Состав каменных метеоритов. Метеорит: состав, классификация, происхождение и особенности

Описание презентации Место Земли во вселенной. Здесь показаны примерные масштабы по слайдам

Солнечная система, на ней Земля похожа на маленькую точку, потому что только растояние до Солнца около 150 миллионов километров (а здесь оно выглядит небольшим отрезком). Уже на этих масштабах расстояние начинают измерять во времени, за проходит свет эти расстояния. 1 световая секунда равна 300 тысяч км.

Соседние звёзды. Расстояния между ближайшими звёздами много больше размеров звёздных систем. Самая близкая звезда к нашей – Альфа Центавра, до неё расстояние составляет около 4 световых лет. Это примерно 120 -130 миллионов световых секунд или около 40 триллионов километров.

Местная галактическая группа. Это гравитационно-связанная группа более 40 галактик рядом с нашей (обычно в неё включают около 50 -60 галактик). Гравитационная связанность означает, что их притяжение друг к другу существенно влияет на их движение. В космосе галактики не живут по одиночке, а всегда располагаются подобными группами. Характерное расстояние между галактиками в одной группе много больше размера одной галактики – миллионы световых лет. До ближайшей крупной галактики, Туманности Андромеды, 2 миллиона световых лет. На рисунке она справа от нашей. Ближе всего к нам две карликовые галактики– Большое и Маленькое Магеллановы облака, до них расстояние около 150 тысяч световых лет, на рисунке они изображены очень близко к нашей (справа внизу и слева внизу).

Местное галактическое суперскопление. Группы галактик собираются в суперскопления из рядом расположенных групп. Подробнее о надгалактических структурах будет в другой лекции. Суперскопления формируют галактические нити – нитеобразные и плоскообразные объекты, состоящие из скоплений галактик.

Ближайшие суперскопления. Галактические нити образуют ячеистую структуру вселенной. Стенки ячеек состоят из разных суперскоплений, а внутренности пустые. При увеличении масштаба вселенная напоминает пчелиные соты.

Наблюдаемая вселенная (метагалактика). Наблюдаемая вселенная много меньше всей вселенной, возникшей из большого взрыва. Судить о размерах всей вселенной, однако, довольно трудно и оценки её размера делают с помощью разных моделей Теории Большого Взрыва. Область, указанная на предыдущем рисунке, здесь выглядит как небольшая точка.

Теория большого взрыва. Почему ученые считают, что Вселенная началась со взрыва? Астрономы приводят три очень разные последовательности рассуждений, которые создают прочную основу для данной теории. Давайте рассмотрим их подробнее.

1. Наблюдаемое расширение вселенной. Открытие явления расширения Вселенной. Вероятно, самое убедительное доказательство теории Большого Взрыва вытекает из замечательного открытия, сделанного американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году. До этого большинство ученых считали Вселенную статичной - неподвижной и не меняющейся. Но Хаббл обнаружил, что она расширяется: группы галактик разлетаются одна от другой, так же как осколки разбрасываются в разных направлениях после космического взрыва. Очевидно, что если какие-то объекты разлетаются, то когда-то они были ближе один к другому. Прослеживая процесс расширения Вселенной назад во времени, астрономы пришли к выводу, что около 14 миллиардов лет назад. Вселенная представляла собой невероятно горячее и плотное образование, высвобождение огромной энергии из которого было вызвано взрывом колоссальной силы.

2. Реликтовое излучение. Открытие космического микроволнового фона. В 1940 -х годах физик Георгий Гамов понял, что Большой Взрыв должен был породить мощное излучение. Его сотрудники предположили также, что остатки этого излучения, охлажденные в результате расширения Вселенной, могут все еще существовать. В 1964 году Арно Пенциас и Роберт Вилсон из AT & Т Bell Laboratories , сканируя небо с помощью радиоантенны, обнаружили слабое равномерное потрескивание. То, что они сначала приняли за радиопомехи, оказалось слабым «шелестом» излучения, оставшегося после Большого Взрыва. Это однородное микроволновое излучение, пронизывающее все космическое пространство (его еще называют реликтовым излучением). Температура этого космического микроволнового фона (cosmic microwave background) в точности такая, какой она должна быть по расчетам астрономов (2, 73° по шкале Кельвина), если охлаждение происходило равномерно с момента Большого Взрыва. За свое открытие А. Пенциас и Р. Вилсон в 1978 году получили Нобелевскую премию по физике.

