплавлення. За розрахунками вчених, утворення первинної холодної Землі закінчилось 6-7 мільярдів років назад.
Після утворення Землі почався її розігрів ( схема 1 ). Його супроводжувало масове виверження лави на поверхню.
Виверження лави проходило завдяки частковому виплавленню речовини Землі. Як горить бенгальський вогонь, піднімаючись по стержню вгору, так і в надрах Землі виплавлялась лиш частина речовини, а частина залишалася, як каркас, твердою. Подібний
Схема 1: Зародження Землі і її догеолопчний етап
розігрів проходив і на Місяці - застивші лави добре збереглися на його поверхні. Рахується, що і Земля проходила цеп етап розвитку. Він був названий лунною ерою.
Завдяки виверженню лав в цю еру формувався покров первинної земної кори. Із лави виділялися гази - вони утворили первинну атмосферу. Вона ще не мала у своєму складі кисню. Більше половини об'єму первинної атмосфери складала водяна пара, а температура її перевищувала 100 °С.
На Місяці первинна атмосфера не збереглася, на Землі ж вона утворила щільну газову оболонку, подібну до сучасної оболочки Венерн.
При поступовому остиганні атмосфери нижче 100 °С прошла конденсація водяної пари, випадення опадів і виникнення первинного океану. Це відбулося близько 4,5 — 5 мільярдів років назад. З виникненням океану на Землі почався новий геологічний етап.
Космос складається з Галактики, Метагалактики, асте
Всесвіт - це світ вцілому, який не має ні початку, ні кінця.
Коли ніч темна, а небо безхмарне, на ньому видно безліч зірок. Нетяжко зауважити, що зоряне небо повільно обертається, як одне ціле, причому, більшість зірок, подібно Сонцю та Місяцю, сходить і заходить за горизонт.
Крім зірок, не змінюючих свого місцерозташування на небі і утворюючих сузір'я, неозброєнним оком видно 5 ярких світил, які день за днем повільно переміщаються серед зірок. Древні греки назвали їх планетами
( від грецького "планетес" — блуждаючі). Шляхи, по яким вони перемішаються серед зірок, петлеподібні. Це пояснюється тим, що і планети і Земля обертаються навколо Сонця, але з різною швидкістю і періодами.
Планети — це величезні кулі, які мають подібність із Землею, як формою, так і тим, що самі не випромінюють світла. Ми бачимо їх лиш тому, що вони відбивають падаюче на них сонячне проміння. Земля із світового простору також виглядає як зоря.
Навколо Землі обертається її супутник - Місяць.
Зірки являються самосяючими розжареними газовими кулями, цим вони подібні Сонцю. Сонце - це найближча до нас зоря. Наряду із зірками, в точності подібними до Сонця, є зірки більші і менші його по розміру, більш гарячі і більш холодні, більше і менше яркі - світ зірок дуже різноманітний. Ймовірно, навколо зірок є планети, а на деяких з них повинно існувати життя.
Зірки находяться у русі із швидкостями, доходящими до сотень кілометрів за секунду, але не зіштовхуються, тому що відстань між ними дуже велика. Наприклад, до найближчої зірки відстань у 3000 з лишнім разів більша, чим поперечник Сонячної системи. Світло від неї до нас іде близько 4 років, пробігаючи за секунду 300 000 кілометрів, тоді, коли від Сонця він доходить до нас приблизно за 8 хвилин, а від Місяця - за 1,15 секунди.
Світлова одиниця - це час, за який світло проходить від одного світила до іншого.
Світловим роком називається відстань, яку світловий промінь проходить протягом одного року.
Один світловий рік дорівнює 9,47 * 10 кілометрів.
Земля, Сонце та інші планети Сонячної системи входять до так званої Місцевої зоряної системи, яка, в свою чергу, є частиною ще грандіознішої системи — нашої Галактики, або Молочного шляху. У Галактиці нараховується приблизно 150 мільярдів зір. Із Землі можна спостерігати лише близько 2 млрд. із них. Загальна маса речовини в Галактиці дорівнює 2 * 10 т.
Зорі в нашій Галактиці розташовані головним чином всередині порівняно тонкої чечевиці діаметром близько 100 000 світлових років ( 10 18
кілометрів ) і товщиною близько 1000 світлових років ( 10 16
кілометрів ).
