Метагалактика. Галактика. Солнце

ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Современные концепции о происхождении Вселенной: галактик, звезд и планет. Происхождение солнечной системы и развитие геосферных оболочек Земли. Строение Земли (ядра, мантии, земной коры - литосферы, гидросферы, атмосферы). Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизикохимическая.

Под Метагалактикой понимается совокупность скоплений галактик в межгалактической среде. Существуют две точки зрения на эволюцию Метагалактик. В основе первой точки зрения лежат теория «горячей Вселенной» и идея «большого взрыва». Эту идею развивают теологи – приверженцы учения о вере в бога и сверхъестественные силы.

В основе второй точки зрения лежит теория «холодной Вселенной» – концепция возникновения звезд в результате сгущения облаков холодной диффузной материи, из которых постепенно формировались звезды и их скопления. Этот процесс имел место в прошлом и продолжается в настоящее время. Эту концепцию разрабатывают ученые материалисты.

Основоположником теории «горячей Вселенной» является бельгийский ученый Жорж Лемэтр (1894-1966). Опираясь на работы Канта-Лапласа, он в 1927-1931 годах предложил гипотезу, по которой Вселенная вначале пребывала в сверхплотном, горячем относительно компактном состоянии «космического яйца», в котором пребывал некий «дух», понимаемый как «космический перводвигатель». Это состояние было неустойчивым, что и привело к большому взрыву. В результате взрыва осколки будущих галактик разлетелись во все стороны. В 1946 г. американский физик Георгий Гамов предложил такую модель назвать «горячей Вселенной».

В отличие от Лемэтра, считавшего, что в сверхплотном космическом яйце после «большого взрыва» должны были преобладать ядра нетяжелых элементов, Гамов развил концепцию «ядерной эволюции» – от легчайшего водорода к гелию и более тяжелым элементам. Эта модель предполагает, что начальная температура внутри «космического яйца» превышала 10¹³ градусов по абсолютной шкале Кельвина.

Плотность материи равнялась приблизительно 10^{93 г}/_см³. В подобном состоянии неизбежно должен был произойти «большой взрыв». Через 0,01 секунды после «взрыва», плотность материи упала до 10^{10 г}/_см³. Через 3 минуты после «взрыва» из нуклонов стала образовываться смесь легких ядер, состоящих из ²/₃ водорода и ¹/₃ гелия. В первые 8 секунд во Вселенной существовала в основном смесь электронов и позитронов. Между частицами происходили непрерывные столкновения. В результате чего возникли пары фотонов.

Процессы микроэволюции Вселенной продолжались более 100 млрд. лет, что привело к образованию молекул, и появились предпосылки для образования макроэволюции Вселенной. Процессы самоорганизации и саморазвития хаосогенных структур привели к образованию звезд и звездных скоплений.

Эта гипотеза не была поддержана учеными материалистами. Во-первых, не была установлена точка большого взрыва, ее расположение абстрактно. Во-вторых, «реликтовое» излучение, на которое они опираются в качестве доказательства своей гипотезы, имеет очень низкую температуру, всего 2,7 °Кельвина, что не является значимым аргументом в пользу большого взрыва и изначально «горячей Вселенной».

Материалистический подход к происхождению и эволюции Вселенной отвергает гипотезу «горячей Вселенной» и роль божественных сил, приводящих к большим взрывам. Ученые-материалисты еще в XIX веке (Ф.А. Бредихин, В.И. Вернадский и др.) развивали теорию о происхождении Вселенной из «холодной» газово-пылевой материи. Идея о возникновении звездной материи из холодных газово-пылевых облаков приобрела все большее значение после утверждения теории Отто Юрьевича Шмидта об образовании Земли и других планет солнечной системы (1944г.).

Астрофизические наблюдения показали, что в метагалактике пространство между галактиками заполнено чрезвычайно разряженным холодным газом, пронизанным космическими лучами. Эти лучи осуществляют функцию взаимодействия между галактиками, звездами и планетами. Все пространство метагалактики заполнено гравитационными и электромагнитными полями из невидимых масс вещества, преимущественно состоящих из нейтрино.

В 1929 году американский астроном Э. Хаббл открыл явление, которое называется «красным смещением». Он заметил, что линии в спектрах подавляющего большинства галактик смещены к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше от него находится галактика.

Найденная закономерность позволила ученым прийти к выводу о том, что расстояние между нашей Галактикой и другими галактиками непрерывно увеличивается. По красному смещению определены скорости удаления галактик. Самыми большими скоростями, превышающими 250 ^км/_сек, обладают некоторые квазары, наиболее удаленные от нас объекты Метагалактики. Не исключено, что в далеком будущем расширение Метагалактики может смениться сжатием.

