Вселенная

Федеральное государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Реферат

по  дисциплине «Естествознание»

на  тему:

«Вселенная»

 

       

                                                                                     Выполнил:

                                                                                                          Студентка гр. Экб 112

                                                                                                 Иванова Ирина

                                                                                   Проверил:

                                                                                      Бут И.В.

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………….. 3

Макроскопический аспект…………………………………………………. 4

Иерархический аспект……………………………………………………… 6

Микроскопический аспект…………………………………………………. 6

Процессуальный аспект……………………………………………………. 10

Функциональный аспект…………………………………………………… 11

Заключение………………………………………………………………….. 13

Литература…………………………………………………………………... 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Мир, Земля, Космос, Вселенная. Тысячелетиями  пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы  микромира в макромир. Величественная картина небесного купола, усеянного  мириадами звезд, с незапамятных времен волновала ум и воображение  ученых, поэтов, каждого живущего на Земле.

Что есть Земля, Луна, Солнце, Вселенная?  Где начало и где конец Вселенной, как долго она существует, из чего состоит и где границы ее познания? Изучение Вселенной, даже только известной нам ее части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений. Проблема происхождения вселенной волнует всех ученых нашей планеты.

Этой проблемой занимались, начиная  от философа Канта и математика Лапласа, астрономы и физики XIX и XX столетий. На протяжении веков единственным источником сведений о звездах и Вселенной  был для астрономов видимый свет. Наблюдая невооруженным глазом или  с помощью телескопов, они использовали только очень небольшой интервал волн из всего многообразия электромагнитного  излучения, испускаемого небесными  телами.

Астрономия преобразилась с  середины нашего века, когда прогресс физики и техники предоставил  ей новые приборы и инструменты, позволяющие вести наблюдения в  самом широком диапазоне волн: от метровых радиоволн до гамма-лучей. Все это вызвало нарастающий  поток астрономических данных о Вселенной…

В данном реферате мы попробуем охарактеризовать Вселенную с позиции пяти точек  зрения (аспектов): макроскопического, иерархического, микроскопического, процессуального  и функционального.

 

 

 

 

Макроскопический  аспект.

Существует точка зрения, что с самого начала плотное вещество с гигантской скоростью начало расширятся. На начальной стадии это плотное вещество разлеталось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В этих комплексах, в свою очередь возникали более плотные участки - там впоследствии и образовались звезды и даже целые галактики.  В результате гравитационной нестабильности в разных зонах образовавшихся галактик могут сформироваться плотные «протозвездные образования» с массами, близкими к массе Солнца. Начавшийся процесс сжатия будет ускоряться под влиянием собственного поля тяготения. Процесс этот сопровождает свободное падение частиц облака к его центру - происходит гравитационное сжатие. В центре облака образуется уплотнение, состоящее из молекулярного водорода и гелия. Возрастание плотности и температуры в центре приводит к распаду молекул на атомы, ионизации атомов и образованию плотного ядра протозвезды.  Существует гипотеза о цикличности состояния Вселенной. Когда-то возникнув из сверхплотного сгустка материи, Вселенная, возможно, уже в первом цикле породила внутри себя миллиарды звездных систем и планет. А затем Вселенная начинает стремиться к тому состоянию, с которого начиналась история цикла. В конце концов вещество Вселенной возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, уничтожив всю жизнь, попавшуюся на пути. И так повторяется каждый раз, в каждом цикле на протяжении вечности.  К началу 30-х годов ХХ в. сложилось мнение, что главные составляющие Вселенной - галактики, каждая из которых в среднем состоит из 100 млрд. звезд. Солнце вместе с планетной системой входит в нашу Галактику, основную массу звезд которой мы наблюдаем в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит значительное количество разреженных газов и космической пыли.  Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия - эти и многие другие вопросы связаны с эволюцией Вселенной, в частности с наблюдаемым расширением. Если скорость «разлета» галактик увеличится на 75 км/с на каждый миллион парсек, то экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно 10-20 млрд. лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области. Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра: Вселенная представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». По каким-то причинам эта «капля» пришла в неустойчивое состояние и взорвалась. Последствия этого взрыва мы наблюдаем сейчас как системы галактик. При данной оценке времени образования Вселенной предполагалось, что наблюдаемая нами сейчас картина разлета галактик происходила с одинаковой скоростью и в сколь угодно далеком прошлом. А именно на таком предположении и основана гипотеза первичной Вселенной - гигантской «ядерной капли», пришедшей в состояние неустойчивости. В настоящее время космологи предполагают, что Вселенная не расширялась «от точки до точки», а как бы пульсирует между конечными пределами плотности. Это означает, что в прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще раньше система галактик сжималась, т. е. Галактики приближались друг к другу с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло. Современная космология располагает рядом аргументов в пользу картины «пульсирующей Вселенной». Такие аргументы носят чисто математический характер; главнейший из них - необходимость учета реально существующей неоднородности Вселенной. Решить вопрос, какая из двух гипотез справедлива, мы сейчас не можем. Потребуется огромная работа, чтобы решить эту одну из важнейших проблем космологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Иерархический аспект.

