Реферат: Структурные уровни организации материи. Микро, макро, мега миры

1. Введение.

Весьокружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в её бесконечноразнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями иотношениями. Рассмотрим подробнее, что же такое материя, а так же ееструктурные уровни.

1.<span Times New Roman"">     

Что такое материя. История возникновения взгляда наматерию.

Материя(лат. Materia – вещество), «…философская категория для обозначения объективнойреальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется,фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от нас».

Материя –это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстратлюбых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя нетолько все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те,которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствованиясредств наблюдения и эксперимента. С точки зрения марксистско-ленинскогопонимания материи, она органически связана с диалектико-материалистическимрешением основного вопроса философии; оно исходит из принципа материальногоединства мира, первичности материи по отношению к человеческому сознанию ипринципа познаваемости мира на основе последовательного изучения конкретныхсвойств, связей и форм движения материи.

В основепредставлений о строении материального мира лежит системный подход, согласнокоторому любой объект материального мира, будь то атом,  планета, организм или галактика, может бытьрассмотрен как сложное  образование,включающее в себя составные части, организованные  в целостность. Для обозначения целостностиобъектов в науке было выработано понятие системы. [1]

Материя какобъективная реальность включает в себя не только вещество в четырех егоагрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном, плазменном), но ифизические поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное и т. д.), а также ихсвойства, отношения, продукты взаимодействия. Входит в нее и антивещество(совокупность античастиц: позитрон, или антиэлектрон, антипротон, антинейтрон),недавно открытое наукой. Антивещество ни в коем случае не антиматерия.Антиматерии вообще быть не может. Дальше «не» (не-материи) отрицание здесь неидет.

Движение иматерия органически и нерасторжимо связаны друг с другом: нет движения безматерии, как нет и материи без движения. Иначе говоря, нет в мире неизменныхвещей, свойств и отношений. «Все течет», все изменяется. Одни формы или видысменяются другими, переходят в другие – движение постоянно. Покой –диалектически исчезающий момент в беспрерывном процессе изменения, становления.Абсолютный покой равнозначен смерти, а вернее – несуществованию. Можно понять вданной связи А. Бергсона, рассматривавшего всю реальность как неделимуюдвижущуюся непрерывность. Или А.Н.Уайтхеда, для которого «реальность естьпроцесс». И движение, и покой с определенностью фиксируются лишь по отношению ккакой-то системе отсчета. Так, стол, за которым пишутся эти строки, покоенотносительно данной комнаты, она, в свою очередь, — относительно данного дома,а сам дом – относительно Земли. Но вместе с Землей стол, комната и дом движутсявокруг земной оси и вокруг Солнца.

Движущаясяматерия существует в двух основных формах – в пространстве и во времени.Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществованияматериальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщаяформа) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность ипоследовательность смены состояний материальных систем. Время объективно,неотвратимо и необратимо. Следует различать философские и естественнонаучныепредставления о пространстве и времени. Собственно философский подходпредставлен здесь четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальнойи реляционной, статической и динамической. [3]

Основоположникомвзгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит.

Демокритотрицал бесконечную делимость материи. Атомы различаются между собой толькоформой, порядком взаимного следования, и положением в пустом пространстве, атакже величиной и зависящей от величины тяжестью. Они имеют бесконечноразнообразные формы с впадинами или выпуклостями. Демокрит называет атомы также«фигурами» или «видиками», из чего следует, что атомы Демокрита являютсямаксимально малыми, далее неделимыми фигурами или статуэтками. В современнойнауке много спорили о том, являются ли атомы Демокрита физическими илигеометрическими телами, однако сам Демокрит еще не дошел до различения физики игеометрии. Из этих атомов, движущихся в различных направлениях, из их «вихря» поестественной необходимости путем сближения взаимноподобных атомов образуютсякак отдельные целые тела, так и весь мир; движение атомов вечно, а числовозникающих миров бесконечно.[2]

Мирдоступной человеку объективной реальности постоянно расширяется. Концептуальныеформы выражения идеи структурных уровней материи многообразны.[6]

Современнаянаука выделяет в мире три структурных уровня.

