Лекция 7. Элементы современной космологии (физическая Вселенная)

Цель: развитие основных мировоззренческих позиций.

Вопросы:

1. Космические объекты и методы их исследования.

2. Солнечная система в мире галактик.

3. Модель Большого взрыва.

4. Звезды и их эволюция.

5. Земля в свете антропного принципа.

Блок базовых понятий: космология, космогония, космические объекты, эволюция звезд, «большой взрыв»

1. Космические объекты и методы их исследования

Космос в переводе с греческого означает мир, как упорядоченную структурно целостность вселения человека. Мир – это определенный порядок в отличие от Хаоса, под которым понимали первозданное состояние. В современной терминологии Космос и Вселенная означают окружающий нас мир в бесконечном пространстве и времени. Вселенную как объект изучает астрономия. Астрономия – это наука о движении, строении, возникновении и развитии небесных тел и их систем и Вселенной в целом.

Основным методом получения астрономических знаний является наблюдение и в отдельных случаях эксперимент. Эксперимент при изучении Вселенной как целостности практически невозможен. Современная астрономия включает в себя несколько научных дисциплин: космогонию, космологию, астрофизику, астрохимию, радиоастрономию.

Космогония (от греческого hosmos – мир, gonos – рождение) – это наука о происхождении и развитии космических объектов и систем, не рассматривая Вселенную в целом. В свою очередь космология (от греческого hosmos – мир, logos – учение) – наука, рассматривающая основные закономерности Вселенной и ее составных частей. Космология объектом своего исследования имеет целостность Вселенной и упорядоченность составляющих ее систем. Космогония рассматривает отдельные объекты Вселенной такие как, звезды, планеты, астероиды, кометы, а также более сложные системы, состоящие из ряда отдельных объектов – планетные системы, звездные скопления, галактики.

Мир един и гармоничен в своей целостности, но имеет сложную многоуровневую организацию. Чаще всего рассматривают три уровня организации материи – мегамир, макромир и микромир. Границы между ними носят абстрактный характер, обусловленных особенностями теорий, на основе которых наука отражает представления о каждом уровне организации материи.

Вселенная представляет собой совокупность отдельных взаимосвязанных элементов различного типа. Можно выделить следующие группы элементов: небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы); планетные системы звезд; звездные скопления; галактики; черные дыры.

Звезды – это гигантские раскаленные светящиеся небесные тела. Планеты – это небесные тела с невысокими температурами, вращающиеся вокруг звезды. Спутники планет – это холодные небесные тела, вращающиеся вокруг планеты. Планетная система представляет собой совокупность небесных тел (планет, спутников, астероидов, комет), вращающихся вокруг звезды. Например, Солнечная система, в которую входят девять планет, несколько спутников планет (Луна – спутник Земли), десятки тысяч астероидов, множество комет. Солнце, обладая огромной массой, определяет движение названных элементов в поле свего тяготения. Астероиды (малые планеты) небольшие холодные небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Их диаметр составляет около 1000м. Кометы – небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Отличительными особенностями комет являются их малые размеры (несколько километров), структура (наличие ядра и хвоста), своеобразный химический состав.

Галактики представляют собой гигантские звездные системы, включающие планетные системы и межзвездную среду. Каждая галактика насчитывает в своем составе миллиарды звезд, которые вращаются вокруг ее центра. Звездные скопления – группы звезд, расположение звезд в которых характеризуется расстояниями значительно меньшими, чем межзвездные расстояния во Вселенной. У звездных скоплений происходит взаимосвязанное движение в пространстве на основе общего происхождения. Галактики образуют Метагалактику как грандиозное по размерам и массе скопление отдельных галактик и их групп.

В современном понимании термины Метагалактика и Вселенная очень часто отождествляются. Но если Вселенную можно рассматривать как бесконечную целостность, то метагалактика – та ее часть, которая поддается визуальному восприятию.

Учитывая огромные масштабы Вселенной астрономия и другие науки испоьзуют при изучении объектов космоса специальные единицы длины. Наибольшее распространение получили такие единицы как, астрономическая единица (а.е.). равная расстоянию от Земли до Солнца – 150 млн. километров. Обычно эта единица используется при определении расстояний в рамках Солнечной системы. Скажем расстояний между планетами Солнечной системы.

Световой год – это расстояние, которое световой луч проходит за один год. Оно равно 10¹³ км. Соотношение астрономической единицы и светового года легко вычисляется, оно равно 8,3. Т.е. 1 а.е. соответствует 8,3 световой минуты. Луч света, идущий от Солнца, позволяет заглянуть нам в прошлое на 8, 3 минуты. В световых годах определяются расстояния до звезд и других космических объектов за пределами Солнечной системы.

Парсек – это расстояние, равное 3,3 светового года. Данная величина позволяет эффективно измерять расстояния между звездами.

При необходимости используют также более значительные величины кило- и мегапарсеки.