Состав и строение галактик. Строение галактики Темой реферата является состав и строение галактик

Распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звезд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

Размеры Галактики:
– диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет),
– толщина – около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики – на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет).

Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на? = 17h46,1m, ? = –28°51′.

Галактика состоит из диска, гало и короны. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром. В ядре высокая концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной. В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры. В кольцевой области галактического диска (3–7 кпк) сосредоточено почти все молекулярное вещество межзвездной среды; там находится наибольшее количество пульсаров, остатков сверхновых и источников инфракрасного излучения. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи.

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической – гало, ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж. Вторая подсистема – это массивный звездный диск. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа. К диску, плоской составляющей Галактики, относятся звезды ранних спектральных классов О и В, звезды рассеянных скоплений, темные пылевые туманности. Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики: звезды шаровых скоплений, звезды типа RR Лиры. Звезды плоской составляющей по сравнению со звездами сферической составляющей отличаются большим содержанием тяжелых элементов. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость вращения диска не одинакова на различных расстояниях от центра. Масса диска оценивается в 150 миллиардов М. В диске находятся спиральные ветви (рукава). Молодые звезды и очаги звездообразования расположены, в основном, вдоль рукавов.

Диск и окружающее его гало погружены в корону. В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска.

65.Распределение звёзд в Галактике. Скопления. Общее строение Галактики.

конецформыначалоформыЗнание расстояний до звезд позволяет подойти к изучению их распределения в пространстве, а следовательно, и структуры Галактики. Для того чтобы охарактеризовать количество звезд в различных частях Галактики, вводят понятие звездной плотности, аналогичное понятию концентрации молекул. Звездной плотностью называется количество звезд, находящихся в единице объема пространства. За единицу объема обычно принимают 1 кубический парсек. В окрестностях Солнца звездная плотность составляет около 0,12 звезды на кубический парсек, иными словами, на каждую звезду в среднем приходится объем свыше 8 пс 3 ; среднее же расстояние между звездами - около 2 пс.Чтобы узнать, как меняется звездная плотность в различных направлениях, подсчитывают число звезд на единице площади (например, на 1 квадратном градусе) в различных участках неба.

Первое, что бросается в глаза при таких подсчетах, необычайно сильное увеличение концентрации звезд по мере приближения к полосе Млечного Пути, средняя линия которого образует на небе большой круг. Наоборот, по мере приближения к полюсу этого круга концентрация звезд быстро уменьшается. Этот факт уже в конце XVIII в. позволил В.Гершелю сделать правильный вывод о том, что наша звездная система имеет сплющенную форму, причем Солнце должно находиться недалеко от плоскости симметрии этого образования.конецформыначалоформы Все звезды с видимой звездной величиной, меньшей или равной т, проектирующиеся на некоторую область неба, находятся внутри шарового сектора, радиус которого определяется по формуле

lg r m =1 + 0,2 (m ѕ M)

конецформыначалоформыЧтобы охарактеризовать, сколько в данной области пространства содержится звезд различных светимостей, вводят функцию светимости j (М), которая показывает, какая доля от общего числа звезд имеет данное значение абсолютной звездной величины, скажем, от M до М + 1.

конецформыначалоформыСкопления галактик - гравитационно-связанные системы галактик , одни из самых больших структур во вселенной . Размеры скоплений галактик могут достигать 10 8 световых лет .

Скопления условно разделяются на два вида:

регулярные - скопления правильной сферической формы, в которых преобладают эллиптические и линзовидные галактики , с чётко выраженной центральной частью. В центрах таких скоплений расположены гигантские эллиптические галактики. Пример регулярного скопления - скопление Волос Вероники .

иррегулярные - скопления без определённой формы, по количеству галактик уступающие регулярным. В скоплениях этого вида преобладают спиральные галактики . Пример - скопление Девы .

Массы скоплений варьируются от 10 13 до 10 15 масс Солнца .

Строение галактики

Распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звезд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

Размеры Галактики: – диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет), – толщина – около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики – на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет).

Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на? = 17h46,1m, ? = –28°51′.

Галактика состоит из диска, гало и короны. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром. В ядре высокая концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной. В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры. В кольцевой области галактического диска (3–7 кпк) сосредоточено почти все молекулярное вещество межзвездной среды; там находится наибольшее количество пульсаров, остатков сверхновых и источников инфракрасного излучения. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи.

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической – гало, ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж. Вторая подсистема – это массивный звездный диск. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа. К диску, плоской составляющей Галактики, относятся звезды ранних спектральных классов О и В, звезды рассеянных скоплений, темные пылевые туманности. Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики: звезды шаровых скоплений, звезды типа RR Лиры. Звезды плоской составляющей по сравнению со звездами сферической составляющей отличаются большим содержанием тяжелых элементов. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость вращения диска не одинакова на различных расстояниях от центра. Масса диска оценивается в 150 миллиардов М. В диске находятся спиральные ветви (рукава). Молодые звезды и очаги звездообразования расположены, в основном, вдоль рукавов.

Диск и окружающее его гало погружены в корону. В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска.

Общая астрономия. Строение Галактики

Одним из самых примечательных объектов звездного неба является Млечный Путь . Древние греки называли его galaxias , т.е. молочный круг . Уже первые наблюдения в телескоп, проведенные Галилеем, показали, что Млечный Путь – это скопление очень далеких и слабых звезд.

В начале ХХ века стало очевидным, что почти все видимое вещество во Вселенной сосредоточено в гигантских звёздно-газовых островах с характерным размером от нескольких килопарсеков до нескольких десятков килопарсек (1 килопарсек = 1000 парсек ~ 3∙10 3 световых лет ~ 3∙10 19 м). Солнце вместе с окружающими его звёздами также входит в состав спиральной галактики, всегда обозначаемой с заглавной буквы: Галактика. Когда мы говорим о Солнце, как об объекте Солнечной системы, мы тоже пишем его с большой буквы.

Расположение Солнца в нашей Галактике довольно неудачное для изучения этой системы как целого: мы находимся вблизи плоскости звёздного диска, и с Земли сложно выявить структуру Галактики. К тому же, в области, где расположено Солнце, довольно много межзвёздного вещества, поглощающего свет и делающего звездный диск почти непрозрачным для видимого света в некоторых направлениях, особенно в направлении ее ядра. Поэтому исследования других галактик играют громадную роль в понимании природы нашей Галактики. Галактика представляет собой сложную звёздную систему, состоящую из множества разнообразных объектов, которые находятся между собой в определенной взаимосвязи. Масса Галактики оценивается в 200 миллиардов (2∙10 11) масс Солнца, но только два миллиарда звезд (2∙10 9) доступно наблюдениям.

Распределение звёзд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звёзд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звёзда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звёзд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

Размеры Галактики: - диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет), - толщина - около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики - на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет). Галактика состоит из диска, гало, балджа и короны.

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом.

Первая называется сферической - гало , ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж . (английское слово bulge переводится как вздутие ). В балдже (3-7 кпк) сосредоточено почти все молекулярное вещество межзвездной среды; там находится наибольшее количество пульсаров, остатков сверхновых и источников инфракрасного излучения. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром . В ядре высокая концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной. В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на α = 17h46,1m, δ = –28°51". Вторая подсистема - это массивный звездный диск . Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звёзды галактического диска были названы населением I типа, звёзды гало - населением II типа. К диску, плоской составляющей Галактики, относятся звёзды ранних спектральных классов О и В, звёзды рассеянных скоплений, тёмные пылевые туманности, облака газа и пыли. Солнце относится к звездному населению I типа.

Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики: звёзды шаровых скоплений, звёзды типа RR Лиры. Звёзды плоской составляющей по сравнению со звёздами сферической составляющей отличаются большим содержанием тяжелых элементов. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики. По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Масса диска оценивается в 150 миллиардов М Солнца. В диске находятся спиральные ветви (рукава). Молодые звёзды и очаги звёздообразования расположены, в основном, вдоль рукавов. Диск и окружающее его гало погружены в корону .