2. Микро, Макро, Мега миры.

Микромир– это молекулы, атомы, элементарные частицы— мир предельно малых, непосредственно ненаблю­даемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляетсяот 10-8 до 10-16 см, а время жизни— от бесконечно­сти до 10-24 с.

Макромир—мир устойчивых форм и соразмерныхчеловеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы,сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соот­носима смасштабами человеческого опыта: пространственныевеличины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время— в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир—этопланеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромныхкосмических масштабов и скоро­стей, расстояние в котором измеряется световымигодами, а время существования космических объектов— миллионами и мил­лиардами лет.

И хотя на этих уровняхдействуют свои специфические зако­номерности, микро-, макро — и мегамирытеснейшим образом взаи­мосвязаны.

Намикроскопическом уровне физика сегодня занимается изучением процессов,разыгрывающихся на длинах порядка 10 в минус восемнадцатой степени см., завремя — порядка 10 в минус двадцать второй степени с. В мегамире ученые спомощью приборов фиксируют объекты, удаленные от нас на расстоянии около 9-12млрд. световых лет.

Микромир.Демокритом вантичности была выдвинута Атомистическая гипотеза строенияматерии, позже, в XVIIIв. была возрождена химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водородаза еди­ницу и сопоставил с ним атомные веса других газов. Благодаря трудам Дж.Дальтона стали изучаться физико-химические свой­ства атома. ВXIX в. Д. И. Менделеев построил систему хими­ческихэлементов, основанную на их атомном весе.

В физику представления обатомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии.Собственно физические исследования атома начинаются в концеXIX в., когда французским физиком А. А.Беккерелем было открыто явление радиоактивности, которое заключалось всамопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других элемен­тов.

История исследованиястроения атома началась в1895 г.благодаря открытию Дж. Томсоном электрона-отрица­тельно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов. Посколькуэлектроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, тобыло сделано предположение о наличии помимо электрона и положительно заряженнойчастицы. Масса электрона составила по расчетам1/1836 массы положительно заряженной частицы.

 Существовало несколько моделей строения атома.

В 1902г.английский физик У. Томсон (лорд Кельвин) предложил первую модель атома— положительный заряд распределен в достаточнобольшой области, а электроны вкраплены в него, как «изюм в пудинг».

В 1911г. Э.Резерфорд предложил модель атома, которая на­поминала солнечную систему: вцентре находится атомное яд­ро, а вокруг него по своим орбитам движутсяэлектроны.

Ядро имеет положительныйзаряд, а электроны- отрица­тельный.Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуютэлектрические силы. Электриче­ский заряд ядра атома, численно равныйпорядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммойзарядов электронов— атом электрическинейтрален.

Обе эти модели оказалисьпротиворечивы.

В1913 г. великий датский физик Н. Бор применил принцип квантованияпри решении вопроса о строении атома и характе­ристике атомных спектров.

Модель атома Н. Борабазировалась на планетарной модели Э. Резерфорда и на разработанной им самимквантовой теории строения атома. Н. Бор выдвинул гипотезу строения атома, ос­нованнуюна двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой:

1)в каждоматоме существует несколько стационарныхсо­стояний (говоря языком планетарной модели, несколько ста­ционарных орбит)электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;

2)при переходе электрона из одногостационарного состоя­ния в другое атом излучаетили поглощает порцию энергии.

В конечном итоге  точно описать структуру атома на основа­ниипредставления об орбитах точечных электронов принципи­ально невозможно,поскольку таких орбит в действительности не существует.

Теория Н. Бора представляетсобой как бы пограничную полосу первого этапа развития современной физики. Этопо­следнее усилие описать структуру атома на основе классиче­ской физики,дополняя ее лишь небольшим числом новых предположений.

Создавалось впечатление, чтопостулаты Н. Бора отражают какие-то новые, неизвестные свойства материи, нолишь час­тично. Ответы на эти вопросы были получены в результате раз­витияквантовой механики. Выяснилось, что атомную модель Н. Бора не следует пониматьбуквально, как это было вначале. Процессы в атоме в принципе нельзя нагляднопредставить в виде механических моделей по аналогии с событиями в макро­мире.Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказалисьнеподходящими для описания микрофизических явлений. Атом физиков-теоретиков всебольше и больше становился абстрактно-ненаблюдаемой суммой уравнений.

