Контрольна робота
Сучасні моделірозвитку Всесвіту
Санкт-Петербург, 2009
Введення
З давніхчасів людини мучило питання, як влаштований світ, в якому ми живемо і звідки вінвзявся. Придумувалися найнеймовірніші гіпотези. В останній часлюдство дуже просунулося у вивченні цього питання. Тепер доситьдобре відомо, як влаштований Всесвіт в дуже великий її області. Тим неПроте, чим більше ми дізнаємося про світ, тим більше з'являється питань. На кожномуетапі пізнання вчені стикаються з межами пізнавальних можливостей,накладаються недосконалістю інструментів і методів дослідження. Ці питання,як правило, вирішуються, але в даний час наука в пізнанні світу проникла такдалеко, що обмеження в пізнанні за допомогою експерименту та спостереженнянакладаються вже самими законами природи.
Тому всібільше науці доводиться вдаватися до допомоги філософії. Сучасна космологія НЕможлива без філософських підходів, оскільки, на сьогоднішній день неможливозаглянути ні в далеке минуле Всесвіту, ні в ті області, які віддаляються віднас зі швидкостями, близькими до швидкості світла.
1. Всесвітв цілому
1.1Космологія - наука про Всесвіт
Космологія - астрофізичнатеорія структури та динаміки зміни Метагалактики, що включає в себе і певнурозуміння властивостей всього Всесвіту.
Сам термін В«космологіяВ»утворений від двох грецьких слів: cosmos - Всесвіт і logos - закон, вчення.За своєю суттю космологія являє собою розділ природознавства, що використовуєдосягнення та методи астрономії, фізики, математики, філософії.Природничо базою космології є астрономічні спостереженняГалактики та інших зоряних систем, загальна теорія відносності, фізикамікропроцесів і високих густин енергії, релятивістська термодинаміка та рядінших новітніх фізичних теорій.
Багатоположення сучасної космології здаються фантастичними. Поняття Всесвіту,нескінченності, Великого вибуху не піддаються наочному фізичній сприйняттю;такі об'єкти і процеси не можна зафіксувати безпосередньо. Через цеобставини складається враження, що мова йде про щосьнадприродному. Але таке враження оманливе, оскільки функціонуваннякосмології носить досить конструктивний характер, хоча багато її положень івиявляються гіпотетична.
Сучаснакосмологія - це розділ астрономії, в якому об'єднані дані фізики іматематики, а також універсальні філософські принципи, тому вонаявляє собою синтез наукових і філософських знань. Такий синтез вкосмології необхідний, оскільки роздуми про походження і пристроїВсесвіту емпірично важко перевірятися і найчастіше існують у виглядітеоретичних гіпотез або математичних моделей. Космологічні дослідженнязазвичай розвиваються від теорії до практики, від моделі до експерименту, і тутвихідні філософські та загальнонаукові установки набувають великого значення. Зацієї причини космологічні моделі істотно різняться між собою - в їхоснові найчастіше лежать протилежні вихідні філософські принципи. У своючергу, будь космологічні висновки також впливають на загальнофілософськіуявлення про будову Всесвіту, тобто змінюють фундаментальніуявлення людини про світ і самому собі.
Найважливішийпостулат сучасної космології полягає в тому, що закони природи,встановлені на основі вивчення вельми обмеженої частини Всесвіту, можутьбути екстрапольовані на значно ширші області, а, в кінцевому рахунку, іна весь Всесвіт. Космологічні теорії розрізняються залежно від того,які фізичні принципи і закони покладені в їх основу. Побудовані на їх базімоделі повинні допускати перевірку для спостережуваної області Всесвіту, а висновкитеорії - підтверджуватися спостереженнями або, у всякому разі, не суперечитиім.
1.2 Щотаке Всесвіт?
Всесвіт - весь існуючий матеріальний світ, безмежний в часі іпросторі і нескінченно різноманітний за формами, які приймає матерія впроцесі свого розвитку. Всесвіт, яка вивчалася астрономією, - частинаматеріального світу, яка доступна дослідженню астрономічними засобами,відповідними досягнутому рівню розвитку (цю частину Всесвіту називаютьМетагалактикою).