В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска. Дальнейшие исследования показали, что в нашей Галактике имеется перемычка (бар).

Астрономы убедились в существовании спиральных рукавов полвека назад по тому же излучению атомарного водорода на волне 21 сантиметр.

Иллюстрация слева. Солнце расположено между рукавами Киля-Стрельца и Персея. Иллюстрация справа. Строение нашей Галактики в разрезе.

Слева вид нашей Галактики в видимом диапазоне (цифровая панорама их трёх тысяч изображений звёздного неба), если посмотреть на всё небо сразу. Аксел Мелингер. Проект Панорама Млечного пути 2.0. Рисунок справа. Наблюдения радиоизлучения водорода. Наблюдения Энглмайера. Красным наложен узор спиральных рукавов. Отчётливо видно, что у нашей Галактики есть бар (перемычка), от которой отходят два рукава. Во внешней части видны 4 рукава.

Царев Павел

XI общешкольная конференция

«Учись учиться"

Состав и строение Галактик

Ученик 8 «В» класса

МОУ СОШ№44

Руководитель:

учитель физики

Мурманск 2011

1.Введение

Тема

Цель

Актуальность

Методы

Задачи :

1. Введение

2. Основная часть

2.2. Состав нашей Галактики.

2.3. Виды Галактик.

2.4. Метагалактика.

3. Вывод

4.Список литературы

3.Вывод

4.Список литературы.

1. Арзуманян «Небо. Звёзды. Вселенная» М. 1987 г..

Скачать:

Предварительный просмотр:

XI общешкольная конференция

«Учись учиться!»

Состав и строение Галактик

Ученик 8 «В» класса

МОУ СОШ№44

Руководитель:

Рубашкина Ирина Вячеславовна

Учитель физики

Мурманск 2011

1.Введение

Эта работа посвящена галактикам. В ней будет рассказано о том что, не только звезды с планетами могут образовать системы, но и сами звёзды образовывают системы более высокого класса - галактики. Вы узнаете о составе галактик, в качестве примера опишу нашу галактику именуемую «Млечный Путь». Так же расскажу о других видах галактик, в числе которых будут почти не известные Метагалактики.

Тема

Темой реферата является состав и строение галактик.

Цель

Исследовать строения, состав галактик и их виды.

Актуальность

Данная тема привлекает внимание своей важностью в изучении космического пространства.

Методы

Теоретический анализ публикаций и материалов интернет ресурсов.

Задачи :

1.Узнать, как была открыта наша галактика.

2.Изучить строение нашей галактики.

3.Расширить представление о галактиках.

1. Введение

2. Основная часть

2.1. Как была открыта наша Галактика.

2.2. Состав нашей Галактики.

2.3. Виды Галактик.

2.4. Метагалактика.

3. Вывод

4.Список литературы

2.1. Как была открыта наша Галактика.

Важнейшей особенностью небесных тел является их свойство объединяться в

системы. Земля и её спутник Луна образуют систему из двух тел. Так как

размеры Луны не так уж малы в сравнении с размерами Земли, то некоторые

астрономы склонны рассматривать Землю и Луну как двойную систему Юпитер и

Сатурн со своими спутниками - примеры более богатых систем. Солнце, девять

планет с их спутниками, множество малых планет, комет и метеоров образуют

систему более высокого порядка - Солнечную систему.

Не образуют ли систем и звезды?

Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил во второй

половине 18 века английский астроном Вильям Гершель. Он производил в разных

областях неба подсчеты звёзд, наблюдаемых в поле зрения его телескопа.

Оказалось, что на небе можно наметить большой круг, рассекающий все небо на

две части и обладающий тем свойством, что при приближении к нему с любой

стороны число звезд, видимых в поле зрения телескопа, неуклонно возрастает и

на самом круге становится небольшим. Как раз вдоль этого круга, получившего

название галактического экватора, стелется Млечный Путь, опоясывающая небо

чуть светящаяся полоса, образованная сиянием слабых дальних звезд. Гершель

правильно объяснил обнаруженное им явление тем, что наблюдаемые нами звезды

образуют гигантскую звездную систему, которая сплюснута к галактическому

экватору.

И все же, хотя вслед за Гершелем исследованием строения нашей звездной

системы- Галактики занимались известные астрономы- В. Струве, Каптейн и

другие, само представление о существовании Галактики как обособленной

звездной системы являлось до тех пор, пока не были обнаружены объекты,

находящиеся вне Галактики. Это произошло только в 20 годы нашего века, когда

выяснилось, что спиралеобразные и некоторые другие туманности являются

гигантскими звездными системами, находящимися на огромных расстояниях от нас

и сравнимыми по строению и размерам с нашей Галактикой.

Выяснилось, что существует множество других звездных систем- галактик, весьма

разнообразных по форме и по составу, причем среди них имеются галактики,

очень похожие на нашу. Это обстоятельство оказалось очень важным. Наше

положение внутри Галактики, с одной стороны, облегчает её исследование, а с

другой- затрудняет, так как для изучения строения системы выгоднее её

рассматривать не изнутри, а со стороны.

Форма Галактики напоминает круглый сильно сжатый диск.

2.2. Состав нашей Галактики.

В нашей галактике на каждый кубический парсек приходится несколько

тысяч звёзд, т.е. в центральных областях Галактики звёздная плотность во

много раз больше, чем в окрестностях Солнца. При удалении от плоскости и оси

симметрии звёздная плотность убывает, при чём при удалении от плоскости

симметрии убывает значительно быстрее. По этому если бы мы условились

составляет одну звезду на 100 пс, то очерченное этой границей тело было бы

сильно сжатым круглым диском. Если границей считать область, где звёздная

плотность ещё меньше и составляет одну звезду на 10 000 пс, то снова

очерченной границей тело будет диском примерно той же формы, но только

больших размеров. По этому нельзя вполне определённо говорить о размерах

Галактики. Если всё-таки границами нашей звёздной системы считать места, где

одна звезда приходится на 1 000 пс пространства, то диаметр Галактики

приблизительно равен 30 000 пс, а её толщена 2 500 пс. Таким образом,

Галактика- действительно сильно сжатая система: её диаметр в 12 раз больше

толщины.

Количество звёзд в Галактике огромно. По современным данным оно превосходит сто миллиардов.

Существование газа в пространстве между звёздами впервые было обнаружено по

присутствию в спектрах звёзд линий поглощения, вызываемых межзвёздным

кальцием и межзвёздным натрием. Эти элементы заполняют всё

пространство между наблюдателем и звездой непосредственно не

связаны.

После кальция и натрия было установлено присутствие кислорода, калия,титана и

других элементов, а также некоторых молекулярных соединений: циана,

углеводорода и др.

Плотность межзвёздного газа можно определить по интенсивности его линий. Как

и следовало ожидать, она оказалось очень малой. Плотность межзвёздного

натрия, например, близ плоскости Галактики, где он наиболее плотен,

соответствует одному атому на 100 м пространства. Долгое время не

удавалось обнаружить межзвёздный водород, хотя в звёздах он самый обильный

газ. Это объясняется особенностями физического строения атома водорода и

характером поля излучения Галактики. Близ плоскости Галактики один атом

водорода приходится на 2-3 см пространства. Распределён межзвёздный газ неравномерно, местами образуя облака с плотностью

в десятки раз выше средней, а местами создавая разряжения. При удалении от

плоскости Галактики средняя плотность межзвёздного газа быстро падает. Общая

его масса в Галактике составляет 0,01-0,02 общей массы всех звёзд.