3. Изобилие гелия в космосе. Астрономы обнаружили, что по отношению к водороду количество гелия в космосе составляет 24 % (остальных химических элементов по имеющимся данным менее 2 % во вселенной). Причем ядерные реакции внутри звезд идут недостаточно долго для того, чтобы создать так много гелия. Но гелия как раз столько, сколько теоретически должно было образоваться во время Большого Взрыва. Содержание химических элементов определяется анализом излучения от космических объектов (в основном звёзд). Как оказалось, теория Большого Взрыва успешно объясняет явления, наблюдаемые в космосе, но остается только отправной точкой для изучения начального этапа развития Вселенной. Например, эта теория, несмотря на ее название, не выдвигает никаких гипотез об источнике «космического динамита», который и вызвал Большой Взрыв.

Если считать, что с момента Большого Взрыва до настоящего времени прошел 1 год, можно составить следующий календарь событий этого года: Новый Год, 1 января, 0 h 00 m 00 s — Большой Взрыв В тот же миг произошло возникновение Метагалактики 1 января, полдень образовались первые атомы Март образовались первые галактики Апрель Образовалась наша Галактика Июнь процесс образования галактик в основном завершился Сентябрь Возникновение Солнца Возникновение Солнечной системы Октябрь Возникновение жизни(микроорганизмы) Ноябрь Микробиоты, возникновение фотосинтеза Декабрь, 1 -5 Образование кислородной атмосферы 15 Первые многоклеточные 20 Возникновение беспозвоночных 26 Первые динозавры 27 Первые млекопитающие 28 Первые птицы 29 Вымирание динозавров 30 Первые приматы 31 декабря, 14 h Рамапитек 22 h 30 m Первые люди Новый год 1 января, 00 h 00 m 03 s — ХХ век.

Эволюция материи в Метагалактике: 1. Атомные ядра 2. Атомы 3. Молекулы (наиболее сложные молекулы межзвездной среды содержат до 13 атомов) 4. Пылинки, частицы вещества, содержащие до 100 атомов 5. Гигантские молекулы-полимеры 6. Одноклеточные живые организмы 7. Хордовые (позвоночные) 8. Человек

Сценарии судьбы вселенной. Варианты развития вселенной рассчитывают на основе общей теории относительности – современной теории гравитации. Вселенная рассматривается упрощённо как большой однородный расширяющийся шар. Такие модели предусматривают три варианта будущего – сжатие, замедляющееся расширение и ускоряющееся расширение. В настоящее время средняя плотность галактического вещества r г = 3× 10 -31 г/см 3 , однако масса каждой галактики много больше общей массы всех наблюдаемых в ней объектов. Видимое вещество составляет менее 5% плотности Метагалактики, а невидимое, «темное», неизвестной природы, – свыше 95%! В настоящее время установлено, что около 20 -25 % — это известные нам виды материи (молекулярные облака, остатки звёзд, карликовые звёзды, которые сложно увидеть и тому подобные объекты). А 75 % неизвестной массы составляет так «темная материя» , природа которой до сих пор неизвестна. Первые попытки изучения распределения скрытого вещества в пространстве Метагалактики показали, что оно неоднородно и обладает сложной волокноподобной структурой. Эти волокна обычно называют «волосами» . Будущее зависит от точного значения плотности вселенной и от величины тёмной энергии – энергии неизвестной природы, которая равномерно распределена в пространстве и усиливает расширение нашей вселенной. Известно, что если наши модели верны, то плотность нашей вселенной близка к критической (если она больше, то должно быть сжатие, если меньше – то замедляющееся расширение). Однако в последние десятилетия была открыта тёмная энергия, которая составляет около 75 % энергии всей вселенной, а оставшиеся 25 % приходятся на известные виды вещества (около 4 -5 %) и на тёмную материю (около 20 %). Тёмная энергия заставляет нашу вселенную расширяться с ускорением. Дальнейшая судьба нашей вселенной зависит от того, насколько велико это ускорение. Возможны 2 варианта – вечное ускоренное расширение и «конец света» . Во втором случае вселенная не будет существовать вечно, её материя, пространство и время полностью будут разрушены через некоторые время ускоренным расширением.

