Презентация на тему "Мегамир. Основные космологические и космогонические представления"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Мегамир. Основные космологические и космогонические представления

• 
  Слайд 2

  Вселенная. Основные представления о мегамире

  • Вселенная – это совокупность всех форм материи и наблюдаемых явлений.
  • Космология – это наука о свойствах и эволюции вселенной.
  • Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Он начинается с расстояний около 107 м и масс 1020 кг.
  • Опорной точкой начала мегамира может служить Земля (диаметр 1,28×107 м, масса 6×1021 кг.
• 
  Слайд 3
  

  • Мегамир имеет дело с большими расстояниями, поэтому для их измерения вводят специальные единицы:
  • Астрономическая единица (а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5×1011м.
  • Световой год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46×1015м.
  • Парсек (параллакс-секунда) – расстояние равно 206265 а.е. = 3,08×1016 м = 3,26 св.г.
• 
  Слайд 4
  

  • Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности.
  • Звезда Солнце и движущиеся вокруг него 8 планет образуют Солнечную систему.
  • Все планеты – остывшие тела, светящиеся отраженным от Солнца светом.
  • В ясную ночь мы видим множество звезд, которые составляют маленькую часть звёзд, входящих в нашу Галактику.
• 
  Слайд 5
  

  • Основная часть звезд нашей галактики сосредоточена в диске, которую мы видим с Земли «сбоку» в виде туманной полосы – Млечного Пути.
  • Наша Галактика называется Млечный Путь ( слово галактика происходит от греческого слова «галактос» – молочный, млечный).
• 
  Слайд 6
  

  Масштабы Вселенной

• 
  Слайд 7

  Солнечная система

  • Все небесные тела имеют свою историю развития.
  • Возраст Вселенной равен 15…20 млрд. лет (среднее число – 18 млрд. лет).
  • Возраст Солнечной системы оценивается в 5 млрд. лет, возраст Земли – 4,5 млрд. лет.
• 
  Слайд 8
  

  • Восемь планет, вращающиеся вокруг Солнца принято делить на две группы: планеты Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).
  • Диаметр Солнечной системы равен приблизительно 6×1016 м: на этом расстоянии планеты удерживаются силой тяготения Солнца.
• 
  Слайд 9
  

  • Планеты Земной группы. Планеты Земной группы сравнительно невелики, медленно вращаются вокруг своих осей (сутки на Меркурии длятся около 60 земных суток, на Венере – 243 дня).
  • У этих планет мало спутников (у Меркурия и Венеры нет, у Земли – один, у Марса – два совсем небольших).
• 
  Слайд 10
  

  • У Меркурия атмосферы почти нет, очень плотная атмосфера Венеры состоит, в основном, из СО2, что приводит к сильному парниковому эффекту (температура на поверхности Венеры достигает 500 oK).
  • Земля имеет плотную азотно-кислородную атмосферу.
  • Атмосфера Марса состоит в основном из CО2, однако она сильно разрежена (давление в 150 раз меньше, чем давление на поверхности Земли).
• 
  Слайд 11
  

  • Поверхность планет Земной группы твёрдая, гористая. В Солнечной Системе только планеты Земной группы имеют твёрдую поверхность.
  • Химический состав планет Земной группы приблизительно одинаковый. Они, в основном, состоят из соединений кремния и железа.
  • В центре планет земной группы есть железные ядра разной массы. У этих планет есть магнитные поля.
• 
  Слайд 12
  

  • Земля движется по орбите со скоростью 30 км/с. Ось Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66о34''.
  • Земля сплюснута у полюсов, её форма близка к эллипсоиду вращения.
• 
  Слайд 13

  Планеты-гиганты

  • Планеты-гиганты. Планеты-гиганты располагаются за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
  • Самый легкий гигант – Уран – в 14,5 раза тяжелее Земли.
  • Их особенность – большие размеры и Радиус Юпитера в 11 раз больше земного, а масса в 318 раз больше земной.
  • Планеты-гиганты имеют малую плотность. В среднем плотность планет гигантов 3-7 раз уступает плотности планет земной группы.
• 
  Слайд 14
  

  • У планет-гигантов нет твёрдой поверхности. Газы их больших атмосфер, с приближением к центру, постепенно переходят в жидкое состояние.
  • Эти планеты быстро совершают один оборот вокруг своей оси (10-18 часов). Причём, они вращаются слоями: слой планеты, расположенный рядом с экватором, вращается быстрее всего.
• 
  Слайд 15
  

  • Сами гиганты и их атмосферы состоят из легких элементов: водорода и гелия. Уран и Нептун содержат в себе метан, аммиак, воду и другие не слишком тяжелые соединения.
  • В центре гигантов есть небольшое твердое ядро, но оно относительно невелико.
• 
  Слайд 16
  

  • Планеты-гиганты окружены спутниками. У Сатурна открыто 61 спутник, у Урана – 27, у Юпитера – 63, у Нептуна – 12.
  • Кроме спутников, планеты-гиганты имеют кольца – скопления мелких частиц, которые вращаются вокруг планет и собравшихся вблизи плоскости их экваторов. Наиболее крупными обладает Сатурн – они были обнаружены еще в 17-м веке.
• 
  Слайд 17