Рассеянные скопления располагаются очень близко к плоскости симметрии

Галактики. Большинство из них лежит почти точно в этой плоскости. Число

занесённых в каталоги рассеянных звёздных скоплений превышает в настоящее

время тысячи. Далекие рассеянные скопления неразличимы, они недостаточно

богаты звёздами. Но при помощи телескопов можно отличить относительно

близкие рассеянные скопления. Поэтому число имеющихся рассеянных скоплений в

Галактике на самом деле на много больше тысячи и оценивается приблизительно в

30 тысяч. Если среднее число звёзд в одном рассеянном скоплении составляет

300 или несколько больше, то общее число звезд, входящих во все рассеянные

скопления Галактики, равно приблизительно десяти миллионам.

Ещё более крупными коллективными членами Галактики являются шаровые звёздные

скопления. Это очень богатые звёздные скопления, насчитывающие сотни тысяч,

иногда свыше миллиона звёзд.

В центральных областях шарового скопления звёзды расположены очень тесно друг

к другу. Из-за этого их изображения сливаются и определенные звёзды различить

нельзя. Это не значит, что звёзды соприкасаются друг с другом. На самом деле

даже в центральных областях шаровых скоплений расстояния между звёздами

огромны по сравнению с размерами самих звёзд.

Состав шаровых скоплений существенно отличается от состава рассеянных

скоплений.

Шаровые скопления- это плотные системы, состоящие из большого числа звёзд,

поэтому они резко выделяются среди других объектов Галактики. К настоящему

времени открыто 132 шаровых скопления, входящих в состав нашей Галактики.

Предполагается, что будет открыто ещё некоторое их количество.

Вся совокупность шаровых скоплений образует как бы сферическую систему

окружающую Галактику и в то же время проникающую в Галактику.

В следствии того, что шаровые скопления располагаются симметрично по

отношению к центру Галактики, а Солнце находится далеко от него, почти все

шаровые скопления должны наблюдаться в одной половине неба, в той, в которой

находится галактический центр.

Если в каждом из известных шаровых скоплений в среднем имеется немного менее

миллиона звёзд, то общее число звёзд в шаровых скоплениях составит около 100

миллионов. Это только одна тысячная доля всех звёзд Галактики.

Имеется ещё один тип членов Галактики- так называемые звёздные ассоциации.

Они были открыты академиком В.А. Амбарцумяном, который обнаружил, что

наиболее горячие звёзды- гиганты, расположены на небе как бы отдельными

гнёздами. Обычно в таком гнезде два- три десятка звёзд- горячих гигантов

спектральных классов. Ассоциация занимает большой объем, размером в несколько

десятков или сотен парсек, в который обычно порядком, как и в другие места

Галактики, входят в большом количестве звезды- карлики и звёзды средней

светимости.

Звёзды горячие гиганты движутся со скоростью 5-10 км\с, и им требуется всего

несколько сотен тысяч лет или, самое большее, несколько миллионов лет, чтобы

уйти из ассоциации. Поэтому факт существования горячих гигантов в звёздных

ассоциациях указывает на то, что эти звёзды недавно сформировались в

ассоциациях и не успели ещё из них уйти.

Именно открытие звёздных ассоциаций привело к утверждению, что наряду со

старыми звёздами, есть и молодые и очень молодые звёзды, что

звёздообразование в Галактике было длительным процессом и продолжается в наши

дни.

По расположению в Галактике все звёзды и все другие объекты можно разделить

на три группы.

Объекты первой группы сосредоточены в галактической плоскости, т.е. образуют

плоские подсистемы. К этим объектам относятся звёзды горячие сверхгиганты и

гиганты, пылевая материя, газовые облака и рассеянные звёздные скопления.

Характерно, что в состав рассеянных скоплений в основном входят именно те

объекты, которые сами по себе тоже образуют плоские подсистемы.

Вторую группу образуют объекты, располагающиеся одинаково часто у плоскости

симметрии Галактики и на значительном расстоянии от неё. Они образуют

сферические подсистемы. В числе таких объектов желтые и красные субкарлики,

желтые и красные гиганты, шаровые скопления.

Третью группу составляют промежуточные подсистемы. В них объекты

сосредоточены к плоскости Галактики, но не так сильно, как у плоских

подсистем. Промежуточные подсистемы составляют красные и желтые звёзды-

гиганты, желтые и красные звёзды-карлики, а также особые переменные звёзды,

называемые звёздами типа Мира Кита, очень сильно и неправильным образом

изменяющие свой блеск.

Оказалось, что объекты различных подсистем отличаются друг от друга не только

расположением в Галактике, но и своими скоростями. Объекты сферических

подсистем имеют наибольшую скорость движения в направлении. Перпендикулярном

к плоскости Галактики, а у объектов плоских подсистем эта скорость

наименьшая.

Удалось также установить, что объекты различных подсистем отличаются и

химическим составом: звёзды плоских подсистем богаче металлами, чем звёзды

сферических подсистем.

Открытие существование объектов различных подсистем в Галактике имеет большое

значение. Оно показывает, что звёзды разных типов формировались в разных

местах Галактики и при различных условиях.

Из ядра должны выходить спиральные ветви. Эти ветви, огибая ядро

постепенно расширяясь и разветвляясь теряют яркость и на некотором расстоянии

их след пропадает.

Спиральные ветви других Галактик состоят из звёзд- горячих гигантов и

сверхгигантов, а также из пыли и газа-водорода.

Чтобы обнаружить спиральные ветви нашей Галактики, нужно проследить

расположение в ней звёзд- горячих гигантов, а так же пыли и газа. Эта задача

оказалась очень сложной из- за того, что спиральную структуру нашей Галактики

мы наблюдаем изнутри и различные части спиральных ветвей проецируются друг на

друга.

Надежды подает излучение нейтрального водорода по длине волны 21 см. В двух

небольших спектрах. направленных на центр и антицентр Галактики, исследования

пока провести не удаётся, поэтому картина не полная, но, хотя и неуверенно,

начинает намечаться расположение спиральных ветвей, потому, что водород

обычно соседствует со звёздами- горячими гигантами, определяющими форму

спиральных ветвей.

Места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной структуры

Галактики.

Большое преимущество использования излучения нейтрального водорода состоит в

том, что оно длинноволновое, находится в радиодиапазоне и для него

межзвёздная материя практически совершенно прозрачна – 21 сантиметровое

излучение без каких- либо искажений доходит до нас из самых далёких областей

Галактики.

В безлунные осенние вечера вдали от ярко освещенных домов и улиц, любуясь

звёздным небом, можно увидеть тусклую белую полосу, протянувшуюся через все

небо. Это Млечный Путь.

Млечный Путь опоясывает небесную сферу по большому кругу. Жителям северного

полушария Земли, в осенние вечера удается увидеть ту часть Млечного Пути,

которая проходит через Кассиопею, Цефей, лебедь, Орел и Стрельца, а под утро

появляются другие созвездия. В южном полушарии Земли Млечный Путь

простирается от Стрельца к созвездиям Скорпион, Циркуль, Центавр, Южный

Крест, Киль, Стрела.

Млечный Путь, проходящий через звездную россыпь южного полушария, удивительно

красив и ярок. В созвездиях Стрельца, Скорпиона, Щита много ярко светящихся

звездных облаков. Именно в этом направлении находится центр нашей Галактики.

В этой же части Млечного Пути особенно четко выделяются темные облака

космической пыли- темные туманности. Если бы не было этих темных,

непрозрачных туманностей, то Млечный Путь в направлении к центру Галактики

был бы ярче в тысячу раз.

Глядя на Млечный путь, нелегко вообразить, что он состоит из множества

неразличимых невооруженным глазом звёзд. Но люди догадались об этом давно.