Как может произойти «конец света» ? Этот сценарий предполагает достижение бесконечной скорости расширения за конечное время. Это означает полное разрушение материи, пространства и времени нашей вселенной, чтобы понять, что это значит, надо знать, что было до Большого Взрыва. Первые признаки конца света будут видны небе – звёзды вначале покраснеют, а потом мы перестанем их видеть. Вначале это произойдёт с более удалёнными звёздами и галактиками, потом с находящимися рядом. Потом расширение достигнет такой скорости, чтобы начать отрывать Землю от Солнца, но замёрзнуть мы не успеем, так как начнёт разрушаться Земля. Дестабилизация земной коры и ядра вызовет массовые землетрясения, вулканическую активность, новые расколы земной коры. Нас будут ожидать массовые катаклизмы, связанные с этим – например, цунами, вызванные землетрясениями, огромные пожары из-за извержения вулканов. В конце концов жизнь на планете будет уничтожена в результате разрушения земной коры. Раскалённая лава выйдет на поверхность и всё сгорит, даже океаны испарятся. После этого распадётся даже вещество и атомы, пространство и время. Вся вселенная прекратит существование (возможно, вернётся в какое-то неизвестное нам состояние, которые было до Большого Взрыва). Если верна теория космической инфляции Линде (самая популярная на данный момент среди современных физиков-теоретиков), то Большой Взрыв – это просто возникновение пузыря в первичном вакууме, который постоянно «кипит» . Пузыри-вселенные всё время образуются (для каждой из них это момент Большого Взрыва) и распадаются, распад одного пузыря может описываться таким концом света.

Столетиями тысячи людей искали ответ на фундаментальный вопрос: что находится в центре Вселенной?

Жители Греции в 3 веке до нашей эры обращались за поиском ответа к ночному небу.

Раз мы смотрим на небо с земли, значит мы в центре.

Согласно теории Аристотеля, считалось, что мир состоит из 4 элементов: земля, вода, огонь и воздух. Эти элементы находятся внутри твердой сферы и передвигают ее. Каждую из таких сфер мы наблюдаем в виде звезды. А Вселенная со всеми ее звездами расположена на крайней сфере. Данная теория действительно хорошо объясняет движение звездного неба. Подобная точка зрения на Вселенную просуществовала несколько веков.

В 1543 году Коперник предложил новую модель. По его мнению, в центре Вселенной находится Солнце. К такой радикальной точке зрения вначале мало кто прислушивался. Однако новые научные открытия и наблюдения того времени стали подтверждать модель Коперника:

1. Иоганн Кеплер доказал, что орбиты не обладают идеальной формой круга.

2. Галилей заметил, что луны Юпитера вращаются исключительно вокруг Юпитера.

3. Ньютон открыл закон всемирного тяготения, согласно которому все вещи притягиваются друг другу.

В конце концов было признано, что Земля не является центром Вселенной.

В 1580 году итальянский философ и мыслитель Джордано Бруно выдвинул гипотезу о том, что любая звезда может быть Солнцем со своими планетами. А Вселенная на самом деле бесконечна. Общество эпохи Возрождения очень резко восприняло его учения. За свои убеждения Бруно позже поплатился жизнью.

Прошло несколько столетий и Рене Декард выдвинул новое учение, согласно которому Вселенная состоит из образований, каждое из которых представляет собой смесь водоворотов и вихрей, со звездами в центре.

По мере улучшения телескопов астрономы всё более убеждались в том, что Солнце - лишь одна из бесчисленного множества звезд во Млечном пути. А остальные узоры на ночном небе - это другие галактики, такие же огромные, как и наш Млечный путь. Возможно, мы мы очень далеки от центра, вопреки нашим ожиданиям.