  Малые планеты и кометы

  • Между орбитами Юпитера и Марса располагаются орбиты 5,5 тысяч небольших тел, именуемых астероидами.
  • Они не имеют правильной формы и по химическому составу близки к планетам земной группы.
  • Все известные астероиды вращаются вокруг Солнца в прямом направлении.
• 
  Слайд 18
  

  • Кометы, состоят из смеси замерзших газов и пыли (грязные снежки).
  • Приближаясь к Солнцу, кометы прогреваются, и с их поверхности начинают испаряться газы, которые светятся под воздействием солнечного излучения.
  • Кометы обладают малыми размерами и массами.
• 
  Слайд 19

  Солнце

  • Солнце, центральное тело солнечной системы, представляет собой раскалённый плазменный шар; Солнце - ближайшая к Земле звезда.
  • Масса Солнца в 332958 раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,866% массы Солнечной системы.
  • Температура поверхности Солнца, 5770 oK.
• 
  Слайд 20
  

  • Направление вращения Солнца совпадает с направлением вращения вокруг него всех его планет.
  • Содержание водорода в Солнце по массе около 70%, гелия около 27%, содержание всех остальных элементов около 2,5%.
  • Более 70-ти химических элементов, найденных на Солнце, присутствуют в составе планет Солнечной системы, что доказывает единое происхождения Солнца и планет солнечной системы.
  • Источником энергии являются ядерные реакции превращения водорода в гелий, происходящие в недрах Солнца.
• 
  Слайд 21
  
• 
  Слайд 22

  Гипотеза Канта-Лапласа

  • Солнечная система образовалась из космического газопылевого облака.
  • Планеты образовались в результате отделения от раскаленного протосолнца газовых колец, их охлаждения и конденсации.
  • Кольца разделялись на несколько масс, образовавших затем разные планеты.
• 
  Слайд 23

  Звезды, их характеристики, источники энергии

  • Более 90% видимого вещества Вселенной сосредоточено в звёздах.
  • Звёзды и планеты были первыми объектами астрономических исследований.
  • Процессы эволюции звёзд и их внутреннее строение были поняты сравнительно недавно.
• 
  Слайд 24

  Характеристики звёзд

  Основными характеристиками звёзд являются:

  • масса,
  • радиус,
  • абсолютная величина, характеризующая ее светимость,
  • температура,
  • спектральный класс.
• 
  Слайд 25
  

  • Изучение спектров звёзд дает очень важную информацию о звёздах, об их химических свойствах, температуре.
  • В 1900-м году американский астроном Пикеринг ввёл понятие спектрального класса звёзды. Спектральные классы звёзд обозначаются буквами латинского алфавита O,В,А,F,G,К,М. Наше Солнце –это звёзда класса Gподкласса 2.
• 
  Слайд 26
  

  • Звёзды красного цвета (М) имеют температуруповерхности около 4000 oK.
  • Жёлтое солнце (G) нагрето уже до 6000 Ко, а горячие звёзды с температурами больше 10 тыс. oK видятся нам белыми и голубыми.
  • Температуры звёзд спектрального класса О достигают 40000 - 50000 oK.
  • Таким образом, спектральный класс звёзды, или её цвет, характеризует и её температуру.
• 
  Слайд 27
  

  • Важными характеристиками звезды являются её радиус и масса. Масса оценивается обычно в долях от массы Солнца, например, 1,2 Мс, т.е. в 1,2 раза больше массы Солнца.
  • Источником энергии звёзд типа Солнца является термоядерная реакция синтеза гелия из водорода, которая протекает при высоких температурах (порядка 1013 oK).
  • Светимость – полное количество энергии, излучаемой звездой за 1 секунду.
• 
  Слайд 28

  Эволюция звёзд

  • Самым распространенным элементом во Вселенной является водород. Второй по распространенности элемент – гелий.
  • Только малая часть водорода и гелия содержится в звёздах – основное их количество распределено в межзвёздном и межгалактическом пространстве.
• 
  Слайд 29
  

  • Распределение газа в межзвёздном пространстве неоднородно. Средняя плотность вещества в нашей Галактике – примерно 1 атом на 1 см3, но в отдельных областях эта плотность выше.
  • Там где количество вещества превосходит 1000 солнечных масс в этом месте возникают сильные гравитационные поля, и формируется газопылевое облако – глобула.
• 
  Слайд 30
  
• 
  Слайд 31
  

  Диаграмма Герцшпрунга-Рессела

• 
  Слайд 32
  

  Эволюционное движение обычной звезды

• 
  Слайд 33
  

  Схема жизни звезды

• 
  Слайд 34
  

  «Крабовидная туманность», которая образовалась после взрыва Сверхновой звезды.

• 
  Слайд 35
  

  Нейтронная звезда. «Нейтронизация» вещества происходит за счет сверхмощного сжатия звезды.