Сьогодні наша Галактика разом з іншими галактиками утворює потужне галактичне скупчення. Найближче до нашої зоряної системи розташовується галактика Магелланові хмари, що
Малюнок 4 : а так наша Галактика виглядає з ребра
ЇЇ у вигляді двох великих плям видно на небі південної півкулі, їх відстань від нас близько 200 000 світлових років. Найдальші галактики розташовані від нас на відстанях до 10 - 15 мільярдів світлових років. Поперечні розміри галактик сумірні з поперечником нашої Галактики.
Однак у Всесвіті є галактики — карлики з поперечником у декілька світлових років і велетні з поперечником 18 мільйонів світлових років. Крім галактик у Всесвіті трапляються й менші скупчення зір. Так, в обох півкулях нашого неба відомо понад 100 кульових скупчень. У кожному такому скупченні нараховується від десятків до сотень тисяч зір. Прикладом одного з таких кульових скупчень може бути сузір'я 47 Тукана, розташоване від нас на відстані 20 000 світлових років. У центрі цих скупчень міститься така велика кількість зір, що їх неможиво відокремити одну від одної. Вони світяться у вигляді суцільної маси.
У центрі галактик постійно відбуваються ядерні вибухи з викидом великої кількості речовини. Це приводить до інтенсивного руху хмар водню від центра галактики. Наша Галактика у цьому випадку не є винятком. Так, астрофізиками встановлено, що під час вибуху із неї було викинуто величезну кількість речовини — близько 200 000 сонячних мас. Нині ця речовина у вигляді водневого тору (бублика ) розширюється із швидкістю 100 кілометрів за секунду. Радіус його дорівнює 6 000 світлових років.
Найбільша кількість речовини Всесвіту сьогодні скупчена в зорях. В окремих галактиках із зорями пов'язано понад 99,9 % маси, а в нашій Галактиці із ними пов'язано 97 % її маси. Решта матерії у Всесвіті розподілена у вигляді міжзоряного газу й пилу.
Основним компонентом міжзоряного газу є водень. На другому місці гелій. Значно менше у міжзоряному середовищі вуглецю, азоту, кисню та інших хімічних елементів. Концентрація водню й гелію у міжзоряному
просторі нашої Галактики в середньому дорівнює 10 " г / см . Ця величина, як бачимо, на кілька порядків вища середньої густини речовини у Всесвіті. Середня густина інших газів та окремих пилинок ще приблизно на два порядка нижча. У міжзоряному середовищі астрофізики спостерігають також окремі осколки молекул, а то й цілі молекули.
Зорі утворюються при конденсації газових і газо-пилових туманностей. Астрономи в наш час ділять зорі за їх розміром на кілька класів :
надгіганти, нормальні гіганти, субгіганти, нормальні карлики та карлики.
Найбільші зорі мають діаметри, що перевищують діаметр Сонця в десятки й сотні разів. Із відомих астрономам найбільшою вважається зоря Церея з поперечником у 1 000 разів більшим сонячного. Надгіганти утворені із дуже розріджених газів із густиною, меншою за густину повітря у тисячу разів. Вони отримали назву " газових пузирів ".
Зорі-карлики мають розміри Землі або й менші. На їх частку в нашій Галактиці припадає приблизно 100 мільярдів зір. Густина речовини в них буває досить велика. Прикладом такої зорі може бути супутник Сіріуса, густина якого ЗО кг / см . Важливою характеристикою зір є їх маса, яка змінюється у порівняно вузьких межах. Астрофізики відзначають, що у Всесвіті дуже мало зір із масою в 10 разів більшою або меншою за наше Сонце.
Література
1. Б. А. Воронцов-Вельлямінов "Астрономія" М.: 1963
2. І. А. Климишин "Астрономія" Львів : 1994
3. Є. М. Філіпов "Земля, життя. Всесвіт" К.: 1977
4. В. А. Бронштейн "Гіпотези про зорі і Всесвіт" М.: 1974
5. А. В. Засов "Галактики" М.: 1976
6. І. А. Резанов "Великі катастрофи в історії Землі" М.: 1972
7. І. С. Шкловський "Всесвіт, життя, розум" М.: 1987
8. В.П. Сухов "Геграфія" М.: 1989
9. Р. Кіппенхан "100 мільярдів сонць" М.: 1990 10 Б. А. Воронцов-Вельямінов "Очерки про Всесвіт" М.: 1980 11. "Походження і еволюція галактик та зірок" Під редакцією С. Б. Пікельнера М.: 1976