Реферат: Галактики

обычно соседствует со звёздами- горячими гигантами, определяющими форму

спиральных ветвей.

Места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной структуры

Галактики.

Большое преимущество использования излучения нейтрального водорода состоит в

том, что оно длинноволновое, находится в радиодиапазоне и для него

межзвёздная материя практически совершенно прозрачна – 21 сантиметровое

излучение без каких- либо искажений доходит до нас из самых далёких областей

Галактики.

В безлунные осенние вечера вдали от ярко освещенных домов и улиц, любуясь

звёздным небом, можно увидеть беленоватую полосу, протянувшуюся через все

небо. Это Млечный Путь.

Согласно одному из древних мифов, Млечный Путь – это дорога с Олимпа на

Землю. Согласно другому – это пролитое Герой молоко.

Млечный Путь опоясывает небесную сферу по большому кругу. Жителям северного

полушария Земли, в осенние вечера удается увидеть ту часть Млечного Пути,

которая проходит через Кассиопею, Цефей, лебедь, Орел и Стрельца, а под утро

появляются другие созвездия. В южном полушарии Земли Млечный Путь

простирается от Стрельца к созвездиям Скорпион, Циркуль, Центавр, Южный

Крест, Киль, Стрела.

Млечный Путь, проходящий через звездную россыпь южного полушария, удивительно

красив и ярок. В созвездиях Стрельца, Скорпиона, Щита много ярко светящихся

звездных облаков. Именно в этом направлении находится центр нашей Галактики.

В этой же части Млечного Пути особенно четко выделяются темные облака

космической пыли- темные туманности. Если бы не было этих темных,

непрозрачных туманностей, то Млечный Путь в направлении к центру Галактики

был бы ярче в тысячу раз.

Глядя на Млечный путь, нелегко вообразить, что он состоит из множества

неразличимых невооруженным глазом звёзд. Но люди догадались об этом давно.

Одну из таких догадок приписывают ученому и философу Древней Греции-

Демокриту. Он жил почти на две тысячи лет раньше, чем Галилей, который

впервые доказал на основе наблюдений с помощью телескопа звездную природу

Млечного Пути. В своём знаменитом «Звездном вестнике» в 1609 году Галилей

писал: «Я обратился к наблюдению сущности или вещества Млечного Пути, и с

помощью телескопа оказалось возможным сделать её настолько доступной нашему

зрению, что все споры умолкли сами собой благодаря наглядности и очевидности,

которые и меня освобождают от многословного диспута. В самом деле Млечный

Путь представляет собой не что иное, как бессчетное множество звёзд, как бы

расположенных в кучах, в какую бы область не направлять телескоп, сейчас же

становится видимым огромное число звёзд, из которых весьма многие достаточно

ярки и вполне различимы, количество же звёзд более слабых не допускает вообще

никакого подсчета».

Какое же отношение звёзды Млечного Пути имеют к единственной звезде Солнечной

системы, к нашему Солнцу? Ответ сегодня общеизвестен. Солнце- одна из звёзд

нашей Галактики, Галактики – Млечный Путь. Какое же место занимает Солнце в

Млечном Пути? Уже из того факта, что Млечный Путь опоясывает наше небо по

большому кругу, ученые сделали вывод, что Солнце находится вблизи главной

плоскости Млечного Пути.

Чтобы получит более точное представление о положении Солнца в Млечном Пути, а

затем и представить себе, какова в пространстве форма нашей Галактики,

астрономы( В.Гершель, В.Я.Струве и др.)использовали метод звездных подсчетов.

Суть в том, что в различных участках неба подсчитывают число звёзд в

последовательном интервале звёздных величин. Если допустить, что светимости

звёзд одинаковы, то по наблюдаемому блеску можно судить о расстояниях до

звезд, далее, предполагая, что звёзды в пространстве расположены равномерно,

рассматривают число звёзд, оказавшихся в сферических объёмах, с центром в

Солнце.

