3везды возникают в результате конденсации межзвёздных пыли и газа, богатого водородом. Затем следует долгая стадия эволюции звезды.

Звезды, возникшие из одного газопылевого облака, об­разуют звездные скопления. Различают шаровые звездные скопления, состоящие из старых звезд, и рассеянные скопления, состоящие из молодых звезд (с возрастом менее 60 млн лет). Шаровые скопления находятся в цент­рах галактик, а рассеянные - на периферии.

Поскольку звезды удалены от Земли на огромные расстояния, на небосводе они выглядят как неподвижные объекты. Поэтому могут быть использованы как способ ориентации в пространстве. Для удобства запоминания и использования звезды объединены в 88 созвездий. Среди них 12 созвездий называются зодиакальными. Зодиак - пояс зверей. С Земли кажется, что Солнце, дви­гаясь на фоне звезд, проходит через эти созвездия в течение года.

Все звезды в созвездиях имеют наименования по буквам греческого алфавита и названию созвездия. Наиболее яркая называется альфа, вторая по яркости - бета, третья - гамма и т. д. Иногда звезды получают персональные имена, в первую очередь это относится к самым ярким звездам - Сириусу, Канопусу, Арктуру, Ригелю, Бетельгейзе, Антаресу и др.

Галактики. Галактики это гигантские звездные системы. Звездная система, в составе которой как рядовая звезда находится наше Солнце, называется Галактикой.

Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них очень живописны. Э. Хаббл избрал самый простой метод классификации галактик по внешнему виду, и нужно сказать, что хотя в последствии другими выдающимися исследователями были внесены разумные предположения по классификации, первоначальная система, выведенная Хабблом, по прежнему остается основой классификации галактик.

Хаббл предложил разделить все галактики на три основных вида:

1.Эллиптические (Е - elliptical).

2.Спиральные (S - spiral).

3.Неправильные (I - irregular).

Эллиптические галактики. Эллиптические галактики внешне самый невыразительный тип галактик. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с общим падением яркости по мере удаления от центра к периферии. Падение яркости описывается простым математическим законом, который открыл Хаббл. На языке астрономов это звучит так: эллиптические галактики имеют концентрические эллиптические изофоты, т. е. если соединить одной линией все точки изображения галактики с одинаковой яркостью и построить такие линии для разных значений яркости (аналогично линиям постоянной высоты на топографических картах), то мы получим ряд вложенных друг в друга эллипсов примерно одинаковой формы и с общим центром.

Эллиптические галактики состоят из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд не очень высокой светлости. В них отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структурность системе, нет пылевой материи, которая, в тех галактиках где она имеется, создает темные полосы, оттеняющие форму звездной системы. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой - большим или меньшим сжатием.

---

Спиральные галактики. Спиральные галактики это может быть самые живописные объекты во Вселенной и, в отличие от эллиптических галактик, являют собой пример динамичности формы. Их красивые ветви, выходящие из центрального ядра и как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывают на мощное, стремительное движение.

Неправильные галактики. Рассмотренные выше типы галактик характеризовались симметричностью формы и определенным характером рисунка. Но встречается большое число галактик неправильной формы, без какой-либо общей закономерности структурного строения. Это так называемые неправильные галактики, обозначаемые Irr.

Неправильная форма у галактики может быть вследствие того, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи или из-за молодого возраста, а также возможно искажение формы галактики вызвано вследствие ее взаимодействия с другой галактикой.

Метагалактика. В 1981 году было сообщено об открытии огромной области пространства размером со сверхскопление, почти лишенной как отдельных галактик, так и их скоплений. Открывшие эту область астрономы назвали ее "пустотой" и обратили внимание на то, что космологи должны уметь объяснять отсутствие галактик так же, как и их наличие. Сейчас известно еще несколько пустот, крупнейшая из которых имеет размер 2 млрд. на 1 млрд. световых лет. Вместе с этими открытиями пришло понимание того, что галактики - это не просто объекты, которые иногда собираются в скопления. Вместе этого оказалось, что, по крайней мере, в некоторых частях Вселенной, галактики образуют сеть с большими пустотами в промежутках между ними.

Метагалактикой является объединение (скопление) галактик примерно такого порядка, каким для звезд нашей системы является Галактика. Следует предположить существование и других метагалактик.

Эволюция Метагалактики, галактик и отдельных звезд. На протяжении XX столетия трудами А Фридмана, А. Эйн­штейна, Э. Хаббла, Ж. Леметра, ГА. Гамова и других исследователей разработана концепция, согласно которой Метагалактика находится в процессе расширения, разбегания галактик от какого-то первичного центра, в котором и зародилась наша Вселенная. Что предшествовало ей'— трудно сказать. Предполагается, что современная Вселенная произошла из ма­терии, находящейся в особом чрезвычайно раскаленном, сверхплотном состоянии. Примерно 15-20 млрд лет назад этот сгусток материи, этот «первоатом» в силу еще неясных причин как бы взорвался и стал быстро расширяться с резким падением температуры. В ходе этого процесса расширения Метагалактики, продолжающегося до сих пор, и сложилась та ее структура, которая наблюдается в настоящее время.