Одну из таких догадок приписывают ученому и философу Древней Греции-

Демокриту. Он жил почти на две тысячи лет раньше, чем Галилей, который

впервые доказал на основе наблюдений с помощью телескопа звездную природу

Млечного Пути. В своём знаменитом «Звездном вестнике» в 1609 году Галилей

писал: «Я обратился к наблюдению сущности или вещества Млечного Пути, и с

помощью телескопа оказалось возможным сделать её настолько доступной нашему

зрению, что все споры умолкли сами собой благодаря наглядности и очевидности,

которые и меня освобождают от многословного диспута. В самом деле Млечный

Путь представляет собой не что иное, как бессчетное множество звёзд,

расположенных в группах, в какую бы область не направлять телескоп, сейчас же

становится видимым огромное число звёзд, из которых весьма многие достаточно

ярки и вполне различимы, количество же звёзд более слабых не допускает вообще

никакого подсчета».

Какое же отношение звёзды Млечного Пути имеют к единственной звезде Солнечной

системы, к нашему Солнцу? Ответ сегодня общеизвестен. Солнце- одна из звёзд

нашей Галактики. Какое же место занимает Солнце в

Млечном Пути? Уже из того факта, что Млечный Путь опоясывает наше небо по

большому кругу, ученые сделали вывод, что Солнце находится вблизи главной

плоскости Млечного Пути.

Чтобы получит более точное представление о положении Солнца в Млечном Пути, а

затем и представить себе, какова в пространстве форма нашей Галактики,

астрономы использовали метод звездных подсчетов.

Суть в том, что в различных участках неба насчитывают число звёзд в

последовательном интервале звёздных величин. Если допустить, что светимости

звёзд одинаковы, то по наблюдаемому блеску можно судить о расстояниях до

звезд.

На основе этих подсчетов уже в 18 веке был сделан вывод о «сплюснутости»

нашей Галактики.

В состав Галактики входят не менее 150 000 000 000 звёзд, подобных нашему Солнцу. В

близи центральной области Галактики звёздная плотность в миллионы раз больше,

чем вблизи Солнца. Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце мчится со

скоростью более 220 км\с, совершая один оборот за 225 миллионов лет.

Галактика имеет сложное строение и сложный состав. Современные исследования

Галактики требуют технических средств 20 века, но началось исследование

Галактики с пытливого вглядывания в простирающийся над нашими головами

Млечный Путь.

2.3. Виды Галактик.

Помимо нашей Галактики, во Вселенной существует множество других Галактик.

Внешний вид их чрезвычайно разнообразен и некоторые из них очень живописны.

Для каждой Галактики, как бы ни был сложен её внешний рисунок, можно

разыскать другую Галактику, очень на неё похожую, на первый взгляд двойника.

Однако более внимательное рассмотрение всегда обнаружит заметные различия в

любой паре Галактик, а большинство Галактик очень сильно отличаются друг от

друга своим внешним видом.

Все Галактики делятся на три основных вида:

1) эллиптические, обозначаемые Е;

2) спиральные, обозначаемые S;

3) неправильные, обозначаемые J

Эллиптические Галактики внешне самый невыразительный тип Галактик. Они имеют

вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением яркости от центра к

периферии. Эллиптические Галактики состоят из второго типа населения. Они

построены из звёзд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и

некоторого количества белых звёзд не очень высокой светимости. Отсутствуют

бело- голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно было бы

наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структуристость системе. Нет

пылевой материи, которая в тех Галактиках, где она имеется, создает тёмные

полосы, оттеняющие форму звёздной системы. Поэтому внешне эллиптические

Галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой- большим или

меньшим сжатием.

Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет, показателем

сжатия 8, 9 и 10 не встречаются. Наиболее сжатые эллиптические галактики –

это- Е 7. У некоторых показатели сжатия 0. Такие галактики практически не

сжаты.

Эллиптические галактики в скоплениях галактик- это гигантские галактики, в то

время как эллиптические галактики вне скоплений- это карлики в мире галактик.

Спиральные галактики- один из самых живописных видов галактик во Вселенной.

Спиральные галактики являют собой пример динамичности формы. Их красивые

ветви, выходящие из центрального ядра и как бы теряющие очертания за

пределами галактики, указывают на мощное, стремительное движение. Поражает

так же многообразие форм и рисунков спиральных ветвей.

Ядра у таких галактик всегда большие, обычно составляют около половины

наблюдаемого размера самой галактики.

Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в

противоположных точках ядра, развивающиеся сходным симметричным образом и

теряющиеся в противоположных областях периферии галактики.

Доказано, что сильно сжатая звёздная система в ходе эволюции не может стать

слабо сжатой. Невозможен и противоположный переход. Значит, эллиптические

галактики не могут превращаться в спиральные, а спиральные в эллиптические.

Эти два типа представляют собой различные эволюционные пути, вызываемые

различным сжатием систем. А различное сжатие обусловлено различным

количеством вращения систем. Те галактики, которые при формировании получили

достаточное количество вращения, приняли сильно сжатую форму, в них развились

спиральные ветви. Галактики, материя которых после формирования имела меньшее

количество вращения, оказались менее сжатыми и эволюционируют в виде

эллиптических галактик.

Встречается большое число галактик неправильной формы, без какой либо общей

закономерности структурного строения.

Неправильная форма у галактики может быть в следствии того, что она не успела

принять правильной формы из- за малой плотности в ней материи или из- за

молодого возраста. Есть и другая версия: галактика может стать неправильной в

следствии искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой.

Оба таких случая встречаются среди неправильных галактик, может быть, с этим

связано разделение неправильных галактик на два подтипа.

Подтип J1 характеризуется сравнительно высокой поверхностной яркостью и

сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вокулер в некоторых

галактиках этого подтипа обнаружил признаки разрушенной спиральной структуры.

Кроме того, Вокулер заметил, что галактики этого подтипа часто встречаются

парами. Существование одиночных галактик так же возможно. Объясняется это

тем, что встреча с другой галактикой могла иметь место в прошлом, теперь

галактики разошлись, но для того, чтобы принять снова правильную форму им

требуется длительное время.

Другой подтип J 2 отличается очень низкой поверхностной яркостью. Эта черта

выделяет их среди галактик всех других типов. Галактики этого подтипа

отличаются так же отсутствием ярко выраженной структурности.

Если галактика имеет очень низкую поверхностную яркость при обычных линейных

размерах, то это означает, что в ней очень мала звёздная плотность, и,

следовательно, очень малая плотность материи.

Вращающееся жидкое тело под действием внутренних сил в равновесном состоянии

принимает форму эллипсоида. В общей теории этой задачи доказывается, что при

определённых состояниях между плотностью жидкости и угловой скоростью

вращения эллипсоид может быть и сжатым эллипсоидом вращения и вытянутым

трехосным эллипсоидом, напоминающим сигару или даже иглу.

Долгое время исследователи галактик предполагали, что вращающиеся звёздные

системы, придя в равновесие, должны обязательно принять форму сжатого

эллипсоида вращения. Однако в 1956 г. К.Ф. Огородников, специально рассмотрев

вопрос о применяемости теории фигур равновесия жидких тел к звёздным системам,

пришел к выводу, что среди звёздных систем могут быть и такие, которые

приняли форму вытянутого трехосного эллипсоида.

Также Огородников приводит примеры галактик, которые, вероятно имеют форму

вытянутых трехосных эллипсоидов- сигар, а не являются дисками, наблюдаемыми

с ребра.

Для таких галактик характерно отсутствие ядра- утолщения, наблюдаемого в

центральной части.

Именно Огородников назвал эти галактики иглообразными.

Галактики довольно часто встречаются в виде пар, но гораздо труднее выяснить,

является ли наблюдаемая пара физически двойной галактикой или это только

оптическая пара. У двойной галактики движение одного компонента по орбите

вокруг другого настолько медленно, что его невозможно заметить даже после

многолетних наблюдений.

Каталог двойных галактик был составлен шведским астрономом Хольмбером. Он

выделил все пары галактик, у которых взаимное расстояние компонентов не более

Чем в два раза превосходит сумму их диаметров.

