Презентация "Строение и эволюция вселенной" (11 класс) по астрономии – проект, доклад

Строение и эволюция Вселенной

Преподаватель физики Шуваева Е.В.

Содержание

Космология Типы галактик Скопления галактик Звёздные скопления Межзвёздное вещество Красное смещение Эффект Доплера Закон Хаббла Теория Большого взрыва

Космология - наука, изучающая строение и эволюцию Вселенной.

Внесистемные единицы измерения

1 световой год (1 св. г.) – расстояние, которое проходит свет за 1 год в вакууме – 9,5·1015 м; 1 астрономическая единица (1 а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца (средний радиус земной орбиты) – 1,5·1011 м; 1 парсек (1 пк) - расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный 1 а. е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″) – 3·1016 м; 1 масса Солнца ( 1 Мʘ ) – 2·1030 кг.

Возраст Вселенной t=1,3·1010 лет Радиус Вселенной R=1,3·1010 св.л.

Галактики – это большие звёздные системы, в которых звёзды связаны друг с другом силами гравитации.

Типы галактик

1.Эллиптические 2.Спиральные 3.Неправильные

Эллиптические галактики

Эллиптическая галактика М32

Имеют вид кругов или эллипсов Яркость плавно уменьшается от центра к периферии Не вращаются В них мало газа и пыли М ̴ 1013 Мʘ

Эллиптическая галактика М87

Спиральные галактики

Галактика М104 Сомбреро

Состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или ветвей Ветви отходят непосредственно от ядра Вращаются В них много газа и пыли М ̴ 1012 Мʘ

спиральная галактика NGC 4414 из созвездия Волосы Вероники

Спиральная галактика М 33

Спиральная галактика Андромеды

Солнце и Солнечная система входят в состав галактики Млечный путь. Галактика Млечный путь состоит из ядра, находящегося в центре галактики, и трёх спиральных рукавов.

Галактика Млечный путь (вид сверху)

Размеры галактики Млечный путь: диаметр диска галактики около 30 кпк ( 100 000 св.л.); толщина – около 1 000 св. л.

Галактика Млечный путь (вид сбоку)

Галактика Млечный путь вращается вокруг центра галактики. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает за 200 млн. лет.

Положение Солнца в галактике Млечный путь

Неправильные галактики

Большое Магелланово облако

Отсутствует чётко выраженное ядро Нет вращательной симметрии Около половины вещества в них – межзвездный газ

Галактика NGC 1313

Квазары

Квазары не являются звездами; это яркие и очень активные ядра галактик, расположенные на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.

Квазар 3C 273 в созвездии Девы

Скопления галактик

Наряду с отдельными галактиками наблюдаются скопления галактик. Местная группа галактик состоит из 35 галактик. Включает в себя галактики Туманность Андромеды, Млечный путь, Большое Магелланово облако, Малое Магелланово облако и другие. Галактики Местной группы связаны общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс в созвездии Дева.

Звёздные скопления

Рассеянные Шаровые

скопление М50 в созвездии Единорога

скопление М13 в созвездии Геркулеса

Рассеянные звёздные скопления

Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости.

Скопление «Плеяды»

Шаровые звёздные скопления

Шаровые скопления выделяются на звездном фоне благодаря значительному числу звезд и четкой сферической форме. Диаметр шаровых скоплений составляет от 20 до 100 пк. М= 104÷106 Мʘ

Скопление в созвездии Центавра

Межзвёздное вещество

Пространство между звёздами заполнено разрежённым веществом, излучением и магнитным полем. Если концентрация вещества становится большой, то мы можем видеть различного вида туманности.

Газопылевые облака туманности М16 “Орёл” в созвездии Змеи

Туманность Конская голова

Туманность Лагуна

Трёхраздельная туманность

Туманность IRAS 05437+2502

Звёздная пыль

Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы галактики. Её полная светимость составляет 30 % от светимости звёзд и полностью определяет излучение галактики в инфракрасном диапазоне. Температура пыли 15÷25 К.

Свет галактик представляет собой суммарный свет миллиардов звёзд и газа. Для изучения физических свойств галактик астрономы используют методы спектрального анализа. Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектра.

Спектр Солнца

Красное смещение

Линии в спектрах всех известных галактик смещены к красному концу спектра. Пусть λо - длина волны спектральной линии, наблюдаемой в лаборатории, λ – длина волны спектральной линии в спектре галактики, Δλ=λ-λо - смещение спектральной линии. Оказалось, что отношение смещения спектральной линии Δλ к λо одинаково для всех линий в спектре галактики.

Эффект Доплера

Смещение спектральных линий к красному концу спектра вызвано движением (удалением) излучающего объекта (галактики) со скоростью ? по направлению от наблюдателя. При Z « 1 ? = c·Z – скорость объекта (галактики), где c = 3·108 м/с – скорость света в вакууме.

Закон Хаббла

По спектрам галактик установлено, что они «разбегаются» от нас со скоростью ?, пропорциональной расстоянию до галактики: ? = H·r, где H = 2,4·10-18 с-1 – постоянная Хаббла, r – расстояние до галактики (м).

Теория Большого взрыва

Вселенная возникла 13 млрд. лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию.

Критическое значение плотности вещества ƍкр от которого зависит характер его движения рассчитывается по формуле: где H = 2,4·10-18 с-1 – постоянная Хаббла, G = 6,67·10-11 (Н·м2)/кг2 – гравитационная постоянная. Подставив числовые значения, получим ƍкр =10-26 кг/м3. При ƍ ƍкр - сжатие Вселенной. Усреднённая плотность вещества во Вселенной ƍ = 3·10-28 кг/м3 .

Вывод

Представляя Вселенную как весь окружающий мир, мы сразу делаем её уникальной и единственной. И вместе с этим лишаем себя возможности описать её в терминах классической механики: из-за своей уникальности Вселенная ни с чем не может взаимодействовать, она — система систем, и поэтому в её отношении теряют свой смысл такие понятия, как масса, форма, размер. Вместо этого приходится прибегать к языку термодинамики, употребляя такие понятия как плотность, давление, температура, химический состав.

Список литературы

Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. Учреждений : базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чагурин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. - 19-е изд. – М. : Просвещение, 2010. – 399 с., [4] л. ил. – (Классический курс). – ISBN 978-5-09-022777-3. http://ru.wikipedia.org http://diddlybop.ru http://www.adme.ru

Адрес нашего дома во Вселенной: Вселенная, Местная группа галактик, Галактика Млечный путь, Солнечная система, Планета Земля – третья планета от Солнца. Мы любим нашу планету и будем беречь её всегда!