Теория расширяющейся Вселенной основана на истолкова­нии экспериментально зафиксированного красного смещения спектральных линий галактик как следствия эффекта Допплера, объясняющего красное смещение разбеганием галактик. Однако такое истолкование не единственное, за последние де­сятилетия все больше накапливается сомнений в реальности расширения Вселенной. Эволюция космических систем несо­мненна, но следует различать объективные законы эволюции и теоретические выражения их с помощью различных моделей. В частности, явление красного смещения линий спектра мо­жет быть объяснено как следствие уменьшения энергии и соб­ственной частоты фотонов в результате взаимодействия с гра­витационными полями при движении света в течение многих миллионов лет в межгалактическом пространстве.

---

Эволюцию претерпевают все космические объекты — звез­ды, планеты, галактики. Сейчас известно, что обычные звез­ды в ходе претерпеваемых изменений превращаются в так на­зываемые «белые карлики», «нейтронные звезды» и «черные дыры» рассмотренные выше.

Образование звезд имеет следующие этапы:

1.На первом этапе существует газопылевое облако, в котором частички газа и пыли начинают притягиваться друг к другу.

2.В процессе этого притяжения облако начинает разогреваться.

3. При достижении температуры в ядре звезды в 10 млн градусов Цельсия начинается термоядерная реакция. Водород превращается в гелий, что сопровождается излучением во всех частях спектра. Благодаря этому излучению звезда становится звездой, т. е. видимым космическим объектом.

После начала термоядерной реакции звезда проходит следующие этапы существования:

1. нормальные, или желтые, звезды. Находятся на этапе выгорания водорода. По мере выгорания водорода формируется гелиевое ядро, которое отделено от водородной оболочки зоной конвекции и излучения;

2. сверхгигант, или красный гигант. Гелиевое ядро звезды сжимается, а размеры звезды значительно увеличиваются за счет того, что водородная оболочка удаляется от ядра. Масса красного гиганта начинает сокращаться не только из-за горения водорода, но и из-за потерь ве­щества на внешней оболочке звезды;

3. белый карлик. Внешний слой истощается, рассеи­вается в космическом пространстве, и от звезды остается только горячее гелиевое ядро. Гравитационное сжатие ядра продолжается. Первоначально поверхность белого -карлика имеет очень большую температуру (до десятков тысяч градусов), но затем быстро остывает. Диаметр белого карлика составляет лишь 5-10 тыс. км, т. е. сравним с диаметром Земли;

4. нейтронная звезда. Продолжающееся сжатие ядра и ускорение вращения вокруг своей оси приводят к уплот­нению и схлопыванию атомов. Электроны соединяются с протонами, и образуются нейтроны. Белый карлик пре­вращается в нейтронную звезду. Размер такой звезды составляет лишь несколько десятков километров (диаметр г. Москвы), скорость вращения вокруг оси - несколько сотен оборотов в минуту. Колоссальная плотность нейтронной звезды приводит к такому искривлению пространства вокруг нее, что вещество звезды стремится к сжатию в точку;

5. черная дыра. Концентрация массы в пространстве достигает такой степени, что в одной чайной ложке оказа­лось бы 100 млн метрических тонн вещества. Все объекты и излучения, находящиеся в зоне гравитационного действия черной дыры, стремятся к ней. Размер черной дыры составляет 2-3 км; конечная стадия существования черных дыр -взрыв и рассеивание вещества. На этой стадии существование звезды можно считать окончательно завершенным. Скорость прохождения звездой перечисленных эта­пов существования зависит от ее размеров. Большие звезды проходят все перечисленные этапы быстрее.

---

Концепции мегамира.

Принцип несотворимости и неучтожимости материи.

С давних времен известно, что из ничего ничего не возникает. Любой объект может возникнуть лишь из других объектов. Абсолютной пустоты как полного отсутствия материи не существует. Если отсутствует вещество, то существует поле, если отсутствует поле, то существует его физический вакуум. Под вакуумом современная физика понимает особое состояние материи, а не абсолютное «ничто». Например, вакуумом элект­ромагнитного поля называют такое его состояние, в котором нет фотонов. Поэтому когда физики говорят о возможности возникновения вещества из вакуума, это не значит, что речь идет о возникновении вещества из пустоты. Встречающиеся рассуждения о том, что во Вселенной в какую-то единицу времени якобы из «ничего» возникает какое-то количество вещества, могут означать лишь то, что речь идет о возникновении известного вещества из какого-то другого, еще не установлен­ного вида материи.