В каталоге оказалось 695 двойных галактик. Подавляющее большинство из них

физически двойные галактики. Но о каждой паре отдельно можно сказать:

вероятно, что это физически двойная галактика.

Пару галактик можно назвать физически двойной в трех случаях:

1) Если компоненты имеют общее происхождение;

2) Если компоненты динамически связаны, т. е. Сумма кинетической и

потенциальной энергии компонентов отрицательна;

3) Если компоненты расположены в пространстве близко друг к другу.

Компоненты физически двойной галактики находятся практически на одинаковом

от нас расстоянии. Поэтому лучевые скорости, вызванные расширением

пространства, у них одинаковы.

2.4. метагалактики.

Понятие « Метагалактика» не является вполне ясным. Оно сформировалось на

основании аналогии со звёздами. Наблюдения показывают, что галактики, подобно

звёздам, группирующимся в рассеянные и шаровые скопления, также объединяются

в группы- скопления различной численности.

Однако для звёзд известны объединения более высокого порядка- звёздные

системы(галактики), характерные большей автономностью, т. е. Независимостью

от влияния других тел, и большей замкнутостью, чем у звёздных скоплений. В

частности, все звёзды, которые могут наблюдаться простым глазом в телескопы,

образуют звёздную систему- нашу Галактику, насчитывающую около 100млд.

Членов. В случае галактик аналогичные системы более высокого порядка

непосредственно не наблюдаются.

Тем не менее имеются некоторые основания предполагать, что такая система,

Метагалактика, существует, что она относительно автономна и является

объединением галактик примерно такого порядка, каким для звёзд нашей системы

является Галактика.

Следует предположить существование и других метагалактик.

Реальность метагалактики будет доказана, если удается как-то определить её

границы и выделить наблюдаемые объекты, не принадлежащие ей.

В связи с гипотетичностью представлений о Метагалактики как об автономной

гигантской системе галактик, включающей все наблюдаемые галактики, и их

скопления, термин « метагалактика» стал чаще применяться для облегчения

обозреваемой (при помощи всех существующих средств наблюдения) части

Вселенной.

Распределение звезд на небе стал впервые изучать В. Гершель в конце 18 века.

Результатом было фундаментальное открытие- явление концентрации звёзд и

галактической плоскости.

Приблизительно через полтора столетия наступило время изучить распределение

по небу галактик. Сделал это Хабл.

Галактики по блеску в среднем значительно уступают звездам. Звёзды до 6-й

видимой величины на всем небе несколько тысяч, а галактики до 6- ти только

четыре. Звёзд до 13 около трех млн., а галактики около семисот. Только тогда,

когда рассматриваются очень слабые объекты, число галактик становится большим

и начинает приближаться к числу звёзд той же величины.

Чтобы иметь достаточное количество подсчитываемых галактик, нужно

использовать большие инструменты способные уловить блеск слабых объектов. Но

при этом возникает дополнительная сложность, связанная с тем, что слабые

галактики и слабые звёзды не так заметно отличаются друг от друга, как яркие

звёзды от ярких галактик. Слабые галактики имеют очень маленькие видимые

размеры и их легко при подсчётах принять за звёзды.

Хабл использовал 2,5- метровый телескоп обсерватории Маунт Вилсон в

Калифорнии, вступивший в 20- е годы ХХ века в строй, и выполнил подсчеты

галактик до 20- й видимой звёздной величины в 1283 маленьких площадках,

распределённых по всему небу. В результате, число галактик в площадках Хабла

оказывалось тем меньше, чем ближе была расположена площадка к Млечному Пути.

Около самого галактического экватора в полосе толщиной в 20, галактики, за

отдельными исключениями, вовсе не наблюдается. Можно сказать, что плоскость

Галактики является для галактики плоскостью деконцентрации, а зона у

галактического экватора зоной избегания.

Совершенно очевидно, что другие звёздные системы, а их миллионы, не могут

располагаться в пространстве по зонному, диктуемому определенной

ориентировкой плоскости симметрии нашей Галактики, которая сама является

только одной из множества звёздных систем. Хаблу было ясно, что в данном

случае наблюдается не истинное распределение галактик в пространстве, а

распределение искаженное некоторыми условиями видимости.

В 1953 году французский астроном Вокулер, исследуя распределение по небу

галактик до 12- й величины, т.е. ярких галактик, установил, что они

определённо концентрируются к большому кругу, который перпендикулярен к

галактическому экватору. Полоса, толщиной в 12 около этого круга,

составляющая только 10% поверхности неба, включает приблизительно 2\3 всех

ярких галактик. Число галактик на 1 кв. градус в полосе приблизительно в 10

раз больше, чем в областях вне полосы. Наука уже имела аналогичный опыт,

когда Гершель, обнаружив концентрацию звёзд в галактической плоскости,

установил существование нашей звёздной системы и определил, что она

сплюснутая. Также и Вокулер пришел к выводу о существовании гигантской

сплюснутой системы галактик и называл её сверхсистемой галактик.

Значение сверхсистемы галактик для общей структуры Вселенной велико.

Сверхсистема по размерам значительно превосходит скопления галактик. Число

галактик, входящих в её состав, исчисляются не тысячами, как в крупных

скоплениях, а многими десятками тысяч, возможно, достигает ста тысяч.

Диаметр сверхсистемы можно оценить в 30 М пс. Галактика находится далеко от

её центра и вообще близка к краю. Её расстояние от внешней границы

сверхсистемы 2- 4 М пс. Центр сверхсистемы находится в скоплении галактик в

Деве, а само это скопление может рассматриваться как ядро сверхсистемы.

Не только оптическое излучение галактик показывает концентрацию к плоскости

сверхсистемы галактик. Общее радиоизлучение, исходящее от неба также

обнаруживает явную концентрацию к той же плоскости. Так как радиоизлучение

неба в значительной степени вызывается галактиками, то в этом можно видеть

подтверждение реальности сверхсистемы галактик.

Расстояние до других галактик, в отличие от планет солнечной системы, очень

велико, поэтому фактор времени приобретает решающее значение.

Скорость космической ракеты на различных участках пути ограничивается

предельным ускорением, которое способны длительное время переносить

пассажиры. Кроме того, скорость ракеты не может достичь скорости света.

Если ракета будет двигаться с постоянным ускорением 10 м\с, то пассажиры

будут чувствовать себя превосходно. Состояние невесомости не будет, пассажиры

будут испытывать совершенно те же физические ощущения, что и на Земле. Это

объясняется тем, что ускорение силы тяжести на Земле также равно 10 м\с

(точнее 9, 81 м\с) .

Но для уменьшения длительности полета нужна большая скорость и,

следовательно, большее ускорение.

Здоровые люди могут длительное время удовлетворительно переносить постоянное

ускорение в 20 м\с. Пассажир чувствовал бы себя так же как и на поверхности

такой планеты, на которой ускорение силы тяжести, и значит сила тяжести,

вдвое больше, чем на Земле. Дополнительная нагрузка к обычному весу будет при

этом равномерно распределяться по всему организму человека.

Итак, можно принять постоянное ускорение 20 м\с. При таком ускорении на

огромных расстояниях скорость может достичь очень больших величин.

Величина достигаемой ракетной скорости тем больше, чем больше отношение массы

ракеты с топливом к её массе без топлива.

Пока не достигнуты очень большие скорости и можно пользоваться классической

механикой, постоянное отношение силы тяги к массе ракеты 20 м\с равно

ускорению ракеты.

Скорость 55,2 км\с будет достигнута через 2760с, когда пройденный путь

окажется равным 76 000 км. После этого расстояния топливо будет исчерпано,

устройство ракеты перестанет действовать.