Раніше вчені вважали, що простір, в якому знаходятьсязірки, є абсолютна порожнеча. Лише окремі астрономи час від часупіднімали питання про можливе поглинання світла в міжзоряному середовищі. І тільки всамому початку XX сторіччя німецький астроном Гартман переконливо довів, щопростір між зірками є зовсім не міфічну порожнечу.Воно заповнене газом, правда, з дуже малою, але цілком визначеною щільністю.Це видатні відкриття, так само як і багато інших, було зроблено за допомогоюспектрального аналізу.
Майже половину сторіччя міжзоряний газ досліджувався головнимчином шляхом аналізу утворюються в ньому ліній поглинання. З'ясувалося,наприклад, що досить часто ці лінії мають складну структуру, тобто складаютьсяз декількох близько розташованих один до одного компонент. Кожна такакомпонента виникає при поглинанні світла зірки в якомусь певномухмарі міжзоряного середовища, причому хмари рухаються один щодо одного зішвидкістю, близькою до 10 км/сек.
Хімічний склад міжзоряного газу в першому наближенні виявивсядосить близьким до хімічного складу зірок. Переважаючими елементами єводень і гелій, тим часом як інші елементи можна розглядати як В«домішкиВ».
Міжзоряний газ в галактиках зазвичай становить кілька відсотківвід повної маси зірок. Найбільше газу зустрічається у неправильних галактиках(Іноді до 50%) і найменше в еліптичних галактиках.
Міжзоряний пил, що знаходиться в площині диска, поглинає світлозірок, і галактика через це здається пересіченій темною смугою. Міжзорянепил - це тверді мікроскопічні частинки речовини розміром менше мікрона.Ці пилинки мають складний хімічний склад. Встановлено, що порошинки маютьдосить витягнуту форму і якоюсь мірою В«орієнтуютьсяВ», тобтонапрями їх витягнутості мають тенденцію "вибудовуватисяВ» в даному хмарібільш-менш паралельно. З цієї причини проходить через тонку середузоряний світ стає частково поляризованим.
Якщо за своїм складом галактики подібні, то структура спостережуванихгалактик різна. Галактики, в основному, бувають трьох видів: еліптичні (E), спіральні (S) і неправильної форми (Ir).
Найпростіше виглядають еліптичні галактики: вони рівні,однорідні за кольором і симетричні. Їх майже досконале будова наводить надумка про їх суттєвої простоті, і дійсно, параметри еліптичнихгалактик виявилося легше виміряти і підшукати під них теоретичні моделі, ніжзробити це для більш складних родичів цих об'єктів.
Розглянемо, наприклад, будова типової еліптичної галактики. Вїї центрі знаходиться яскраве ядро, оточене розмитим сяйвом, яскравість якогопадає по мірі віддалення від центру. Як і у всіх еліптичних галактик, падінняяскравості описується простою математичною формулою. Форма контуру галактикитеж залишається майже однаковою на всіх рівнях яскравості. Всі ізофотаміявляють собою майже ідеальні еліпси, центровані в точності на ядрогалактики. Напрямки великих осей і відносини великої осі до малої майжеоднакові у всіх еліпсів.
Фундаментальна простота еліптичних галактик узгоджується зприпущенням про те, що вони управляються невеликим числом сил. Орбіти зірокгладкі і добре перемішані і ніщо, крім гравітації, не впливає на їхрозташування, і ніяке безперервне зореутворення не зруйнувало їхправильності.
На відміну від еліптичних галактик для спіральних характернанаявність диска і балджа (потовщення). Спіральні рукави поступаються диску і балджаза кількістю містяться в них зірок, хоча і є важливими і видатнимичастинами галактики. Диск спіральної галактики досить плоский. Видимі з ребрагалактики говорять про те, що товщина типового диска становить близько 1/10 йогодіаметра.
За допомогою методів моделювання на ЕОМ було доведено, щоспіральні галактики являють собою швидко обертаються зоряні системи.Причиною утворення балдж, які володіють більшістю структурних власти...