• 
  Слайд 36
  

  Нейтронные звёзды с периодом пульсации порядка 1,4 с называются пульсарами.

• 
  Слайд 37
  

  Схема жизни звезды

• 
  Слайд 38
  

  • При массах звёзд от 2 до 10 масс Солнца после вспышки Сверхновой скорость падения в поле тяжести такой звёзды становится равной скорости света, и звёзда сжимается до бесконечности.
  • Она перестает излучать, сохраняя способность притягивать всё, что оказывается в поле её тяготения. За это она и получила название «чёрная дыра».
• 
  Слайд 39

  Возникновение Вселенной. Теория Большого Взрыва

  • Основываясь на ОТО русские учёные А.А. Фридман и его ученик Г.А. Гамов создали теорию «Большого взрыва» для образования Вселенной.
  • Вселенная внезапно возникла 15-20 млрд. лет назад в очень малом, объеме огромной плотности (1093 г/см³ ) и температуры (1032 oK ) и стала стремительно расширяться. Размеры «зародыша» Вселенной равны 10-15 м.
• 
  Слайд 40
  

  • До самого взрыва не существовало ни вещества, ни времени, ни пространства.
  • В первую секунду образовалось излучение (фотоны), затем частицы вещества – кварки и антикварки. Из последних образовались протоны, антипротоны и нейтроны.
  • К исходу первой секунды, когда температура Вселенной упала до 10 млрд. градусов, образовались и некоторые другие элементарные частицы, в том числе электрон и позитрон.
• 
  Слайд 41
  

  • К третьей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия.
  • Через несколько сот тысяч лет расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода.
  • При расширении, в однородной Вселенной в разных местах образовывались случайные области, где вещество собиралось, и области, где его почти не было.
  • В местах таких уплотнений стали образовываться галактики и скопления галактик.
• 
  Слайд 42

  Галактики и метагалактики

  • Понятие «галактика» в современном языке обозначает огромную звёздную систему.
  • Наша Галактика – Млечный Путь. Число звёзд в ней – порядка триллиона (1012). Она имеет форму диска с утолщением в центре.
  • Диаметр нашей Галактики равен примерно 1021 м, масса Галактики - 1042 кг.
  • Метагалактика – это часть Вселенной, которая доступна нашим наблюдениям.
• 
  Слайд 43
  

  • Межзвёздное пространство заполнено электромагнитным и гравитационным полями и разреженным межзвёздным газом. Галактика вращается вокруг своего центра.
  • Линейная скорость движения Солнца вокруг центра Галактики равна 250 км/с. Полный оборот по своей орбите Солнце делает примерно за 200 миллионов лет (2•108 лет). Этот период называется галактическим годом.
• 
  Слайд 44
  

  • Разбегание галактик. В 1929 г. американский астроном Хаббл обнаружил, что расстояние между нашей Галактикой и другими галактиками увеличивается.
  • чем дальше галактики находятся друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются.
• 
  Слайд 45
  

  • Расширение проявляется только на уровне скоплений. Сами галактики не расширяются.
  • Таким образом, можно говорить лишь о расширении Вселенной.
  • Не существует центра, от которого происходит расширение.
• 
  Слайд 46

  Тонкая подстройка Вселенной Антропный принцип

  Тонкая подстройка Вселенной – это совокупность многочисленных случайностей, которые привели к развитию именно такой вселенной, какой мы её наблюдаем, и которая привела к появлению разумной жизни.

• 
  Слайд 47
  

  • Существование и развитие человека обусловлено закономерностями Вселенной, что он занимает во Вселенной привилегированное положение, т.е. Вселенная – дом человека.
  • Мир таков, каков он есть, потому что в противном случае некому было бы спрашивать, почему он таков.
• 
  Слайд 48
  

  Фундаментальные постоянные:

  • скорость света;
  • гравитационная постоянная;
  • постоянна Планка;
  • заряд электрона
  • масса электрона;
  • масса протона;
  • масса нейтрона;
  • три координаты;
  • безразмерная энтропия вселенной.
• 
  Слайд 49
  

  Структурные образования вселенной очень чувствительны к значениям фундаментальных постоянных, и небольшое их изменение привело бы к невозможности существования наблюдаемой вселенной.

• 
  Слайд 50
  

  • В 1958-м году Идлисом (СССР) сформулирован антропный принцип. Фундаментальные постоянные имеют именно те значения, при которых становится возможным существование во вселенной живых углеродных систем.
  • В 1974 Картер: Слабый антропный принцип показывает возможность появления человека во вселенной: то, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя развития вселенной, так как если бы мир был другим, человек бы не появился. Сильный антропный принцип утверждает необходимость: вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции обязательно появился бы человек как наблюдатель, то есть, при зарождении вселенной.
  • Антропный принцип ничего не предсказывает, просто объясняет:
  • Границы применимости физических законов и фундаментальных постоянных пока ограничиваются близлежащими галактиками, и науке не известно, будут ли они выполняться при больших масштабах.
  • По этим физическим законам с физическими постоянными предполагается только углеродная жизнь с водой в качестве растворителя.