Таким образом, употребляемый в настоящее время в космонавтике способ

сообщения ракете тяги при помощи сгорания химического топлива не может быть

применен для полета к звёздам и галактикам. Он годен только в Солнечной

системе. Необходимо найти такой метод создания реактивной тяги, при котором

вылетающие частицы имели бы гораздо большую скорость, чем у современных

ракет. Нужно, чтобы эта скорость была сравнима со скоростью света или даже

равна ей. Идея такой ракеты предложена давно. Роль вылетающих частиц из

ракеты должна играть частицы света- фотоны, а ракета будет двигаться в

противоположном направлении. Источником излучения могут быть ядерные реакции

и другие процессы, при которых происходит выделение электромагнитной энергии.

Трудности связанны с необходимостью получить мощный поток фотонов при

сравнительно небольшом весе устройства. Кроме того, нужно огородить

устройство от разрушающего действия высоких температур. Пока такой источник

энергии не создан, но он по- видимому, будет создан.

Но все- таки, как бы ни были велики достижения человека, даже использование в

будущем фотонной ракеты с очень большим отношением начальной и конечной масс

позволит совершать полеты с возвращением только до нескольких самых близки

звёзд. Достижение других галактик никогда не будет доступно человеку. И от

того людям звёзды кажутся чем- то загадочным, сказочным, чудесным. И нет

наверное человека, который бы не любовался ими, не любил звёзды.

Внутри огромной звёздной системы- Галактики многие звёзды объединены в

системы меньшей численности. Каждая из этих систем может рассматриваться как

коллективный член Галактики.

Самые маленькие коллективные члены Галактики- это двойные и кратные звёзды.

Так называются группы из двух, трех, четырех и т. д. До десяти звёзд, в

которых звёзд удерживаются близко друг к другу благодаря взаимному притяжению

согласно закона всемирного тяготения. В двойных и кратных звёздах таких

огромных тел- звёзд(солнц) два или несколько. Они притягивают друг друга,

удерживают друг друга и, возможно, другие тела меньших масс внутри

сравнительного небольшого объёма.

Расстояние, разделяющее компоненты двойных звезд, могут быть весьма различны.

У тесных двойных они так близки друг друга, что происходят сложные физические

процессы взаимодействия, связанные с явлениями приливов.

В широких парах расстояние между компонентами составляет десятки тысяч

астрономических единиц, периоды обращений столь велики, что измеряются

тысячелетиями и орбитальное движение при наблюдениях не удаётся обнаружить.

Связуемость компонентов в таких системах определяют по их относительной

близости на небе и по общности собственного движения.

Среди 30 ближайших к нам звёзд 13 входят в состав двойных и тройных систем.

Измерение скорости движения звёзд по их орбитам позволило оценить массу

звёзд, входящих в двойные системы. Оказалось, что и в этом отношении звёзды

различны. Некоторые из них по массе уступают Солнцу, а другие превосходят

его. При этом для всех звезд, в том числе и для Солнца, выполняется условие-

чем больше светимость звезды, тем больше и её масса. Вдвое большей массе

соответствуют приблизительно вдесятеро большая светимость, так что различие в

светимостях у звезд гораздо большее, чем различие в массах.

Двойные и кратные звёзды часто состоят из звёзд различных типов, например,

звезда белый гигант может комбинироваться с красным карликом, или желтая

звезда средней светимости- с красным гигантом.

Более крупными коллективными членами Галактики, чем двойные и кратные звёзды,

являются рассеянные звёздные скопления. Эти скопления содержат от нескольких

десятков до нескольких соте звёзд, самые крупные- до двух тысяч звёзд. Термин

«рассеянное» скопление вызван тем, что сравнительно небольшая численность

звезд в таких скоплениях не позволяет уверенно очертить форму скопления.

У рассеянных скоплений характерный состав. В них редко встречаются красные и

желтые гиганты и совершенно нет красных и желтых сверхгигантов. В то же время

белые и голубые гиганты- непременные члены рассеянных скоплений. Здесь чаще,

чем в других местах Галактики, можно встретить и очень редкие звезды- белые и

голубые сверхгиганты, т.е. звёзды высокой температуры и чрезвычайно высокой

светимости, излучающие, каждая в сотни тысяч и даже миллионы раз больше, чем

наше Солнце.

Звёзды- горячие гиганты, излучающие большое количество ультрафиолетовых

квантов, ионизируют вокруг себя межзвёздный водород в значительной области.

Размер зоны ионизации в очень большой степени зависит от температуры и

светимости звезды. Вне зон ионизации почти весь водород находится в

нейтральном состоянии.

Таким образом, все пространство Галактики можно разделить на зоны

ионизированного водорода и где водорода неионизирован. Датский астроном

Стремгрен теоретически показал, что постепенного перехода от области, где

водород практически весь ионизирован, к области, где он нейтрален, нет.

В настоящее время разработан метод определения закона вращения всей массы

нейтрального водорода Галактики по совокупности профилей его эмиссионной

линии 21 см. Можно полагать, что нейтральный водород в Галактике вращается

так же или почти так же, как и сама Галактика. Тогда становится известным и

закон вращения Галактики.

Этот метод в настоящее время дает наиболее надежные данные о законе вращения

нашей звездной системы, т.е. данные о том, как изменяется угловая скорость

вращения системы по мере удаления от центра Галактики к её окраинным

областям.

Для центральных областей угловую скорость вращения пока определить не

удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере

удаления её от центра сначала быстро, а затем медленнее. На расстоянии 8

кпс. от центра угловая скорость равна 0, 0061 в год. Это соответствует

периоду обращения 212 млн. лет. В районе Солнца(10 кпс. от центра Галактики)

угловая скорость равна 0, 0047 в год, причем период обращения 275 млн. лет.

Обычно именно эту величину- период обращения Солнца вместе с окрестными

звездами около центра нашей звездной системы- считают периодом вращения

Галактики и называют галактическим годом. Но нужно понимать, что общего

периода для Галактики нет, она вращается не как твердое тело. В районе Солнца

скорость равна 220 км\с. Это значит, что в своём движении вокруг центра

Галактики Солнце и окрестные звёзды пролетают в секунду 220 км.

Период вращения Галактики в районе Солнца равен приблизительно 275 млн. лет,

а области, расположенные от центра Галактики дальше Солнца, совершают оборот

медленнее: период вращения растет на 1 млн. лет при увеличении расстояния от

центра Галактики приблизительно на 30 пс.

Кроме газа в пространстве между звездами имеются пылинки. Размеры их очень

малы и располагаются они на значительных расстояниях друг от друга; среднее

расстояние между пылинками- соседями составляет около ста метров. Поэтому

средняя плотность пылевой материи Галактики примерно в 100 раз меньше общей

массы газа и в 5000- 10 000 раз меньше общей массы всех звезд. Поэтому

динамическая роль пыли в Галактике весьма незначительна. В Галактике пылевая

материя сильнее поглощает голубые и синие лучи, чем желтые и красные.

В некотором отношении туман, в который погружена Галактика, существенно

отличается от тумана, который мы наблюдаем на Земле. Отличие состоит в том,

что вся масса пылевой материи имеет крайне неоднородную структуру. Она не

распределена гладким слоем, а собрана в отдельные облака различной формы и

размеров. Поэтому поглощение света в Галактике носит пятнистый характер.

Пылевая и газовая материи в Галактике обычно перемешаны, но пропорции их в

различных местах различны. Встречаются газовые облака, в которых пыль

преобладает. Для обозначения рассеянной в Галактике материи газа, пыли и

смеси газа и пыли- употребляется общий термин « диффузная материя» .

Форма Галактики несколько отличается от диска тем, что в центральной части её

имеется утолщение, ядро. Это ядро, хотя в нём сосредоточено большое число

звёзд, долгое время не удавалось наблюдать, потому, что около плоскости

симметрии Галактики наряду со светящейся материей звёзд имеются огромные

темные облака пыли, поглощающие свет летящих за ними звёзд. Между Солнцем и

центром Галактики расположено большое количество таких темных пылевых облаков

различной формы и толщины, и они закрывают от нас ядро Галактики. Однако

разглядеть ядро Галактики все- таки удалось.

