Методическая разработка: "Строение и эволюция Вселенной"

• 1 слайд

  
  
  
  
  
  
  1
  Строение и эволюция
  Вселенной
  

• 2 слайд

  Содержание
  Космология
  Типы галактик
  Скопления галактик
  Звёздные скопления
  Межзвёздное вещество
  Красное смещение
  Эффект Доплера
  Закон Хаббла
  Теория Большого взрыва
  2
  

• 3 слайд

  Космология - наука, изучающая строение и эволюцию
  Вселенной.
  
  
  3
  

• 4 слайд

  Внесистемные единицы измерения
  1 световой год (1 св. г.) – расстояние, которое проходит свет за 1 год в вакууме – 9,5·1015 м;
  1 астрономическая единица (1 а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца (средний радиус земной орбиты) – 1,5·1011 м;
  1 парсек (1 пк) - расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный 1 а. е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″) – 3·1016 м;
  1 масса Солнца ( 1 Мʘ ) – 2·1030 кг.
  
  4
  

• 5 слайд

  Возраст Вселенной t=1,3·1010 лет
  
  Радиус Вселенной R=1,3·1010 св.л.
  
  5
  

• 6 слайд

  Галактики – это большие звёздные системы, в которых звёзды связаны друг с другом силами гравитации.
  
  
  
  
  
  6
  

• 7 слайд

  Типы галактик
  1.Эллиптические
  2.Спиральные
  3.Неправильные
  
  
  7
  

• 8 слайд

  Эллиптические галактики
  Эллиптическая галактика М32
  
  8
  

• 9 слайд

  Эллиптические галактики
  Имеют вид кругов или эллипсов
  Яркость плавно уменьшается от центра к периферии
  Не вращаются
  В них мало газа и пыли
  М ̴ 1013 Мʘ
  
  
  Эллиптическая галактика М87
  
  9
  

• 10 слайд

  Спиральные галактики
  Галактика М104 Сомбреро
  10
  

• 11 слайд

  Спиральные галактики
  Состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или ветвей
  Ветви отходят непосредственно от ядра
  Вращаются
  В них много газа и пыли
  М ̴ 1012 Мʘ
  
  спиральная галактика  NGC 4414 из созвездия Волосы Вероники
  
  
  11
  

• 12 слайд

  Спиральная галактика М 33
  12
  

• 13 слайд

  Спиральная галактика Андромеды
  13
  

• 14 слайд

  Спиральные галактики
  Солнце и Солнечная система входят в состав галактики Млечный путь.
  Галактика Млечный путь состоит из ядра, находящегося в центре галактики, и трёх спиральных рукавов.
  
  Галактика Млечный путь
  (вид сверху)
  14
  

• 15 слайд

  Спиральные галактики
  Размеры галактики Млечный путь:
  диаметр диска галактики около
  30 кпк ( 100 000 св.л.);
  толщина – около
  1 000 св. л.
  
  Галактика Млечный путь
  (вид сбоку)
  15
  

• 16 слайд

  Спиральные галактики
  Галактика Млечный путь вращается вокруг центра галактики.
  Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает за 200 млн. лет.
  
  Положение Солнца
  в галактике Млечный путь
  16
  

• 17 слайд

  Неправильные галактики
  
  
  Большое Магелланово облако
  
  17
  

• 18 слайд

  Неправильные галактики
  Отсутствует чётко выраженное ядро
  Нет вращательной симметрии
  Около половины вещества в них – межзвездный газ
  Галактика NGC 1313
  18
  

• 19 слайд

  Квазары
  Квазары не являются звездами; это яркие и очень активные ядра галактик, расположенные на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.
    Квазар 3C 273
  в созвездии Девы
  19
  

• 20 слайд

  Скопления галактик
  Наряду с отдельными галактиками наблюдаются скопления галактик.
  Местная группа галактик состоит из 35 галактик. Включает в себя галактики Туманность Андромеды, Млечный путь, Большое Магелланово облако, Малое Магелланово облако и другие.
  Галактики Местной группы связаны общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс в созвездии Дева.
  20
  

• 21 слайд

  Звёздные скопления
  Рассеянные
  Шаровые
  скопление М50
  в созвездии Единорога
  
  скопление М13
  в созвездии Геркулеса
  
  21
  

• 22 слайд

  Рассеянные звёздные скопления
  Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости.
  
