Презентация на тему: Эволюция Вселенной

Эволюция Вселенной Презентация ученицы лицея при ТПУ Бардамовой Марины

Оглавление Актуальность работы Цель и задачи работы Ранние представления о Вселенной Вселенная в мифологии Современные космологические представления Теория Большого Взрыва Формирование космических тел Звездная эволюция Галактики Теории будущего галактики Источники

Актуальность работы Но для того, чтобы прогнозировать смерть Вселенной, нужно понять, как она возникла, как развивалась и в каком состоянии находится в настоящий момент. Именно этим вопросам посвящена представленная работа.

Цель и задачи работы Цель

Ранние представления

Зооморфная модель Вселенной Одна из самых удивительных моделей космоса - это Земля, подпирающаяся тремя слонами, стоящими на черепахе, которая в свою очередь покоится на трех китах. Согласно ученым, эта легенда зародилась, по всей вероятности, в Индии и оттуда проникла на Запад. По разным источникам, число слонов колеблется от трех до семи, а вместо китов может выступать гигантский змей. Также у некоторых народов черепаха является последним звеном опоры.

Зооморфная модель Вселенной Другим могучим животным, игравшим роль опоры мироздания, был бык, издавна символизировавший неукротимую мощь и служивший помощником человеку в тяжелой работе. Бык как символ опоры мира распространен в легендах народов Азии. По одному из вариантов этого поверья, один рог быка уже сломался под тяжестью вселенной, когда же сломается и второй, наступит конец мира. Еще шире распространены легенды, по которым опора мироздания представлялась в облике одной или нескольких гигантских рыб, плавающих в мировых водах.

Вселенная в мифологии

Космогоническая мифология «Вначале существовал лишь вечный, безграничный, темный Хаос. В нем заключался источник жизни мира. Все возникло из безграничного Хаоса - весь мир и бессмертные боги.» - греческая мифология «Повсюду простирались безбрежные воды — «великое озеро». Окаменевшие, холодные воды, казалось, навечно застыли в неподвижности. Не было ни воздуха, ни тепла, ни света: всюду царил мрак - первозданный Хаос, и ничто не нарушало покоя. Долго, очень долго ничего не менялось в мире. Но вот однажды заколыхались древние воды, заплескались, и на поверхности их появился великий бог Атум-Ра.» - египетская мифология

Космогоническая мифология Сначала не существовало ничего: ни звезд, ни луны, ни даже солнца. Существовали лишь воды, простиравшиеся без конца и края. Из тьмы первородного хаоса, прибывавшего без движения, как в глубоком сне, прежде иных творений возникли воды. Затем из воды родился огонь. Золотое Яйцо было образовано огромной всемогущей силой тепла. Из зародыша Золотого Яйца появился Прародитель Брахма.» – индийская мифология

Космогоническая мифология Тем самым, мы видим, что легенды сходятся в одном: источником всего был хаос, пространство «без ничего»; позже появлялись две стихии – вода и огонь, которые и пробуждали жизнь во Вселенной. «Прежде установления точного времясчисления, когда земля еще была не устроена, всюду царствовал хаос. Земля и вода, свет и тьма, звезды и небесная твердь представляли из себя одну дымящуюся, пенящуюся, не имеющую определенной формы массу. Все было безобразно, все было перемешано, и не существовало ни одного живого создания.» - японская мифология

Космогоническая мифология Центральной догмой творения в христианстве является «сотворение из ничего» Создателем, вызвавшим всё сущее из состояния небытия в состояние бытия. Бог при этом выступает и первичной причиной существования мира. В книге Бытия говорится, что на первый день Бог создал свет и отделил его от тьмы; на второй день — создал твердь и воду, на третий — сушу и растения, на четвёртый — небесные светила, на пятый — птиц, рыб и пресмыкающихся, наконец, на шестой — животных и человека.