На основе этих подсчетов уже в 18 веке был сделан вывод о «сплюснутости»

нашей Галактики.

В состав Галактики входят не менее 150 млд. Звёзд, подобных нашему Солнцу. В

близи центральной области Галактики звёздная плотность в миллионы раз больше,

чем вблизи Солнца. Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце мчится со

скоростью более 220 км\с, совершая один оборот за 200- 250 миллионов лет.

Галактика имеет сложное строение и сложный состав. Современные исследования

Галактики требуют технических средств 20 века, но началось исследование

Галактики с пытливого вглядывания в простирающийся над нашими головами

Млечный Путь.

Помимо нашей Галактики, во Вселенной существует множество других Галактик.

Внешний вид их чрезвычайно разнообразен и некоторые из них очень живописны.

Для каждой Галактики, как бы ни был сложен её внешний рисунок, можно

разыскать другую Галактику , очень на неё похожую, на первый взгляд двойника.

Однако более внимательное рассмотрение всегда обнаружит заметные различия в

любой паре Галактик, а большинство Галактик очень сильно отличаются друг от

друга своим внешним видом.

Все Галактики делятся на три основных вида:

1) эллиптические, обозначаемые Е;

2) спиральные, обозначаемые S;

3) неправильные, обозначаемые J

Эллиптические Галактики внешне самый невыразительный тип Галактик. Они имеют

вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением яркости от центра к

периферии. Эллиптические Галактики состоят из второго типа населения. Они

построены из звёзд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и

некоторого количества белых звёзд не очень высокой светимости. Отсутствуют

бело- голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно было бы

наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структуристость системе. Нет

пылевой материи, которая в тех Галактиках, где она имеется, создает тёмные

полосы, оттеняющие форму звёздной системы. Поэтому внешне эллиптические

Галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой- большим или

меньшим сжатием.

Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет, показателем

сжатия 8, 9 и 10 не встречаются. Наиболее сжатые эллиптические галактики –

это- Е 7. У некоторых показатели сжатия 0. Такие галактики практически не

сжаты.

Эллиптические галактики в скоплениях галактик- это гигантские галактики, в то

время как эллиптические галактики вне скоплений- это карлики в мире галактик.

Спиральные галактики- один из самых живописных видов галактик во Вселенной.

Спиральные галактики 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. Поражает

так же многообразие форм и рисунков спиральных ветвей.

Ядра у таких галактик всегда большие, обычно составляют около половины

наблюдаемого размера самой галактики.

Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в

противоположных точках ядра, развивающиеся сходным симметричным образом и

теряющиеся в противоположных областях периферии галактики.

Доказано, что сильно сжатая звёздная система в ходе эволюции не может стать

слабо сжатой. Невозможен и противоположный переход. Значит, эллиптические

галактики не могут превращаться в спиральные, а спиральные в эллиптические.

Эти два типа представляют собой различные эволюционные пути, вызываемые

различным сжатием систем. А различное сжатие обусловлено различным

количеством вращения систем. Те галактики, которые при формировании получили

достаточное количество вращения, приняли сильно сжатую форму, в них развились

спиральные ветви. Галактики, материя которых после формирования имела меньшее

количество вращения, оказались менее сжатыми и эволюционируют в виде

эллиптических галактик.

Встречается большое число галактик неправильной формы, без какой либо общей

закономерности структурного строения.

Неправильная форма у галактики может быть в следствии того, что она не успела

принять правильной формы из- за малой плотности в ней материи или из- за

молодого возраста. Есть и другая версия: галактика может стать неправильной в

следствии искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой.

Оба таких случая встречаются среди неправильных галактик, может быть, с этим

связано разделение неправильных галактик на два подтипа.

Подтип J1 характеризуется сравнительно высокой поверхностной яркостью и

сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вокулер в некоторых

галактиках этого подтипа обнаружил признаки разрушенной спиральной структуры.