Гала́ктика— гигантская, гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс.

Галактики — чрезвычайно  далёкие астрономические объекты. Расстояние до ближайших из них принято  измерять в мегапарсеках, а до далёких  — в единицах красного смещения z. Именно из-за удалённости различить  на небе невооружённым глазом можно  всего лишь три из них: туманность Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы  Облака (видны в южном). Разрешить  изображение других галактик до отдельных  звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось  не более 30 галактик, в которых удалось  увидеть отдельные звёзды, и все  они входили в Местную группу. После запуска космического телескопа  «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число галактик, в которых удалось различить  отдельные звёзды, резко возросло.

Галактики отличаются большим  разнообразием: среди них можно  выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д. Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца, для сравнения — масса нашей галактики Млечный Путь равна 2·1011 масс Солнца. Диаметр галактик — от 5 до 250 килопарсек (16—800 тысяч световых лет), для сравнения — диаметр нашей галактики около 30 килопарсек (100 тысяч световых лет). Самая большая известная на 2012 год галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

Одной из нерешённых проблем  строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а  может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.

В пространстве галактики  распределены неравномерно: в одной  области можно обнаружить целую  группу близких галактик, а можно  не обнаружить ни одной, даже самой  маленькой галактики (так называемые войды). Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но, по всей видимости, их порядка ста миллиардов (1011).

                                 

На снимках галактик видно, что действительно одиноких галактик немного (так называемые галактики  поля). Порядка 95 % галактик образуют группы галактик. В них, как и в обычных галактиках, предполагается присутствие тёмной материи, составляющей бо́льшую часть массы группы, 10—30 % — это межгалактический газ, а порядка 1 % составляет масса самих звёзд.

Самым маленьким по размеру  и самым распространённым во Вселенной  скоплением, включающим несколько десятков галактик, является группа галактик. Зачастую в них доминирует одна массивная  эллиптическая или спиральная галактика, которая за счёт приливных сил  со временем разрушает галактики-спутники и увеличивает свою массу, поглощая их. В таких скоплениях скорости разбегания галактик друг от друга, вызванные хаббловским расширением Вселенной, слабы и доминируют случайные пекулярные скорости. Из анализа этих случайных скоростей и теоремы вириала можно получить массу таких групп.

Скоплением галактик называют объединения в несколько сотен  галактик, которые могут содержать  как отдельные галактики, так  и группы галактик. Обычно при наблюдении в таком масштабе можно выделить несколько очень ярких сверхмассивных эллиптических галактик. Такие галактики должны непосредственно влиять на процесс образования и формирования структуры скопления.

Сверхскопление — самый  большой тип объединения галактик, включает в себя тысячи галактик. В  масштабах сверхскоплений галактики  выстраиваются в полосы и нити, окружающие обширные разрежённые пустоты. Форма таких скоплений может быть различна: от цепочки, такой как цепочка Маркаряна, до стен, как великая стена Слоуна. В больших масштабах Вселенная предстаёт изотропной и однородной.