С научной точки зрения (вопреки теории «горячей Вселенной») на ранних этапах эволюции во Вселенной не было ни галактик, ни их скоплений. Была только космическая плазма, состоящая из дейтерия, лития, бериллия, бора, водорода и гелия (В.А. Амбарцумян, 1958 г.). Процесс эволюции Вселенной сопровождался непрерывным усложнением, развитием и гравитационной неустойчивостью. Суть «гравитационной неустойчивости» состоит в том, что материя не может быть распространена в большом объеме с постоянной плотностью. Это связано с существующими силами тяготения и электромагнитными возмущениями. Поэтому первоначально однородная плазма распадалась на огромные туманности, из которых впоследствии образовались скопления галактик. В скоплениях галактик возникали звезды.

На некотором этапе сжатия и разогрева газово-пылевых облаков, происходящих под влиянием гравитационной и электромагнитной энергий, а также центростремительных и центробежных сил, развивающихся в процессе вращения, когда температура в центральной области превышала миллион градусов, возникали термоядерные реакции. Горючим служил вначале дейтерий, потом литий, бериллий, бор и, наконец, после длительного повышения температуры до 12 млн. градусов – водород, самый распространенный элемент в космосе. После достижения температуры в ядре 12 млн. градусов сжатие звездной массы практически прекращалось. Звезда приходила в равновесное состояние. Так рождались в прошлом и рождаются в настоящее время звезды.

Большинство звезд, наблюдаемых нами, излучают энергию за счет превращения водорода в гелий. Этот путь длится миллиарды лет и сопровождается выбросом энергии в окружающую межзвездную среду. Каждый элемент вещества в системе звезды находится в равновесном состоянии под действием противоположно направленных сил. С одной стороны, силы гравитации, с другой – газового давления. Такое равновесие называют гидростатическим.

Эволюция звезд осуществляется в направлении уменьшения давления газов и возрастания гравитационных сил. В звездах совершается постоянный перенос энергии из внутренних слоев во внешние. Известны три основных источника переноса энергии: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Наибольшее значение имеют лучеиспускание и конвекция. Поток излучения прямо пропорционально зависит от прозрачности звезды. Чем больше прозрачность, тем больше поток излучения. При высокой температуре и достаточно высокой плотности вещества недра звезды наполнены огромным количеством излучения. Кванты этого излучения непрерывно взаимодействуют с веществом недр звезд. Вещество поглощает кванты и вновь излучает их. В результате таких процессов поле излучения приобретает равновесный характер.

Эволюция звезд связана с последовательным прохождением трех стадий: 1) сжатия протопланетного вещества; 2) стационарного развития; 3) гелиевого ядра. Стадия сжатия звезд, масса которых значительно больше массы Солнца, продолжается сотни тысяч лет. А звезды, масса которых меньше солнечной, сжимаются сотни миллионов лет. Чем больше масса звезды, тем при более высокой температуре достигается равновесие, поэтому у массивных звезд самая большая светимость.

Стадию сжатия сменяет стационарная стадия, сопровождающаяся постепенным выгоранием водорода.В стационарной стадии звезда проводит большую часть своей жизни. Время пребывания звезды в стационарной стадии прямо пропорционально массе звезды (т.к. от этого зависит запас ядерного горючего) и обратно пропорционально светимости, которая определяет темп расхода ядреного горючего. Когда весь водород в центральной области звезды превратится в гелий, внутри звезды образуется гелиевое ядро. После этого водород будет превращаться в гелий не в центре звезды, а в слое, прилегающем к очень горячему гелиевому ядру. Отсутствие источников энергии в ядре будет способствовать постепенному сжиманию и еще большему разогреванию звезды. Когда температура внутри звезды превысит 1,5 х 10⁷ градусов Кельвина, гелий начинает превращаться углерод с последующим образованием все более тяжелых химических элементов. Как показывают расчеты астрофизиков, светимость и размеры звезды будут возрастать. В результате обычная звезда постепенно превратится в «красного гиганта» или «сверхгиганта». Многие звезды на этой стадии пульсируют долгое время.

Заключительный этап жизни звезды – внешние слои звезд постепенно расширяются и, в конце концов, совсем покидают ядро звезды. На месте гиганта остается маленький горячий «белый карлик». «Белых карликов» много. Они постепенно остывают и становятся потухшими звездами. Энергия, отданная звездой в межзвездную среду, становится источником для формирования новых звезд.

Дата добавления: 2014-11-29