Современные космологические представления

Закон разбегания Хаббла «Закон разбегания», сформулированный в 1929 году Хабблом: �� = HR, H≈15км/с*106 световых лет

Горячая Вселенная Модель «горячей Вселенной» - космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем  адиабатическом космологическом расширении.

Горячая Вселенная Модель горячей Вселенной получила эмпирическое подтверждение в 1965 году в открытии реликтового излучения американскими учеными Пензиасом и Уилсоном.  Реликтовое излучение - одна из составляющих общего фона космического электромагнитного излучения. Реликтовое излучение равномерно распределено по небесной сфере и по интенсивности соответствует тепловому излучению абсолютно черного тела при температуре около 3К. 

Горячая Вселенная    Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала.

Горячая Вселенная Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К.

Теория большого взрыва Космологическая теория начала расширения Вселенной

Теория Большого взрыва Что было до большого взрыва? Состояние бесконечной плотности и температуры, бесконечной кривизны пространства в конечный момент времени в прошлом. Размеры Вселенной тогда равнялись нулю — она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью. Считается, что эпоху ДО взрыва нельзя рассматривать известными методами. Точка сингулярности – 13,7 ± 0,13 млрд лет назад  С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение. 

Теория большого взрыва Наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи: 10-43секунд после Большого взрыва с температурой примерно  1032К  и плотностью около  1093 г/см³ В это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий, Вселенная расширялась с ускорением, а энергия в единице объема оставалась постоянной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму.

Теория большого взрыва В начале расширения Вселенной ее температура была столь высока (1013 К), что энергии фотонов хватало для рождения пар всех известных частиц и античастиц. При понижении температуры до 5*1012 К почти все протоны и нейтроны превратились в кванты излучения; остались только те из них, для которых "не хватило" античастиц. Фотоны, энергия которых к этому времени стала меньше, уже не могли порождать частицы и античастицы.

Теория большого взрыва     Спустя несколько секунд после начала расширения Вселенной началась эпоха, когда образовались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия - эпоха первичного нуклеосинтеза.

Теория большого взрыва После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода.

Теория Большого взрыва После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

ФОРМИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ 

Гравитационная конденсация     От рекомбинации до появления первых галактик и звезд прошли сотни миллионов лет.      Нарастание возмущений (малых отклонений от среднего значения) плотности и скорости вещества в первоначально однородной среде под действием гравитационных сил называется гравитационной неустойчивостью. Она рассматривается обычно как причина образования галактик и их скоплений. 

Гравитационная конденсация     Все межзвездное пространство заполнено веществом. По современным представлениям, основным компонентом межзвездной среды является газ, состоящий из атомов и молекул. Он перемешан с пылью, на долю которой приходится около 1% массы межзвездного вещества. Это вещество пронизывается быстрыми потоками элементарных частиц - космическими лучами, - и электромагнитным излучением.

Гравитационная конденсация     Около половины межзвездного газа содержится в молекулярных облаках. Их плотность в сотни раз больше, чем у облаков атомарного водорода, а температура всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Именно при таких условиях возникают неустойчивые к гравитационному сжатию отдельные уплотнения в молекулярном облаке массой порядка массы Солнца и становится возможным формирование звезд.

Рождение звезды     Плотный фрагмент молекулярного облака, в котором еще не достигнуты температуры, необходимые для начала термоядерных реакций, т.е. превращения облака в звезду, называется в звездной космогонии протозвездой.

Рождение звезды     В среднем в Галактике ежегодно рождается примерно десяток звезд. Диапазон масс только что произведенных звезд простирается от сотых долей до сотни масс Солнца, причем маленькие звезды образуются значительно чаще, чем крупные. Примерно половина звезд образуются одиночными; остальные образуют двойные, тройные и более сложные системы

ЗВЕЗДНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ 

ЗВЕЗДНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ      Физические закономерности, связывающие наблюдаемые характеристики звезд, отражаются на диаграмме цвет-светимость - диаграмме Герцшпрунга - Ресселла, на которой звезды образуют отдельные группировки - последовательности: главную последовательность звезд, последовательности сверхгигантов, ярких и слабых гигантов, субгигантов, субкарликов и белых карликов. 