Макромир.В истории изучения природы можно выделить два этапа:донаучный и научный.

Донаучный,илинатурфилософский, охватывает период от античности до становленияэкспериментального естествозна­ния вXVI—XVIIвв. Наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительныхфилософских принципов.

Наиболее значимой дляпоследующего развития естествен­ных наук была концепция дискретного строения материиатомизм, согласно которому все тела состоят изатомов— мельчайших в мире частиц.

Со становления классическоймеханики начинается научный этапизучения природы.

Поскольку современныенаучные представления о струк­турных уровнях организации материи быливыработаны в ходе критического переосмысления представлений классической науки,применимых только к объектам макроуровня, то начи­нать нужно с концепцийклассической физики.

Формирование научныхвзглядов на строение материи от­носится кXVIв., когда Г. Галилеем была заложена основа пер­вой в истории науки физическойкартины мира— механиче­ской. Он непросто обосновал гелиоцентрическую систему Н. Коперника и открыл закон инерции,а разработал методо­логию нового способа описания природы— научно-теоре­тического. Суть его заключаласьв том, что выделялись только некоторые физические и геометрическиехарактеристики, кото­рые становились предметом научного исследования. Галилейписал: «Никогда я не стану от внешних телтребовать чего-либо иного, чем величина, фигура, количество и более или менеебыстрого движения для того, чтобы объяснить возникновение вкуса, запаха и звука»<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">[1].

И.Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики,описывающую и движение небес­ных тел, и движение земныхобъектоводними и теми же законами. Природа рассматривалась как сложная механическаясистема.

В рамках механическойкартины мира, разработанной И. Нью­тоном и его последователями, сложиласьдискретная (корпус­кулярная) модель реальности. Материя рассматривалась каквещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц— атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы,непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.

Существенной характеристикойньютоновского мира было трехмерное пространство евклидовой геометрии, котороеабсо­лютно постоянно и всегда пребывает в покое. Время представ­лялось каквеличина, не зависящая ни от пространства, ни от материи.

Движение рассматривалось какперемещение в пространст­ве по непрерывным траекториям в соответствии сзаконами механики.

Итогом ньютоновской картинымира явился образ Вселен­ной как гигантского и полностью детерминированногомеха­низма, где события и процессы являют собой цепь взаимозави­симых причин иследствий.

Механистический подход к описаниюприроды оказался не­обычайно плодотворным. Вслед за ньютоновской механикой былисозданы гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла,молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других, в русле которых физикадостигла огромных успехов. Однако были две области— оптических и электромагнитных явлений, которые не могли бытьполностью объяснены в рам­ках механистической картины мира.

Наряду с механическойкорпускулярной теорией, осуществ­лялись попытки объяснить оптические явленияпринципиально иным путем, а именно- наоснове волновой теории, сформу­лированнойX.Гюйгенсом. Волновая теория устанавливала ана­логию между распространением светаи движением волн на по­верхности воды или звуковых волн в воздухе. В нейпредпола­галось наличие упругой среды, заполняющей все пространство, — светоносного эфира. Исхо­дя из волновой теорииX. Гюйгенс успешно объяснил отраже­ние и преломление света.

Другой областью физики, гдемеханические модели оказа­лись неадекватными, была область электромагнитных явлений.Эксперименты английского естествоиспытателя М. Фарадея и теоретические работыанглийского физика Дж. К. Максвелла окончательно разрушили представленияньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде материи и по­ложилиначало электромагнитной картине мира.

Явление электромагнетизмаоткрыл датский естествоиспы­тательX. К.Эрстед, который впервые заметил магнитное дей­ствие электрических токов.Продолжая исследования в этом направлении, М. Фарадей обнаружил, что временноеизмене­ние в магнитных полях создает электрический ток.