Наша Галактика является одной из галактик Местной группы, доминируя в ней вместе с Андромедой. В Местной группе поперечником около 1 мегапарсека находятся более 40 галактик. Сама Местная группа является частью сверхскопления Девы, главную  роль в котором играет скопление  Девы, в которое наша Галактика не входит.

 

 

 

 

Микроскопический  аспект.

Солнце является центральной  звездой Солнечной системы, вокруг которой осуществляют свое движение планеты. И именно благодаря его  силе притяжения все небесные тела объединены в одну систему.

В Солнечной системе  в качестве подсистем можно выделить отдельные планеты (иногда также  выделяют и другие подсистемы –  астероиды). Планеты в свою очередь  имеют такие подсистемы как –  Атмосфера, Гидросфера, Литосфера, система  естественных спутников.

На сегодняшний день Солнечная система состоит из восьми планет, которые можно разделить  на две группы: планеты земной группы (Земля, Меркурий, Венера и Марс) и  газовые гиганты ( Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Между планетами земной группы и планетами-гигантами, между Марсом и Юпитером, находится пояс астероидов – малых планет.

        

 

Процессуальный  аспект.

При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя  состояла из элементарных частиц. Вещество на самом раннем этапе состояло, прежде всего, из адронов, и поэтому  ранняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны.

Через миллионную долю секунды  с момента рождения Вселенной, температура T упала на 10 биллионов Кельвинов(1013K). Средняя кинетическая энергия частиц kT и фотонов h? составляла около миллиарда эв (103 Мэв), что соответствует энергии покоя барионов. В первую миллионную долю секунды эволюции Вселенной происходила материализация всех барионов неограниченно, так же, как и аннигиляция.

Но по прошествии этого времени материализация барионов прекратилась, так как при температуре ниже 1013K фотоны не обладали уже достаточной энергией для ее осуществления. Процесс аннигиляции барионов и антибарионов продолжался до тех пор, пока давление излучения не отделило вещество от антивещества. Нестабильные гипероны (самые тяжелые из барионов) в процессе самопроизвольного распада превратились в самые легкие из барионов (протоны и нейтроны).

Так во Вселенной исчезла  самая большая группа барионов - гипероны. Нейтроны могли дальше распадаться  в протоны, которые далее не распадались, иначе бы нарушился закон сохранения барионного заряда. Распад гиперонов  происходил на этапе с 10-6 до 10-4 секунды.

К моменту, когда возраст  Вселенной достиг одной десятитысячной секунды (10-4с.), температура ее понизилась до 1012K, а энергия частиц и фотонов представляла лишь 100 Мэв. Ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могли возникнуть.

Это означает, что к тому моменту, когда возраст Вселенной  достиг 10-4 с., в ней исчезли все  мезоны. На этом и кончается адронная эра, потому что пионы являются не только самыми легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после этого сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функциональный  аспект.

Всеобщая упорядоченность  во Вселенной достигается через  непрерывное протекание организационных  процессов. Человек своим воздействием на природу подчиняет се стихийные  силы собственным интересам, преобразуя мир ради своего выживания и развития. В природе происходит то же самое. Образование новых звезд, возникновение и эволюция жизни на Земле и, вполне вероятно, в других частях Вселенной, биохимические, биофизические, тектонические и другие процессы, происходящие в окружающем нас мире, предопределяют возникновение новых и крушение старых форм организации, несут в себе организующее и дезорганизующее начало, созидание и разрушение, через которые достигается глобальное равновесие в мире. Так, исходя из фактов окружающей нас реальности, их осмысления и систематизации можно прийти к целостному пониманию сущности организации как всеприродного явления. По мнению А. А. Богданова, организация «выступает перед нами как беспредельно развертывающаяся ткань форм разных типов и ступеней организованности — от неизвестных нам элементов эфира до человеческих коллективов и звездных систем. Все эти формы — в их взаимных сплетениях и взаимной борьбе, в их постоянных изменениях — образуют мировой организационный процесс, неограниченно дробящийся в своих частях, непрерывный и неразрывный в своем целом».