  
  Скопление «Плеяды»
  22
  

• 23 слайд

  Шаровые звёздные скопления
  Шаровые скопления выделяются на звездном фоне благодаря значительному числу звезд и четкой сферической форме.
  Диаметр шаровых скоплений составляет от 20 до 100 пк.
  М= 104÷106 Мʘ
  
  Скопление в созвездии Центавра
  
  23
  

• 24 слайд

  Межзвёздное вещество
  Пространство между звёздами заполнено разрежённым веществом, излучением и магнитным полем.
  Если концентрация вещества становится большой, то мы можем видеть различного вида туманности.
  
  Газопылевые облака туманности
  М16 “Орёл” в созвездии Змеи
  
  24
  

• 25 слайд

  Туманность Конская голова
  25
  

• 26 слайд

  Туманность Лагуна
  26
  

• 27 слайд

  Трёхраздельная туманность
  27
  

• 28 слайд

  Туманность IRAS 05437+2502
  28
  

• 29 слайд

  Звёздная пыль
  Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы галактики.
  Её полная светимость составляет 30 % от светимости звёзд и полностью определяет излучение галактики в инфракрасном диапазоне.
  Температура пыли 15÷25 К.
  
  29
  

• 30 слайд

  Свет галактик представляет собой
  суммарный свет миллиардов
  звёзд и газа.
  Для изучения физических свойств галактик
  астрономы используют методы спектрального
  анализа.
  Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектра.
  
  
  
  
  Спектр Солнца
  30
  

• 31 слайд

  Красное смещение
  Линии в спектрах всех известных галактик смещены к красному концу спектра.
  Пусть λо - длина волны спектральной линии, наблюдаемой в лаборатории,
  λ – длина волны спектральной линии в спектре галактики,
  Δλ=λ-λо - смещение спектральной линии.
  Оказалось, что отношение смещения спектральной линии Δλ к λо одинаково для всех линий в спектре галактики.
  
  31
  

• 32 слайд

  Эффект Доплера
  Смещение спектральных линий к красному концу спектра вызвано движением (удалением) излучающего объекта (галактики) со скоростью 𝓿 по направлению от наблюдателя.
  При Z « 1
  𝓿 = c·Z – скорость объекта (галактики),
  где c = 3·108 м/с – скорость света в вакууме.
  32
  

• 33 слайд

  Закон Хаббла
  По спектрам галактик установлено, что они «разбегаются» от нас со скоростью 𝓿, пропорциональной расстоянию до галактики:
  𝓿 = H·r,
  где H = 2,4·10-18 с-1 – постоянная Хаббла,
  r – расстояние до галактики (м).
  33
  

• 34 слайд

  Теория Большого взрыва
  Вселенная возникла 13 млрд. лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается.
  Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. 
  34
  

• 35 слайд

  Теория Большого взрыва
  Критическое значение плотности вещества ƍкр от которого зависит характер его движения рассчитывается по формуле:
  
  
  
  где H = 2,4·10-18 с-1 – постоянная Хаббла,
  G = 6,67·10-11 (Н·м2)/кг2 – гравитационная постоянная.
  Подставив числовые значения, получим ƍкр =10-26 кг/м3.
  При ƍ< ƍкр - расширение Вселенной.
  При ƍ> ƍкр - сжатие Вселенной.
  Усреднённая плотность вещества во Вселенной
  ƍ = 3·10-28 кг/м3 .
  
  
  
  35
  

• 36 слайд

  Вывод
  Представляя Вселенную как весь окружающий мир, мы сразу делаем её уникальной и единственной. И вместе с этим лишаем себя возможности описать её в терминах классической механики: из-за своей уникальности Вселенная ни с чем не может взаимодействовать, она — система систем, и поэтому в её отношении теряют свой смысл такие понятия, как масса, форма, размер. Вместо этого приходится прибегать к языку термодинамики, употребляя такие понятия как плотность, давление, температура, химический состав.
  36