М. Фарадей пришел к выводу,что учение об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область.Его рабо­ты стали исходным пунктом исследований Дж. К. Максвелла, заслугакоторого состоит в математической разработке идей М. Фарадея о магнетизме иэлектричестве. Максвелл «перевел» модель силовых линий Фарадея в математическуюформулу. Понятие «поле сил» первоначально складывалось как вспомогательноематематическое понятие. Дж. К. Максвелл придал ему физиче­ский смысл и сталрассматривать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле— это та часть пространства, которая содержит в себе и окружаеттела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии»<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">[2].

Исхо­дя из своих исследований,Максвелл смог заключить, что световые волны представляют собой электромагнитныеволны. Единая сущ­ность света и электричества, которую М. Фарадей предположил в1845 г., а Дж. К. Максвелл теоретическиобосновал в1862 г., былаэкспериментально подтверждена немецким физиком Г. Герцем в1888 г.

После экспериментов Г. Герцав физике окончательно ут­вердилось понятие поля не в качестве вспомогательнойматема­тической конструкции, а как объективно существующей физи­ческойреальности. Был открыт качественно новый, своеобразный вид материи.

Итак, к концуXIX в. физика пришла к выводу, что материясуществует вдвух видах: дискретного вещества инепрерывного поля.

В результате же последующихреволюционных открытий в физике в конце прошлого и начале нынешнего столетийоказа­лись разрушенными представления классической физики о ве­ществе и полекак двух качественно своеобразных видах материи.

Мегамир. Мегамирили космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую иразвивающуюся систему всех небесных тел.

Все существующие галактикивходят в систему самого высо­кого порядка — Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологическогогоризонта составляет15— 20 млрд.световых лет.

Понятия «Вселенная»и «Метагалактика»— очень близкие понятия: они характеризуютодин и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначаетвесь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика»— тот же мир, но с точки зрения его структуры— как упорядоченную систему га­лактик.

Строение и эволюцияВселенной изучаются космологией. Космологиякак раздел естествознания, находится на своеоб­разном стыке науки, религиии философии. В основе космо­логических моделей Вселенной лежат определенныемировоз­зренческие предпосылки, а сами эти модели имеют большоемировоззренческое значение.

В классической наукесуществовала так называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласнокоторой Вселенная всегда была почти та­кой же, как сейчас. Астрономия быластатичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды, создавалисьих классификации, что было, конечно, очень важно. Но вопрос об эволюцииВселенной не ставился.

Современные космологическиемодели Вселенной основы­ваются на общей теории относительности А. Эйнштейна, со­гласнокоторой метрикапространства и времениопределяется распределением гравитационных масс во Вселенной. Ее свой­ства какцелого обусловлены средней плотностью материи и другими конкретно-физическимифакторами.

Уравнение тяготенияЭйнштейна имеет не одно, а множество решений,чеми обусловлено наличие многих космологических моделей Вселенной. Первая модельбыла разработана самим А. Эйнштейном в1917г. Он отбросил постулаты ньютоновской космологии об абсолютности ибесконечности пространства и времени. В соответствии с космологической модельюВселен­ной А. Эйнштейна мировое пространство однородно и изо­тропно, материя всреднем распределена в ней равномерно, гравитационное притяжение масскомпенсируется универсаль­ным космологическим отталкиванием.

Время существования Вселеннойбесконечно, т.ё. не имеет ни начала, ни конца, а пространство безгранично, ноконечно.

Вселенная в космологическоймодели А. Эйнштейна стационарна, бесконечна во времени и безгранична впространстве.

В1922г. русский математик и геофизик А.А Фридман отбросил постулат классическойкосмологии о стационарности  Вселенной иполучил решение уравнения Эйнштейна, описывающее Вселенную с “расширяющимся”пространством.

Поскольку средняя плотностьвещества во Вселенной неизвестна, то сегодня мы не знаем, в каком из этихпространств Вселенной мы живем.

В1927 г. бельгийский аббат и ученый Ж. Леметр связал “расширение” пространства с данными астрономических наблюдений.Леметр ввел понятие начала Вселенной как сингулярности (т.е. сверхплотногосостояния) и рождения Вселенной как Большого взрыва.