В 20 веке астрономы провели научное исследование. Они следили за туманностями с целью понять их движение. Согласно эффекту Доплера, для объектов, движущихся в нашу сторону будет замечен голубой спектр, а от нас - красный. В процессе наблюдения появился только красный цвет. Объекты с огромной скоростью двигались в противоположные стороны.

Это исследование подтверждает Теорию большого взрыва. Согласно теории, вся материя Вселенной изначально была сжата в точку с бесконечной плотностью. Это был не просто взрыв в космосе, это был взрыв самого космоса, в результате которого произошло бесконечное расширение материи. Получается, что у Вселенной не может быть центра, так как она бесконечна.

Прогресс не стоит на месте. То, что сегодня является истиной, завтра может стать заблуждением. Новые открытия уже смогли перевернуть известную веками картину мироздания. И, как оказалось, даже самые безумные предположения могут оказаться верными теориями, приближающими нас к раскрытию истины.

Вы никогда не пробовали указывать в письмах свой вселенский адрес? Его формат примерно мог бы соответствовать следующему шаблону - дом/улица/город/страна/планета Земля/рукав Ориона/галактика Млечный путь/местная группа галактик/сверхскопление Девы/Вселенная.

Вообще, галактики в нашей Вселенной распространены отнюдь не равномерно - они образуют огромные скопления (кластеры) которые в свою очередь являются частью еще более гигантских суперкластеров, объединяющих в себе уже сотни тысяч галактик. Внешне эти суперкластеры напоминают какие-то исполинские сети, нити которых образованы скоплениями галактик. Как и другие галактики во Вселенной, наш Млечный путь тоже должен являться частью одной из таких мегаструктур.

Но конечно не все так просто. У суперкластеров нет какой-то четкой границы, из-за чего определить их истинные размеры достаточно сложно. Но возможно, что благодаря усилиям группы астрономов, статья о которых была опубликована в сегодняшнем выпуске журнала Nature, наш вселенский адрес можно будет уточнить, добавив в него еще одну позицию.

Вселенная расширяется, что проявляется в т.н. красном смещении. Однако гравитация находящихся рядом друг с другом галактик оказывается влияние на их скорости, и направление движения. Используя радиотелескопы, исследователи измерили местоположение и скорость восьми тысяч галактик. Благодаря этому, им удалось составить карту “космических потоков” - своеобрахных путей “миграции” галактик. Как оказалось, Млечный путь является частью огромного суперкластера, протяженностью 520 миллионов световых лет, в которую входит свыше ста тысяч галактик. Новооткрытую структуру назвали Ланиакея - в переводе с гавайского - Необъятные небеса.

Цвета на карте обозначают распределение галактик. Красный соответствует участкам с наибольшей плотностью галактик, синий - относительно пустынным областям. Разумеется, нельзя забывать что наблюдаемые нами галактики составляют лишь малый процент от массы вселенной в то время как ее основная часть приходится на темную материю, которую мы можем обнаружить лишь по косвенным признакам.

Синяя точка - это находящееся на задворка Ланиакеи местное скопление галактик, где находится наш Млечный путь.

Белые линии показывают потоки, вдоль которых галактики Ланиакеи двигаются по направлению к Великому аттрактору - гравитационной аномалии, находящийся от нас на расстоянии 250 миллионов световых лет. К сожалению, мы не можем наблюдать Великий аттрактор напрямую, так как он находится в “зоне избегания”, закрытой от наблюдений плоскостью Млечного пути с большим количеством пыли. Но мы можем измерить эффект, который он оказывает на движение галактик. По всей видимости, Аттрактор представляет собой своеобразное ядро Ланиакеи, к которому образующие ее галактики стремятся, словно вода, текущая вниз по нисходящему пути в долину.

Оранжевая линия показывает границу Ланиакеи. Ее можно условно сравнить с водоразделом - за ее пределами, космические потоки меняют свое направление и устремляются к центру соседних суперкластеров Волос Вероники, Персеи-Рыбы и Шепли.

В завершение могу лишь еще сказать, что наша Вселенная поистине огромна и полна чудес, о большинство из которых мы даже и не подозреваем. Интересно, сколько существует еще более масштабных вселенских структур, составной частью которых является Ланиакея?