Концепции современного естествознания. Шпаргалки
Шрифт:
Лаплас поддержал гипотезу Канта, но с некоторыми изменениями и дополнениями. Он считал, что космическое облако было не холодным, а раскаленным, в виде газовых колец, оторвавшихся от формирующегося древнего Солнца, которые, отодвигаясь от звезды, продолжали вращение и сгущение, в результате которого образовались планеты с их орбитами. В процессе развития сгущенные планетные массы остыли.
Эта гипотеза Канта – Лапласа известна как небулярная (от латинского слова туманность), или ротационная (от слова вращение), поскольку ведет происхождение Солнечной системы из вращения и
62. Гипотезы Джинса и Шмидта
В существовавшей гипотезе Канта – Лапласа имелось непримиримое противоречие с законами физики. Дело в том, что гипотеза не могла объяснить, почему расчетный момент количества движения (кинетический момент) планет почти в 30 раз больше момента количества движения Солнца, что противоречит закону сохранения кинетического момента. Кинетическим моментом в физике называется момент количества движения для вращающихся тел. Момент количества движения учитывает два вида вращательного движения – вокруг оси и вокруг другого тела.
Гипотеза Канта – Лапласа использовала вычисления для вращательного момента тел вокруг другого тела. При вычислениях планеты как в космическом масштабе малые величины были условно приняты за материальные точки. Числовое выражение момента количества движения вычислялось по формуле L=m · r · v. По закону сохранения момента количества движения (никакие события внутри изолированной системы взаимодействующих вращающихся тел не приводят к изменению общего для системы момента количества движения), момент количества движения для данной системы неизменен. Момент количества движения Солнца при вычислении дал около 2 % от планетарного, что поставило ученых в тупик:
при массе Солнца на 98 % большей, чем масса всех планет Солнечной системы, этого не могло быть. Требовались новые гипотезы. Гипотеза, предложенная Джинсом, объясняет расчетное несоответствие вмешательством сторонней звезды. Это так называемая гипотеза катастрофы : в период времени, когда Солнце уже было образовано, мимо него и близко от него прошла другая звезда, которая вызвала сильный гравитационный эффект с приливами солнечного вещества и выбросом газовых струй, в результате чего из выброшенного Солнцем материала и сформировалась Солнечная система. Эта гипотеза объясняла, как могла быть сформирована планетарная система, но ставила нашу систему в исключительное положение (иначе пришлось бы предположить, что все планетарные системы образуются подобным образом). Гипотеза Шмидта избавилась от блуждающей звезды и предложила другой вариант творения: Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, захватило материю с достаточным моментом количества движения, из которой и сформировалась планетная система, в результате чего период обращения Солнца сократился до 20 суток (по современным данным, он равен 25 суткам).
63. Звездные характеристики
Каждая звезда обладает своего рода «звездным паспортом», то есть, как говорят астрономы, имеет звездные характеристики. К звездным характеристикам относятся следующие показатели: возраст звезды, масса, радиус, абсолютная величина, характеризующая ее светимость, температура, спектральный класс (химический состав).
Светимостью звезды называется полное количество энергии, излучаемой
Для земного наблюдателя большое значение имеет не абсолютная светимость (звезды удалены на разные расстояния), а так называемая видимая звездная величина, то есть величина, характеризующая звезду с точки зрения визуального наблюдения. Видимая звездная величина может быть отрицательной и положительной; чем ярче звезда, тем более отрицательна ее величина: например, наше Солнце (имеющее незначительную абсолютную светимость) имеет видимую звездную величину –26,72, а ярчайшая, но далекая Альфа Центавра +0,3.
Температура поверхности звезды дает ей тот или иной оттенок свечения или цвет звезды, который связан со спектром излучаемого света, поэтому звезды классифицируются по температуре (цвету) согласно буквам латинского алфавита – O, B, A, F, G, K, M. Звезда, имеющая больший номер спектрального класса, имеет меньшую температуру поверхности. Наиболее яркие – звезды белого и голубого цвета, самые тусклые – умирающие красные звезды. Свечение звезды показывает, что в ней идут термоядерные реакции.
Масса оценивается в долях от массы Солнца. Стареющие звезды после выгорания водорода и при массе менее или равной 1,2 массы Солнца, образуют красные гиганты с гелиевым ядром, когда остается только само ядро – белые карлики, и последний этап жизни – черный карлик. Звезды с массой более 1,2 массы Солнца взрываются (взрыв сверхновой) и превращаются в пульсары, черные дыры или квазары (в которых предполагают гигантские черные дыры).
Основную массу звезд составляет водородно-гелиевая плазма.
64. Галактики
Множество созвездий и звездных скоплений образуют гигантское формирование, массив звезд или галактику. Первоначально это слово употреблялось для обозначения системы, в которую входит наша планета со своим Солнцем, и по-гречески обозначала Млечный Путь. Со временем и расширением наших знаний о космосе стало понятно, что Млечный Путь – не единственная галактика во Вселенной.
Галактик множество, наша галактика Млечный Путь – одна из многих. В нашу галактику входит более триллиона звезд. Существуют гигантские галактики, включающие 1013– 1015 звезд. Галактики могут иметь различную форму. Наша галактика имеет форму диска с выпуклым ядром в центре, от которого отходят спиралевидные рукава. Размер галактики определяется в световых годах (один световой год – это расстояние, которое преодолевает свет в вакууме за 1 год). Глубина нашей галактики определяется в 1,5 тыс. световых лет, возникла она около 15 млрд лет тому назад.
Необходимыми условиями образования галактик являются два: наличие случайных скоплений и сгущений вещества в однородной Вселенной (идея впервые высказана еще Ньютоном) и наличие малых возмущений, флуктуаций вещества, ведущих к отклонению от однородности и изотропности пространства.
В XX в. были выявлены участки Вселенной, имеющие изолированный характер и обладающие огромной массой (1015–1016 масс Солнца), из которых формируются звездные системы (галактики). Первоначально такие участки имеют форму куба, затем уплощаются, становятся блиновидными и сферически симметричными. В них идет процесс образования звезд.