Свое всестороннее выражение принцип несотворимости и неуничтожимости материи и ее атрибутов находит в физических законах сохранения. Растет число частных законов сохранения отдельных характеристик физических форм движения. В начале XX в. были известны законы сохранения массы, энер­гии, электрического заряда, импульса, момента импульса. Ныне к ним прибавились законы сохранения четности, стран­ности, барионного и лептонного зарядов и другие. С открыти­ем каждого закона сохранения неразрывно связано появление нового фундаментального свойства материи. Характерной осо­бенностью законов сохранения является То, что они могут вы­ражаться в форме ограничений или даже категорических запре­тов, означающих невозможность протекания тех или иных про­цессов в определенных условиях.

Нет оснований абсолютизировать и понятие «черная дыра», толкование которого тоже изменяется и уточняется. Черные дыры не являются полностью замкнутыми мирами, через так называемые горловины, обладающие сильным электромагнитным полем, они связаны с внешним миром. Для внешнего наблюдателя они проявляются как объекты с определенными геометрическими размерами, массой, электрическим зарядом и угловым моментом. В представлениях о черных дырах много гипотетического, недостаточно проверенного. Если существо­вание астрономических, макроскопических черных дыр надеж­но установлено наблюдательными средствами, то микроскопи­ческие черные дыры остаются лишь предсказанными теоретически.

Как нет абсолютного начала, так нет и абсолютных тупиков развития. Все относительно и связано процессами взаимопревращения. Обнаруживаются пути дальнейшего включения в бесконечный мировой процесс и белых карликов, и нейтронных звезд, и черных дыр. «Трупами» их можно считать лишь по отношению к отдельным определенным звездам, но не по отношению ко всему космосу.

---

Перейдем теперь к анализу проблема «тепловой смерти» Вселенной.

Еще с прошлого века обсуждается проблема «тепловой смер­ти» Вселенной. В 60-е годы XIX в. немецкий физик Р. Клаузиус сформулировал второе начало термодинамики — закон воз­растания энтропии (меры неупорядоченного, хаотического дви­жения) в необратимых процессах. Из этого закона был сделан вывод, что процесс мирового развития идет в направлении превращения других форм движения в тепловую и равномер­ного распределения теплоты в бесконечном пространстве, что сделает, в конце концов, невозможным существование выс­ших форм материи, в том числе и жизни. Следует согласиться с теми учеными (физиками и философами), которые считают такой вывод ошибкой, возникающей из-за неправомерного рас­пространения закона возрастания энтропии, отражающего тен­денцию к тепловому равновесию конечных, замкнутых систем, на всю бесконечную Вселенную (в смысле всего мира в целом). Аналогично расширение (или сжатие) какой-либо части Все­ленной (нашей Метагалактики, например) есть тоже местный, конечный эффект и его нельзя распространять на всю бесконеч­ную Вселенную.

Наряду с процессами рассеяния материи в космосе проис­ходят и обратные процессы ее концентрации. Взятый в отдель­ности каждый такой процесс неизбежно приводит к тупику, концу какой-либо линии развития, но объективно они суще­ствуют в неразрывном единстве, переходя друг в друга. Фило­соф и астрофизик А.П. Трофименко представляет взаимоотно­шения форм движения и энергии в космических масштабах сле­дующим образом. Рассеянная энергия излучения, концент­рируясь в черных дырах, превращается в кинетическую энер­гию. Затем кинетическая энергия рассеиваемой материи анти-коллапсара (своего рода антипода черной дыры) переходит в гравитационную потенциальную энергию. Распад рассеянного вещества на отдельные облака и их дальнейшая концентрация (сжатие) ведет к непрерывному переходу потенциальной энер­гии в энергию теплового движения. Этот процесс, нарастая, приводит к образованию звездных объектов, в которых тепловая форма движения дает жизнь ядерной форме. В результате ядерных реакций в звездах создаются устойчивые термодина­мические потенциалы. Так в принципе может восстанавли­ваться термодинамическая активность материи.

Необходимо брать второе начало термодинамики вместе с «теоремой площадей всех черных дыр». Неуменьшающейся величиной в общей теории относительнос­ти оказывается суммарная площадь всех черных дыр, а не энтропия. Размеры черной дыры пропорциональны квадрату ее массы и могут лишь возрастать по мере накопления поглощае­мой массы. «Теорема площадей» очень похожа на второе нача­ло термодинамики, но говорит о противоположном: об умень­шении, а не увеличении энтропии. И, взятая в отдельности, эта теорема так же приводит в пределе к выводу о неизбежной «смерти» Вселенной, но уже не в результате диссипации, рассеяния энергии, а, наоборот, вследствие гравитационного стя­гивания всего вещества Вселенной в черные дыры — эти «кос­мические могильники», разбросанные в пространстве.

---

Смотрите также файлы

• 4.doc

• 6.doc

• 5.doc

• 9.doc

• ISEPP_lekcii.doc