Кроме того, Вокулер заметил, что галактики этого подтипа часто встречаются

парами. Существование одиночных галактик так же возможно. Объясняется это

тем, что встреча с другой галактикой могла иметь место в прошлом, теперь

галактики разошлись, но для того, чтобы принять снова правильную форму им

требуется длительное время.

Другой подтип J 2 отличается очень низкой поверхностной яркостью. Эта черта

выделяет их среди галактик всех других типов. Галактики этого подтипа

отличаются так же отсутствием ярко выраженной структурности.

Если галактика имеет очень низкую поверхностную яркость при обычных линейных

размерах, то это означает, что в ней очень мала звёздная плотность, и ,

следовательно, очень малая плотность материи.

Вращающееся жидкое тело под действием внутренних сил в равновесном состоянии

принимает форму эллипсоида. В общей теории этой задачи доказывается, что при

определённых состояниях между плотностью жидкости и угловой скоростью

вращения эллипсоид может быть и сжатым эллипсоидом вращения и вытянутым

трехосным эллипсоидом, напоминающим сигару или даже иглу.

Долгое время исследователи галактик предполагали, что вращающиеся звёздные

системы, придя в равновесие, должны обязательно принять форму сжатого

эллипсоида вращения. Однако в 1956 г. К.Ф. Огородников, специально рассмотрев

вопрос о применяемости теории фигур равновесия жидких тел к звёздным системам

, пришел к выводу, что среди звёздных систем могут быть и такие, которые

приняли форму вытянутого трехосного эллипсоида.

Также Огородников приводит примеры галактик, которые, вероятно имеют форму

вытянутых трехосных эллипсоидов- сигар, а не являются дисками, наблюдаемыми

с ребра.

Для таких галактик характерно отсутствие ядра- утолщения, наблюдаемого в

центральной части.

Именно Огородников назвал эти галактики иглообразными.

Галактики довольно часто встречаются в виде пар, но гораздо труднее выяснить,

является ли наблюдаемая пара физически двойной галактикой или это только

оптическая пара. У двойной галактики движение одного компонента по орбите

вокруг другого настолько медленно, что его невозможно заметить даже после

многолетних наблюдений.

Каталог двойных галактик был составлен шведским астрономом Хольмбером. Он

выделил все пары галактик, у которых взаимное расстояние компонентов не более

, чем в два раза превосходит сумму их диаметров.

В каталоге оказалось 695 двойных галактик. Подавляющее большинство из них

физически двойные галактики. Но о каждой паре отдельно можно сказать:

вероятно, что это физически двойная галактика.

Пару галактик можно назвать физически двойной в трех случаях:

1) Если компоненты имеют общее происхождение;

2) Если компоненты динамически связаны, т. е. Сумма кинетической и

потенциальной энергии компонентов отрицательна;

3) Если компоненты расположены в пространстве близко друг к другу.

Компоненты физически двойной галактики находятся практически на одинаковом

от нас расстоянии. Поэтому лучевые скорости, вызванные расширением

пространства, у них одинаковы.

Понятие « Метагалактика» не является вполне ясным. Оно сформировалось на

основании аналогии со звёздами. Наблюдения показывают, что галактики, подобно

звёздам, группирующимся в рассеянные и шаровые скопления, также объединяются

в группы- скопления различной численности.

Однако для звёзд известны объединения более высокого порядка- звёздные

системы( галактики), характерные большей автономностью, т. е. Независимостью

от влияния других тел, и большей замкнутостью, чем у звёздных скоплений. В

частности, все звёзды, которые могут наблюдаться простым глазом в телескопы,

образуют звёздную систему- нашу Галактику, насчитывающую около 100млд.

Членов. В случае галактик аналогичные системы более высокого порядка

непосредственно не наблюдаются.

Тем не менее имеются некоторые основания предполагать, что такая система,

Метагалактика, существует, что она относительно автономна и является

объединением галактик примерно такого порядка, каким для звёзд нашей системы

является Галактика.

Следует предположить существование и других метагалактик.

Реальность метагалактики будет доказана, если удается как-то определить её

границы и выделить наблюдаемые объекты, не принадлежащие ей.