Звездная эволюция Большую часть своей жизни любая звезда находится на так называемой главной последовательности диаграммы цвет-светимость. Все остальные стадии эволюции звезды до образования компактного остатка занимают не более 10% от этого времени. Именно поэтому большинство звезд, наблюдаемых в нашей Галактике, - скромные красные карлики с массой Солнца или меньше.      Главная последовательность включает в себя около 90% всех наблюдаемых звезд. 

Звездная эволюция Срок жизни звезды и то, во что она превращается в конце жизненного пути, полностью определяется ее массой. Звезды с массой больше солнечной живут гораздо меньше Солнца, а время жизни самых массивных звезд - всего миллионы лет.

Галактики

Млечный Путь Млечный Путь - грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "глактикос" означает "молочный", "млечный", поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками. 

Млечный Путь В нашей Галактике - Млечном Пути - более 200 млрд. звезд самой разной светимости и цвета.      Окрестности Солнца - это объем Галактики, в котором доступными современной астрономии средствами можно наблюдать и изучать звезды разных типов. Как показывает практика, это "шар", который содержит около 1,5 тысяч звезд. Радиус этого шара - 20 парсек. В настоящее время в окрестностях Солнца исследованы все звезды.  

Созвездия     Наши предки объединили все звезды в группы - созвездия.      Созвездия не являются физическими группировками звезд, связанных между собой общими свойствами.     Созвездия - это участки звездного неба. Звезды в созвездиях объединены нашими предками для того, чтобы было легче ориентироваться в звездном небе, т.е. на основании случайного совпадения их положений на небе.      Все небо разделено на 88 созвездий, которые носят имена мифических героев, животных, предметов.

Скопления Скопления звезд - это их группы с общими физическими свойствами. Этим скопления отличаются от созвездий, которые являются результатом случайного совпадения положений звезд на небе.      Наблюдения в XIX веке позволили установить, что звездные скопления разделяются на шаровые скопления и рассеянные скопления. Во второй половине XX века к этим классам звездных группировок добавился еще один - ассоциации звезд. 

Галактика     В итоге в структуре Галактики выделяют плоский линзообразный диск, погруженный в более разреженный звездное облако сферической формы - гало. В итоге Галактика имеет форму двояковыпуклой линзы, похожа на чечевичное зерно.      Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава).

Метагалактика     Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований, - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. 

Метагалактика  Внешний вид и структура звездных систем весьма различны, и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы: эллиптические, спиральные, неправильные.  Наша Галактика принадлежит к типу спиральных.   В окрестностях нашей Галактики, в пределах полутора мегапарсек от нее, расположены еще около 40 галактик, которые образуют местную группу. 

Метагалактики     Скопления галактик - это самые крупные устойчивые системы во Вселенной. Существуют и более протяженные образования: цепочки из скоплений или гигантские плоские поля, усеянные галактиками и скоплениями, но гравитация не удерживает эти системы, и они вместе со всей Вселенной расширяются.

Будущее Вселенной

Будущее: расширение или сжатие? Некоторые ученые полагают, что в далеком будущем возможен обратный процесс – «Большое Сжатие», и Вселенная вернется к своему изначальному состоянию сингулярности; Другие считают, что расширение будет продолжаться всегда и, в итоге, Вселенная рассеется в звездную пыль, и, возможно, материя исчезнет…

Источники Статья «Эволюция Вселенной» А.Н. Васильев; Соросовский образовательный журнал, 1996г Фильм «Рождение Вселенной», National geographic, перевод телеканала «Культура» Статья «Расширяющаяся Вселенная», образовательный проект nrc.edu.ru Материалы Wikipedia Материалы hubblesite.org

Спасибо за внимание.