В 1929 году американскийастроном Э.П. Хаббл обнаружил существование странной зависимости междурасстоянием и скоростью галактик:  всегалактики движутся от нас, причем со скоростью, которая возрастает пропорционально расстоянию, — система галактикрасширяется.

РасширениеВселенной считается научно установленным фактом. Согласно теоретическимрасчетам  Ж. Леметра, радиусВселенной   в первоначальном состоянии  был 10-12 см, что близко поразмерам к радиусу электрона, а ее плотность составляла  1096  г/см3. В сингулярном состоянииВселенная  представляла собой микрообъектничтожно малых размеров. От первоначального сингулярного состояния Вселеннаяперешла к расширению в результате Большого взрыва.

Ретроспективныерасчеты определяют возраст Вселенной в 13-20 млрд. лет.  Г.А. Гамов предположил, что температуравещества была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты показали,что Вселенная в своей эволюции проходит определенные этапы, в ходе которыхпроисходит образование химических элементов и структур. В современнойкосмологии для наглядности начальную стадию эволюцию Вселенной делят на “эры”<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">[3]

Эра адронов. Тяжелые частицы, вступающие всильные взаи­модействия.

Эра лептонов.Легкие частицы, вступающие в электромагнит­ноевзаимодействие.

Фотонная эра.Продолжительность1млн. лет. Основная до­ля массы— энергииВселенной— приходится на фотоны.

Звездная эра.Наступает через1млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процессобразования протозвезд и протогалактик.

Затем разворачиваетсяграндиозная картина образования структуры Метагалактики.

В современной космологиинаряду с гипотезой Большого взрыва весьма популярна инфляционная модельВселенной, в которой рассматривается творение Вселенной. Идея творения имееточень сложное обоснование и связана с квантовой кос­мологией. В этой моделиописывается эволюция Вселенной на­чиная с момента 10-45 с посленачала расширения.

Сторонники инфляционноймодели видят соответствие ме­жду этапами космической эволюции и этапамитворения мира, описанными в книге Бытия в Библии<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">[4].

В соответствии синфляционной гипотезой космическая эволюция в ранней Вселенной проходит рядэтапов.

Начало Вселеннойопределяется физиками-теоретиками как состояние квантовой супергравитации срадиусом Вселенной в 10-50 см

Стадия инфляции. Врезультате квантового скачка Вселенная перешла в состояние возбужденноговакуума и в отсутствие в ней вещества и излучения интенсивно расширялась поэкспо­ненциальному закону. В этот период создавалось само про­странство и времяВселенной. За период инфляционной стадии продолжительностью 10-34.Вселенная раздулась от невообра­зимо малых квантовых размеров 10-33до невообразимо больших 101000000см, что на много порядковпревосходит раз­мер наблюдаемой Вселенной— 1028см. Весь этот первоначаль­ный период во Вселенной не было ни вещества, ниизлучения.

Переход от инфляционнойстадии к фотонной. Состояние ложного вакуума распалось, высвободившаяся энергияпошла на рождение тяжелых частиц и античастиц, которые, проаннигилировав, далимощную вспышку излучения (света), осве­тившего космос.

Этап отделения вещества отизлучения: оставшееся после ан­нигиляции вещество стало прозрачным дляизлучения, контакт между веществом иизлучениемпропал. Отделившееся от веще­ства излучение и составляет современный реликтовыйфон, теоретически предсказанный Г. А. Гамовым и эксперименталь­но обнаруженныйв1965 г.

В дальнейшем развитиеВселенной шло в направлении от максимально простого однородного состояния ксозданию все бо­лее сложных структур—атомов (первоначально атомов водоро­да), галактик, звезд, планет, синтезутяжелых элементов в не­драх звезд, в том числе и необходимых для созданияжизни, возникновению жизни и как венца творения— человека.

Различие между этапами эволюцииВселенной в инфляци­онной модели и модели Большого взрыва касается только пер­воначальногоэтапа порядка10-30 с, далеемежду этими моделя­ми принципиальных расхождений в понимании этапов косми­ческойэволюции нет.

Пока же эти модели с помощьюзнаний и фантазии можно рассчитывать на компьютере, а вопрос остается открытым.