В 1947 году американские астрономы Стеббинс и Уитфорд использовали совместно

с телескопом фотоэлемент, чувствительный к инфракрасным лучам, и сумели

обрисовать контуры ядра Галактики. В 1951 году советские астрономы В.И.

Красовский и В.Б.Никонов получили фотографии ядра Галактики в инфракрасных

лучах. Ядро Галактики оказалось не очень большим, его диаметр составлял около

1300пс. Но все-таки присутствие ядра в центральной области Галактики утолщает

эту область, форму Галактики теперь можно сравнивать не просто с диском, а с

дискообразным колесом, имеющим в центральной части утолщение- втулку.

Центр ядра Галактики- это центр всей нашей звездной системы. Материя в центре

Галактики имеет высокую температуру и находится в состоянии бурного движения.

3.Вывод

Я узнал о том что, Вильям Гершель в XVIIIв. ,производя расчёты в различных областях галактики, обнаружил уплотнения звёзд ближе к условной линии позже названой галактическим экватором. После этого в XXв. астрономы назвали это скопление звёзд- галактикой. Изучая, строение и состав галактик я понял что, они состоят из огромного количества звёзд разделённых на группы по разным характеристикам. Я узнал о том, что по мимо спиралевидных галактик существуют другие не менее интересные виды галактик. Так же я хочу добавить, что астрономия, одна из самых увлекательных и перспективных наук о природе, исследующая не только настоящее, но и далёкое прошлое окружающего нас космического мира. Она позволяет нарисовать научную картину будущего вселенной. Дала общее представление об образовании и эволюции вселенной. И надеюсь, что моя работа заинтересовала вас и подтолкнула к изучению астрономии.

4.Список литературы

1. Арзуманян «Небо. Звёзды. Вселенная» М. 1987 г.

2. Воронцов Б.А. «Очерки о Вселенной» М. 1976 г.

3. Зигель Ф.Ю. «Сокровища звёздного неба» М. 1976 г.

4. Климишин И.А. «Астрономия наших дней» М. 1980

5. Агекян Т.А. «Звёзды. Галактики. Метагалактики» М. 1982г.

6. Чихевский А.А. « Земное эхо солнечных бурь» М. 1976г.

7. Сайт: http://class-fizika.narod.ru

https://accounts.google.com Слайд 2

Млечный путь

Млечный путь

Млечный путь

Млечный путь

Млечный путь

Млечный путь

Млечный путь

Шаровые скопления

Шаровые скопления

Звёздные ассоциации

Наша Галактика состоит в основном из звезд, межзвездного газа и космических лучей. Все это связано между собой полями и магнитными полями. Есть в ней еще радиоволны, световые, рентгеновские и гамма-лучи - электромагнитное излучение, которое играет немалую роль в жизни каждой отдельной звезды, но несущественно для системы в целом. 90-95 процентов вещества Галактики собрано в звезды, а остальное приходится на газ, в основном .

Звездное население (этот термин официально принят в астрономии) делится на два типа. Молодые звезды (а их значительное большинство), образующие население 1 типа, почти все собрались в огромный тонкий диск в центральной плоскости Галактики. Диаметр этого диска около ста тысяч световых лет, то есть примерно миллиард миллиардов километров, а толщина всего две-три тысячи световых лет. Население II типа образует некую сферу. И чем ближе к центру Галактики, тем таких звезд больше. Звезды этого населения постарше.

Галактика по форме скорее напоминает дисковую пилу, чем спортивный диск для метания. Мы с вами живем на расстоянии 30 000 световых лет от центра, где-то на окраине диска, но зато вблизи центральной его плоскости.

Итак, в профиль Галактика похожа на плоский диск с шаровым утолщением в центре. Сложнее ее вид анфас.

Газовые туманности Галактики собраны в светящиеся полосы (рукава), закрученные в спирали. находится недалеко от края рукава, получившего имя Солнечного (иначе его называют рукав Лебедь-Киль). На расстоянии 9000 световых лет от Солнца, по направлению к границам Галактики, можно обнаружить детали рукава Персея. А в 4000 световых лет ближе к центру заметен рукав Стрельца.

Рассмотреть, что находится еще ближе к центру и что расположено за ним, не удается, мешают «черные мешки» космической пыли.

Правда, кое-что разъяснилось с развитием радиоастрономии. Для радиоволн космическая пыль оказалась достаточно прозрачной. Нейтральный водород интенсивно излучает дециметровые радиоволны. По этому излучению установили, что в пространстве между рукавами один атом водорода приходится на 5 кубических сантиметров, а в рукавах средняя плотность газа в пять раз выше.

Радио наблюдения убедили астрономов, что наш большой звездный дом состоит из 10-14 спиральных этажей. Мы знаем теперь, как он выглядит в плане и в разрезе. Неясно только одно… почему он давным-давно не развалился.

Спирали должны размазаться

Галактика имеет очень сложную форму и вращается вокруг своего центра масс. Спиральные галактические рукава изогнуты. И не беспорядочно, а по строгой математической формуле логарифмической спирали. Так же изогнуты ветви множества других спиральных галактик - очевидно, эта форма устойчива. Во всяком случае, она существует так же долго, как наша Солнечная система (то есть примерно 5-6 миллиардов лет). Весьма вероятно, однако, что спирали Галактики существовали раньше, чем образовалось наше Солнце. Но тут начинается непонятное.

Разумно предположить: каждая звезда, каждая молекула газа или пылинка вращается совершенно независимо от других вокруг центра тяжести Галактики. И по тем же законам, по которым искусственные спутники движутся вокруг Земли. Но тогда те массы галактического вещества, которые расположены ближе к центру Галактики, должны делать полный оборот гораздо быстрее, чем далекие. Выходит, не успело бы наше Солнце совершить один оборот (ему понадобилось бы для этого «всего» 200 миллионов лет), как одни «жители» Галактики, те, что ближе к центру, обогнали бы его, а далекие от центра звезды, пылевые скопления и т. д. отстали бы. Значит, рукава Галактики размазались бы в сплошной диск или разбились бы на концентрические кольца, вроде . Почему этого не происходит, до недавних пор не мог понять ни один астроном.

Устойчивость галактических рукавов представлялась загадочной и удивительной. Еще хуже обстоит дело с центром Галактики, где плотность газа значительно больше, чем в рукавах. Газ этот, видимо, «вытекает» в рукава. Одна лишь ближайшая к центру спиральная ветвь должна уносить за год из галактического центра количество газа, равное по массе Солнцу. Как считает известный голландский астроном Оорт, всего за тридцать миллионов лет одна лишь эта ветвь должна была «выкачать» весь газ из диска радиусом до 9 тысяч световых лет. Слишком быстро!

Объяснить длительное существование ядра мог бы приток в него откуда-то новых порций газа. Но этого еще никто не обнаружил.

Астрономы попали в странное положение: после многих трудов им удалось выяснить состав и строение нашей Галактики, и тут же они увидели, что такое строение долго сохраняться как будто не должно.

Впервые обоснованную попытку объяснить постоянства формы Галактики сделал профессор Г. Рихтер из Германии.

Галактику «лепит» ударная волна

Первый шаг Рихтера: он тщательно исследовал распределение в Галактике нейтрального водорода. И подметил новый неожиданный факт: плотность газа в рукавах неравномерна. В некоторых участках радиотелескоп обнаружил максимумы излучения, за которыми следуют минимумы. Это соответствует, очевидно, сгущениям и разрежениям межзвездного газа.