В связи с гипотетичностью представлений о Метагалактики как об автономной

гигантской системе галактик, включающей все наблюдаемые галактики, и их

скопления, термин « метагалактика» стал чаще применяться для облегчения

обозреваемой ( при помощи всех существующих средств наблюдения) части

Вселенной.

Распределение звезд на небе стал впервые изучать В. Гершель в конце 18 века.

Результатом было фундаментальное открытие- явление концентрации звёзд и

галактической плоскости.

Приблизительно через полтора столетия наступило время изучить распределение

по небу галактик. Сделал это Хабл.

Галактики по блеску в среднем значительно уступают звездам. Звёзды до 6-й

видимой величины на всем небе несколько тысяч, а галактики до 6- ти только

четыре. Звёзд до 13 около трех млн., а галактики около семисот. Только тогда,

когда рассматриваются очень слабые объекты, число галактик становится большим

и начинает приближаться к числу звёзд той же величины.

Чтобы иметь достаточное количество подсчитываемых галактик, нужно

использовать большие инструменты способные уловить блеск слабых объектов. Но

при этом возникает дополнительная сложность, связанная с тем, что слабые

галактики и слабые звёзды не так заметно отличаются друг от друга, как яркие

звёзды от ярких галактик. Слабые галактики имеют очень маленькие видимые

размеры и их легко при подсчётах принять за звёзды.

Хабл использовал 2,5- метровый телескоп обсерватории Маунт Вилсон в

Калифорнии, вступивший в 20- е годы ХХ века в строй, и выполнил подсчеты

галактик до 20- й видимой звёздной величины в 1283 маленьких площадках,

распределённых по всему небу. В результате, число галактик в площадках Хабла

оказывалось тем меньше, чем ближе была расположена площадка к Млечному Пути.

Около самого галактического экватора в полосе толщиной в 20, галактики, за

отдельными исключениями, вовсе не наблюдается. Можно сказать, что плоскость

Галактики является для галактики плоскостью деконцентрации, а зона у

галактического экватора зоной избегания.

Совершенно очевидно, что другие звёздные системы, а их миллионы, не могут

располагаться в пространстве по зонному, диктуемому определенной

ориентировкой плоскости симметрии нашей Галактики, которая сама является

только одной из множества звёздных систем. Хаблу было ясно, что в данном

случае наблюдается не истинное распределение галактик в пространстве, а

распределение искаженное некоторыми условиями видимости.

В 1953 году французский астроном Вокулер, исследуя распределение по небу

галактик до 12- й величины, т.е. ярких галактик, установил, что они

определённо концентрируются к большому кругу, который перпендикулярен к

галактическому экватору. Полоса, толщиной в 12 около этого круга,

составляющая только 10% поверхности неба, включает приблизительно 2\3 всех

ярких галактик. Число галактик на 1 кв. градус в полосе приблизительно в 10

раз больше, чем в областях вне полосы. Наука уже имела аналогичный опыт,

когда Гершель, обнаружив концентрацию звёзд в галактической плоскости,

установил существование нашей звёздной системы и определил, что она

сплюснутая. Также и Вокулер пришел к выводу о существовании гигантской

сплюснутой системы галактик и называл её сверхсистемой галактик.

Значение сверхсистемы галактик для общей структуры Вселенной велико.

Сверхсистема по размерам значительно превосходит скопления галактик. Число

галактик, входящих в её состав, исчисляются не тысячами, как в крупных

скоплениях, а многими десятками тысяч, возможно, достигает ста тысяч.

Диаметр сверхсистемы можно оценить в 30 М пс. Галактика находится далеко от

её центра и вообще близка к краю. Её расстояние от внешней границы

сверхсистемы 2- 4 М пс. Центр сверхсистемы находится в скоплении галактик в

Деве, а само это скопление может рассматриваться как ядро сверхсистемы.