Самая большая трудность дляученых возникает при объяс­нении причин космической эволюции. Если отброситьчастно­сти, то можно выделить две основные концепции, объясняющие эволюцию Вселенной:концепцию самоорганизации и концепциюкреационизма.

Для концепции самоорганизации материальная Вселеннаяяв­ляется единственной реальностью, и никакой другой реально­сти помимо нее несуществует. Эволюция Вселенной описыва­ется в терминах самоорганизации: идетсамопроизвольное упо­рядочивание систем в направлении становления все болеесложных структур. Динамичный хаос порождает порядок.

В рамках концепции креационизма, т.е. творения, эволюцияВселенной связывается с реализацией программы, определяемой реальностью болеевысокого порядка, чем материальный мир. Сторонники креационизма обращаютвнимание на существова­ние во Вселенной направленного номогенца— развития от простых систем ко все болеесложным и информационно ем­ким, в ходе которого создавались условия длявозникновения жизни и человека. В качестве дополнительного аргумента при­влекается антропный принцип, сформулированный английскими астрофизиками Б. Карром и Риссом.

Среди современных физиков –теоретиков имеются сторонники, как концепции самоорганизации, так иконцепции  креационизма. Последниепризнают, что развитие фундаментальной теоретической физики  делает насущной необходимостью разработкуединой научно – технической картины мира, синтезирующей все достижения вобласти знания и веры.

Вселенной на самых разныхуровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскопленийгалактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной являетсярезультатом космической эволюции, в ходе которой из протогалактик образовалисьгалактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планеты.

Метагалактика– представляет собой совокупность звездных систем –галактик, а ее структура определяется их распределение в пространстве,заполненном чрезвычайно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

Согласно современнымпредставлениям, для метагалактики характерно ячеистая (сетчатая, пористая)структура. Существуют огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактикпока не обнаружено.

Возраст Метагалактики близокк возрасту Вселенной, поскольку образование структуры приходиться на период,следующий за разъединением вещества и излучение. По современным данным, возрастМетагалактики оценивается в 15  млрд.лет.

Галактика– гигантская система, состоящая из скоплений звезд итуманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию.

По форме галактики условнораспределяются на три типа:  эллиптические, спиральные, неправильные.

Эллиптические галактики– обладают пространственнойформой  эллипсоида с разной степеньюсжатия они являются наиболее простыми по структуре: распределение звездравномерно убывает от центра.

Спиральные галактики– представлены в форме спирали, включая спиральныеветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и нашаГалактика – млечный путь.

Неправильные галактики– не обладают выраженной формой, вних отсутствует центральное ядро.

Некоторые галактикихарактеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимоеизлучение. Это радиогалактики.

В ядре галактикисосредоточенны самые старые звезды, возраст которых приближается к возрастугалактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики.

Звезды и туманности впределах галактики движутся довольно сложным образом вместе с галактикой онипринимают участие в расширении Вселенной, кроме того, они участвуют во вращениигалактики вокруг оси.

Звезды.На современном этапе эволюции Вселенной веще­ство в нейнаходится преимущественно в звездномсостоянии. 97% вещества в нашей Галактикесосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образованияразличной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многихдругих галактик, если не у большинства, «звездная субстанция» составляет болеечем99,9% их массы.

Возраст звезд меняется вдостаточно большом диапазоне значений: от15млрд. лет, соответствующих возрасту Вселен­ной, до сотен тысяч— самых молодых. Есть звезды, которыеобразуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии, т.е. они ещене стали настоящими звездами.

Рождение звезд происходит вгазово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и другихсил, бла­годаря которым идет формирование неустойчивых однородностей и диффузнаяматерия распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются достаточнодолго, то с течением времени они превращаются в звезды. Ос­новная эволюциявещества во Вселенной происходила и проис­ходит в недрах звезд. Именно тамнаходится тот «плавильный тигель», который обусловил химическую эволюциювещества во Вселенной.

На завершающем этапеэволюции звезды превращаются в инертные («мертвые») звезды.