Сгущения и разрежения! Но как и почему они появились? В детской книжке по физике картинка: колокол, рядом - ухо, между ними, то гуще, то реже расположены черточки. Так иллюстрируется природа звуковой волны. Колебание колокола сжимает прилегающий слой воздуха, тот, упруго расширяясь, сжимает соседний слой и т. д. Вот и бежит по воздуху волна, состоящая из сжатий и разрежений.

Сгущения и разрежения вдоль рукавов Галактики могли бы возникнуть, если бы в межзвездном газе бежала какая-то волна. О волновой природе галактических спиралей до Рихтера никто не думал. А между тем…

Как ни разрежен межзвездный газ, как ни велики расстояния между его атомами, как ни редки столкновения между ними, все же он остается газом, подчиненным обычным газовым законам. И в этом межзвездном газе звуковые волны распространяются со скоростью, около километра в секунду - всего в три раза быстрее, чем в воздухе, плотность которого в триллионы раз больше. Но Рихтер обнаружил в межзвездном газе не звуковые волны.

При звуковых колебаниях частицы смещаются, оставаясь «привязанными» к своему месту. Иное происходит при возникновении ударных или взрывных волн, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Это тоже чередование сгущений и разрежений. Но в ударной волне сжатая масса газа движется - и с огромной скоростью.

Мгновенный снимок ударной волны напомнил бы моментальную фотографию снаряда, прорезающего воздух. И по своему действию ударная волна напоминает снаряд: в ее фронте податливый газ, присутствия которого мы обычно даже не замечаем, спрессовывается, становится как бы твердым, и далеко не всякая преграда может перед ним устоять. Ударные волны в воздухе вызывает и сверхзвуковой самолет и взрыв динамита. Ударные волны возникают и в межзвездном газе.

Гипотеза профессора Рихтера

Поясним загадку устойчивости нашего звездного дома конкретным примером. На расстоянии 10 тысяч световых лет от центра Галактики, почти на полпути от ее центра до Солнца, есть спиральный рукав, который удаляется от центра аномально быстро - со скоростью 53 километра в секунду. По другую сторону от центра найдена ветвь, убегающая еще скорее. Остальные ветви тоже удаляются от центра, но гораздо медленнее.

Обратим внимание и на другой факт: оба рукава-беглеца вместе со всей Галактикой вращаются вокруг центра, но гораздо медленнее, чем требуется для сохранения целостности Галактики. В устойчивых, нераспадающихся системах при их вращении центробежная сила инерции должна уравновешиваться силой тяготения - той, с которой тела притягиваются к центру масс. Но центробежная сила тем больше, чем выше скорость вращения. Если скорость вращения меньше необходимой, тело падает к центру, если больше - удаляется от него. Скорость же вращения дальних ветвей заметно меньше той, что необходима для равновесия между центробежной силой и притяжением. Тем не менее, ветви не только падают к галактическому центру, но, наоборот, улетают прочь. Почему же?

Центр галактики

Рихтер обнаружил причину в таинственном центре Галактики. Концентрация звезд там в тысячу раз больше, чем в окрестностях Солнца. В самом же центре Галактики есть мощный источник радиоизлучения Стрелец А - нечто вроде шара диаметром до 500 световых лет. Он погружен в быстро вращающийся газовый диск с резкой внешней границей на расстоянии 2500 световых лет от центра. Этот тонкий газовый диск вращается примерно так, как вращалось бы твердое тело, а не расплывчатое облако газа.

На первый взгляд, это странно. Как может газ превратиться в твердь? Объяснение таково: линейная скорость вращения краев диска (они резко очерчены) составляет около 260 километров в секунду, а при такой скорости масса газа движется как бы в твердых стенках. (Прыгнув в воду с высокой вышки, вы можете убедиться, какой твердой становится податливая мягкая среда, если вы движетесь в ней со слишком большой скоростью).

Теперь, вспомнив сказанное выше о возможности существования в галактическом газе ударных волн, мы легко поймем суть идеи Рихтера.

Пусть в наружной газовой «стенке» диска или в нем самом возникнет небольшая неоднородность. Нарушив равновесие вращения, она быстро развивается, и в конце концов часть вещества вырвется с огромной скоростью в окружающее пространство. Вырвавшийся сгусток наносит колоссальный удар по внешней среде. И в межзвездном газе возбуждается мощная взрывная волна. Она будет распространяться от центрального ядра к периферии Галактики.

По мнению профессора Рихтера, начальная скорость ударной волны составляет около 60 километров в секунду. При такой скорости она движется в межзвездном газе, точно внутри «твердой трубки» (как породивший ее диск вращается внутри «твердых стенок»). Но по мере удаления от центра скорость ударной волны уменьшается из-за сопротивления межзвездной среды и гравитационных воздействий, а путь ее - изгибается. В конце концов, волна рассеивается. Но все это длится миллиарды лет, ибо траектории волн, пути их распространения в газе очень устойчивы.

Становится также ясно, почему до сих пор не исчерпался центральный галактический диск. В ударной волне за сгущением следует разрежение, и часть вещества возвращается на прежнее место.

Таким образом, по Рихтеру спиральные рукава Галактики это не что иное, как ударные волны, время от времени возникающие в ее центре. Поперечник космических ударных волн огромен - измеряется миллионами квадратных световых лет. По положению сгущений и разрежений в рукавах Рихтер оценил интервалы между двумя последовательными ударными волнами в 300 - 400 миллионов лет. Последняя ударная волна возникла около 60 миллионов лет назад.

Как видите, наш звездный дом получает новый облик - вместо рыхлого, расплывчатого образования он представляется стремительно вращающимся звездно-газовым волчком, пронизанным гигантскими волнами, которые держат его и придают ему сложную, тонкую динамическую структуру.

Волны, звезды, жизнь

В наше время ученые часто не ограничиваются обоснованными выводами, но позволяют себе и полуфантастические предположения. Подтвердятся догадки или нет - это не отразится на существе основной гипотезы, зато смелые сопоставления и аналогии могут послужить толчком для интересных размышлений.

Любопытно познакомиться с соображениями профессора Рихтера о причинах… .

Какие только гипотезы не предлагались для объяснения исчезновения этих чудовищ, после которых 60 миллионов лет назад хозяевами Земли стали млекопитающие животные. Эту биологическую революцию пытались объяснить и космическими катастрофами, и эпидемиями, и похолоданиями, связанными с перемещением полюсов планеты, и какими-то еще не выясненными процессами на Солнце.

Рихтер отметил, что возникновение последней ударной волны в межзвездном газе совпало по времени с гибелью динозавров. Он сопоставил также некоторые другие крутые повороты в истории жизни на Земле с интервалами между космическими ударными волнами. И пришел к выводу, что ударные волны, «задевшие» Солнечную систему, могли оказать существенное влияние на все формы жизни. Правда, о конкретном механизме такого гипотетического влияния Рихтер ничего сказать не смог.

А вот еще одна, пока тоже полуфантастическая гипотеза. Она касается более «масштабной» проблемы - проблемы рождения звезд.

Во фронте ударной волны плотность газа на некоторое время должна увеличиться в сотни и тысячи раз. В результате, замечает Рихтер, создаются условия, благоприятствующие конденсации вещества в плотные космические тела.

Сравнительно легко представить себе, как происходит рассеивание вещества в космосе: газ стремится занять, возможно, больший объем, частицы его разбегаются во все стороны. Кроме того, газовое облако, если только внутренние силы тяготения в нем недостаточно велики, будет разорвано на части силой притяжения к центру Галактики.

Однако, если ударная волна заставит сжаться облако, силы тяготения внутри него должны резко возрасти. Эти силы смогут удержать частицы вместе, и станет возможным сгущение облака, превращение его в звезду.

Разумеется, это только гипотеза, и к тому же пока полуфантастическая, но выглядит она для астрономов очень заманчиво.

В нашем звездном доме все связано между собой. И если качнется фундамент, если в ядре Галактики родится ударная волна, то население всех ее этажей, и звездное и живое, не может не ощутить этого.