Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который может быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.
Звезды объединены также в еще большие группы — звездные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или «шаровую» структуру. Рассеянные звездные скопления насчитывают несколько сотен отдельных звезд, шаровые скопления — многие сотни тысяч. Перечисленные звездные системы являются частями более общей системы — Галактики, включающей в себя помимо звезд и диффузную материю.
По своей форме галактики разделяются на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные. В неправильных галактиках наблюдаются вихревые движения газов и тенденция к вращению, вероятно, ведущие к образованию спиральных ветвей. В настоящее время астрономы насчитывают около 10 млрд. галактик. Большинство галактик имеет эллиптическую или спиралевидную форму.
Галактика, внутри которой расположена Солнечная система, является спиральной системой, состоящей приблизительно из 120 млрд звезд. Она имеет форму утолщенного диска. Наибольший диаметр равен 100 тыс. световых лет. Наша Галактика состоит из звезд и диффузной материи. Ее звезды разделяются различными способами на подсистемы. В ней насчитывается приблизительно 20 тыс.
рассеянных и около 100 шаровых скоплений звезд. Кроме того, можно выделить звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости и образующие плоскую систему и сферическую форму пространственного распределения звезд, образующую ядро галактики. По радиоастрономическим наблюдениям сделано заключение, что наша Галактика имеет четыре спиральные ветви.
Ближайшей галактической системой является туманность Андромеды, находящаяся от нас на расстоянии 2700000 световых лет. Нашу Галактику и туманность Андромеды можно причислить к самым большим из известных в настоящее время галактик. Галактики, как правило, встречаются в виде так называемых «облаков» или «скоплений галактик». Эти «облака» содержат до нескольких тысяч отдельных систем.
Распределение галактик в пространстве указывает на существование определенной упорядоченной системы — метагалактики. Метагалактика, или система галактик, включает в себя все известные космические объекты. Форма существования материи и энергии в мегамире Материя во вселенной представлена сконденсировавшимися космическими телами и диффузной материей.
Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также более плотных образований — гигантских облаков пыли и газа — газово-пылевых туманностей. Значительную долю материи во вселенной, наряду с диффузными образованиями, занимает материя в виде излучения. Следовательно, космическое межзвездное пространство никоим образом не пусто.
Вещество во вселенной находится преимущественно в звездном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многих, если не у большинства других галактик, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9% их массы.
В недрах звезд при температуре до 150 млн. градусов и при очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии: электроны почти полностью или абсолютно все отделены от своих атомов. Оставшиеся ядра вступают во взаимодействие друг с другом, благодаря чему водород, имеющийся в изобилии в большинстве звезд, превращается при участии углерода в гелий.
Эти и подобные ядерные превращения являются источником колоссального количества энергии, уносимой излучением звезд. Для объяснения структуры мегамира наиболее важным является гравитационное взаимодействие. В соответствии с законом Ньютона: «притяжение, которому подчинено всякое тело, прямо пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния».
Дополнением к закону служат законы Кеплера В своем первом законе Кеплер отказывается от представления Коперника о круговом движении планет вокруг Солнца. В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Радиус-вектор, который идет от Солнца к планете, описывает в равные промежутки времени равные площади.
Квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него. Кеплер, живший в состоянии постоянного удивления от гармонии вселенной, был убежден, что Бог в расположении светил в порядке их движения все сделал числом и мерою, и это убеждение привело его к бессмертным открытиям. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем и решил ряд других важных практических задач.
Знание законов, действующих в мсгамире, позволяет предсказывать многие явления, которые опытным путем были обнаружены значительно позднее. В 1847 г. французский астроном Лё Веррье предсказал планету Нептун (наблюдения за Ураном указывали на наличие планеты, искажавшей его эллиптическую орбиту). Он же предсказал прохождение кометы Галлея в начале 1759 г.
И действительно, она прошла 12 марта 1759 года. Огромная энергия, излучаемая звездами, образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри звезд. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, образуют внутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло. Посредством спектрального анализа посылаемого нам света была открыта природа вещества, составляющего Солнце и звезды, с такою верностью, как будто могли забрать на них образцы минералов с сотен тысяч миллиардов километров.