Звезды не существуютизолированно, а образуют системы. Простейшие звездные системы— так называемые кратные сис­темы состоят издвух, трех, четырех, пяти и больше звезд, об­ращающихся вокруг общего центратяжести.

Звезды объединены также веще большие группы — звезд­ные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или«шаровую» структуру. Рассеянные звездные скопления насчи­тывают несколько сотенотдельных звезд, шаровые скопления -многие сотни тысяч.

Ассоциации, или скоплениязвезд, также не являются неиз­менными и вечно существующими. Через определенноеколи­чество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеивают­ся силамигалактического вращения.

Солнечная системапредставляет собой группу небесных тел, весьмаразличных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце,девять больших планет, десятки спут­ников планет, тысячи малых планет(астероидов), сотни комет и бесчисленное множество метеоритных тел, движущихсякак роями, так и в виде отдельных частиц. К1979г. было известно 34 спутника и2000 астероидов. Все эти тела объединены водну систему благодаря силе притяжения центрального тела— Солнца. Солнечная система является упорядоченной системой,имеющей свои закономерности строения. Единый характер Солнечной системыпроявляется в том, что все планеты вра­щаются вокруг Солнца в одном и том женаправлении и почти в одной и той жеплоскости.Большинство спутников планет (их лун) вращается в том же направлении и вбольшинстве слу­чаев в экваториальной плоскости своей планеты. Солнце, пла­неты,спутники планет вращаются вокруг своих осей в том же направлении, в котором онисовершают движение по своим траекториям. Закономерно и строение Солнечнойсистемы: ка­ждая следующая планета удалена от Солнца примерно в два разадальше, чем предыдущая.

Солнечная системаобразовалась примерно5 млрд. лет назад,причем Солнце — звезда второго (или еще болеепозднего) поколения. Таким образом, Солнечная система возникла на продуктахжизнедеятельности звездпредыдущих поколений,скапливав­шихся в газово-пылевых облаках. Это обстоятельство дает ос­нованиеназвать Солнечную систему малой частью звездной пыли. О происхождении Солнечнойсистемы и ее исторической эволюции наука знает меньше, чем необходимо дляпостроения теории планетообразования.

Первые теории происхожденияСолнечной системы были выдвинуты немецким философом И. Кантом и французскимматематиком П. С. Лапласом. Согласно этой гипотезе система планет вокруг Солнцаоб­разовалась в результате действия сил притяжения и отталкива­ния междучастицами рассеянной материи (туманности), нахо­дящейся во вращательномдвижении вокруг Солнца.

Началом следующего этапа вразвитии взглядов на образо­вание Солнечной системы послужила гипотезаанглийского фи­зика и астрофизика Дж.X.Джинса. Он предположил, что ко­гда-то Солнце столкнулось с другой звездой, врезультате чего из него была вырвана струя газа, которая, сгущаясь, преобразо­валасьв планеты.

Современные концепциипроисхождения планет Солнечной системы основываются на том, что нужно учитыватьне только механические силы, но и другие, в частности электромагнит­ные. Этаидея была выдвинута шведским физиком и астрофи­зикомX. Альфвеном и английским астрофизиком Ф. Хойлом. В соответствии ссовременными представлениями, первона­чальное газовое облако, из которогообразовались и Солнце и планеты, состояло из ионизированного газа,подверженного влиянию электромагнитных сил. После того как из огромногогазового облака посредством концентрации образовалось Солнце, на очень большомрасстоянии от него остались не­большие части этого облака. Гравитационная силастала при­тягивать остатки газа к образовавшейся звезде— Солнцу, но его магнитное поле остановило падающий газ наразличных расстояниях— как раз там, гденаходятся планеты. Гравитаци­онная и магнитные силы повлияли на концентрацию исгуще­ние падающего газа, и в результате образовались планеты. Ко­гда возниклисамые крупные планеты, тот же процесс повто­рился в меньших масштабах, создав,таким образом, системы спутников.

Теории происхожденияСолнечной системы носят гипотетический характер, и однозначно решить вопрос обих достоверности на современном этаперазвитиянауки невоз­можно. Во всех существующих теориях имеются противоречия и неясныеместа.

Внастоящее время в

еще рефераты
Еще работы по астрономии. философии