Не только оптическое излучение галактик показывает концентрацию к плоскости

сверхсистемы галактик. Общее радиоизлучение, исходящее от неба также

обнаруживает явную концентрацию к той же плоскости. Так как радиоизлучение

неба в значительной степени вызывается галактиками, то в этом можно видеть

подтверждение реальности сверхсистемы галактик.

Расстояние до других галактик, в отличие от планет солнечной системы, очень

велико, поэтому фактор времени приобретает решающее значение.

Скорость космической ракеты на различных участках пути ограничивается

предельным ускорением, которое способны длительное время переносить

пассажиры. Кроме того, скорость ракеты не может достичь скорости света.

Если ракета будет двигаться с постоянным ускорением 10 м\с , то пассажиры

будут чувствовать себя превосходно. Состояние невесомости не будет, пассажиры

будут испытывать совершенно те же физические ощущения, что и на Земле. Это

объясняется тем, что ускорение силы тяжести на Земле также равно 10 м\с

(точнее 9, 81 м\с) .

Но для уменьшения длительности полета нужна большая скорость и,

следовательно, большее ускорение.

Здоровые люди могут длительное время удовлетворительно переносить постоянное

ускорение в 20 м\с. Пассажир чувствовал бы себя так же как и на поверхности

такой планеты, на которой ускорение силы тяжести, и значит сила тяжести,

вдвое больше, чем на Земле. Дополнительная нагрузка к обычному весу будет при

этом равномерно распределяться по всему организму человека.

Итак, можно принять постоянное ускорение 20 м\с. При таком ускорении на

огромных расстояниях скорость может достичь очень больших величин.

Величина достигаемой ракетной скорости тем больше, чем больше отношение массы

ракеты с топливом к её массе без топлива.

Пока не достигнуты очень большие скорости и можно пользоваться классической

механикой, постоянное отношение силы тяги к массе ракеты 20 м\с равно

ускорению ракеты.

Скорость 55,2 км\с будет достигнута через 2760с, когда пройденный путь

окажется равным 76 000 км. После этого расстояния топливо будет исчерпано,

устройство ракеты перестанет действовать.

Таким образом, употребляемый в настоящее время в космонавтике способ

сообщения ракете тяги при помощи сгорания химического топлива не может быть

применен для полета к звёздам и галактикам. Он годен только в Солнечной

системе. Необходимо найти такой метод создания реактивной тяги, при котором

вылетающие частицы имели бы гораздо большую скорость, чем у современных

ракет. Нужно, чтобы эта скорость была сравнима со скоростью света или даже

равна ей. Идея такой ракеты предложена давно. Роль вылетающих частиц из

ракеты должна играть частицы света- фотоны, а ракета будет двигаться в

противоположном направлении. Источником излучения могут быть ядерные реакции

и другие процессы, при которых происходит выделение электромагнитной энергии.

Трудности связанны с необходимостью получить мощный поток фотонов при

сравнительно небольшом весе устройства. Кроме того, нужно огородить

устройство от разрушающего действия высоких температур. Пока такой источник

энергии не создан, но он по- видимому , будет создан.

Но все- таки, как бы ни были велики достижения человека, даже использование в

будущем фотонной ракеты с очень большим отношением начальной и конечной масс

позволит совершать полеты с возвращением только до нескольких самых близки

звёзд. Достижение других галактик никогда не будет доступно человеку. И от

того людям звёзды кажутся чем- то загадочным, сказочным, чудесным. И нет

наверное человека, который бы не любовался ими, не любил звёзды.

Список литературы:

1. Арзуманян «Небо. Звёзды. Вселенная» М. 1987 г.

2. Воронцов Б.А. «Очерки о Вселенной» М. 1976 г.

3. Зигель Ф.Ю. «Сокровища звёздного неба» М. 1976 г.

4. Климишин И.А. «Астрономия наших дней» М. 1980

5. Агекян Т.А. «Звёзды. Галактики. Метагалактики» М. 1982г.

6. Чихевский А.А. « Земное эхо солнечных бурь» М. 1976г.

Страницы: 1, 2