Теоретический материал по теме "Наша галактика"

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

(ФГБОУ ВО «ХГУ им. Н.Ф. Катанова»)

Институт непрерывного педагогического образования

Кафедра дошкольного, начального и специального образования

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование

Направленность (профиль) «Дошкольное образование; Иностранный язык»

НАША ГАЛАКТИКА

Выполнила:

Якубовская Арина Павловна

Группа ДИ-21

Курс 4

Абакан, 2024

Введение 3

Что такое галактика? 4

Эфир 6

Газ и пыль в Галактике 8

Положение Солнца в Галактике 10

Окрестности Галактики (Местная группа) 12

Список литературы 14

Приложение 15

Человека всегда интересовал вопрос о том, как устроен окружающий мир и какое место он в нем занимает. У большинства народов еще на заре цивилизации были сложены особые — космологические мифы, повествующие о том, как из первоначального хаоса постепенно возникает космос (порядок), появляется все, что окружает человека: небо и земля, горы, моря и реки, растения и животные, а также сам человек. На протяжении тысячелетий шло постепенное накопление сведений о явлениях, которые происходили на небе.

Галактика и ее «население» (звезды разных типов, планеты, газопылевые и молекулярные облака и другие космические объекты) определяют внешние условия, в которых существуют Земля, ее оболочки, ее биосфера и ноосфера. Состояние околоземного космического пространства в основном определяется электромагнитным и корпускулярным излучениями Солнца, но не только ими, и это чрезвычайно важно.

Исследования нашей галактики и космоса в целом позволяют людям выйти на новый уровень знаний и познакомиться со многими физическими явлениями. Например, информация о кометах и крупных метеоритах помогает предугадать их траекторию, чтобы вовремя принять меры по эвакуации жителей. лагодаря наличию в космосе спутников люди имеют интернет, мобильную связь, телевидение, навигаторы и другие блага цивилизации.

Космос заполнен эфиром. Точнее сказать, эфир и есть Космос; планеты и звёзды – лишь вкрапления в эфир. Да и сами планеты и звёзды состоят из эфира. Проще говоря, кроме эфира ничего другого нет, если не считать пустоты. Эфир и пустота – вот два начала атомарного мира. В данном случае имеется в виду пустота абсолютная. Есть ещё такое понятие как вакуум, когда удаляется воздух и остаётся только чистый эфир. В пустоте и эфира нет.

Эфир – это протовещество; из него состоят атомы. Он обладает теми же свойствами, что и атомарное вещество: размерами и инерцией. Образовывать атомы – главное предназначение эфира. Другое предназначение эфира – осуществлять все взаимодействия инерционных объектов, начиная от элементарных частиц самого эфира и кончая всем Видимым Пространством (это – тоже инерционный объект). Причём все взаимодействия – исключительно механические. Ещё одно важное предназначение эфира – проводить свет; он – светопроводящий. Пустота свет не проводит.

Галактика – это скопление планет и звёзд, возникших в результате столкновения нашей Метагалактики с чужим скоплением эфира. В зоне столкновения образуются мириады микроскопических торовых вихрей, которые мы воспринимаем как атомы. Из них сначала собираются планеты, а потом эти планеты вспыхивают и превращаются в звёзды.

Небо окружено бесчисленными звездами. Эта ми группа звезд называется галактикой. В небе тысячи таких галактик. Одна из таких галактик – наша галактика Млечный Путь. Проходит около 100 000 лет, прежде чем свет достигнет конца галактики Млечный Путь. Наше Солнце – звезда этой галактики. В галактике Млечный Путь миллиарды звезд.

До сих пор ученые изучали три разные формы галактик. Первый – спиральный, как галактика Млечный Путь. Самая большая галактика с этой точки зрения – галактика Андромеды. Другой – эллиптический (удлиненный). Около 17 % галактик, наблюдаемых учеными, имеют ту же картину. Эти галактики, как правило, состоят из звезд. И третий тип галактик называют неправильными галактиками. Они не имеют определенной структуры или имеют разные формы. Тем не менее, этот тип галактики может иметь небольшие или нулевые уровни газа и пыли. Есть также несколько маленьких галактик, называемых «гномами». Наименьшая из них состоит из нескольких тысяч созвездий, несколько сотен световых лет.

Метагалактика – это всё Видимое Пространство до самых далёких звёзд и даже дальше. Оно заполнено единым, неразрывным скоплением эфира. Это – наша Метагалактика. Её размеры – трудновообразимы: свет от далёких звёзд идёт до нас миллиарды лет, а скорость его – 300 тысяч километров в секунду.

За пределами Метагалактики начинается пустота. В той пустоте блуждают чужие скопления эфира, чужие метагалактики со своими звёздами. Увидеть их мы не можем, так как через пустоту свет не проходит. Иногда чужие скопления эфира сталкиваются с нашей Метагалактикой. Вселенная – это всё то Пустое Пространство, в котором блуждают и наша Метагалактика, и чужие скопления эфира. Наша Метагалактика имеет пределы; Вселенная пределов не имеет.

Рис. 1. Подсистемы галактики, масштабы не соблюдены (рисунок Д. Ю. Климушкина из учебно- методического пособия Д. Ю. Климушкина, Р. Т. Сотниковой, С. А. Язева «Астрономия», Иркутск, Издательство ИГУ, 2021)

Элементарной частицей эфира является идеальный эфирный шарик. Он же является элементарной частицей атомарного вещества и представляет собой предел его делимости. Эфирный шарик идеален во всех отношениях: он – идеально круглый (даже не имеет никакой шероховатости и поэтому он – абсолютно скользкий), как неделимая частица он – абсолютно твёрдый и бесструктурный, и наконец, эфирный шарик не обладает никаким дальнодействием (он может только давить на соседей контактным способом). Диаметр эфирного шарика приблизительно равен 10-13 метра, а масса его (инерция) приблизительно равна 10-31 килограмма.

Вся Метагалактика (всё Видимое Космическое Пространство) заполнена плотно уложенными эфирными шариками. В одном кубометре их насчитывается 1038 штук, общая масса их в кубометре составляет 1,9х107 килограммов (эфир плотнее воды в 19 тысяч раз).

Казалось бы, такая плотная эфирная среда должна была бы оказывать большое сопротивление движениям планет и космических кораблей. И она его оказывает: планеты вращаются вокруг Солнца благодаря тому, что их носит эфир (как сухие листья – воздушный вихрь), а космические корабли приходится регулярно подталкивать (если они – не в потоке эфира). Сопротивление эфира – крайне незначительное, и объясняется это тем, что, во-первых, эфирные шарики очень малы (они в 180 тысяч раз меньше молекул воды), а во-вторых, они – абсолютно скользкие и никак между собой не слипаются. Эфирные шарики могут оказывать только лобовое сопротивление.

Способствует уменьшению сопротивления плотной эфирной среды и то, что эфирные шарики – дрожат: каждый из них мечется между соседями и таким образом отстаивает свою ячейку пустоты. Смещения эти – крайне малы: они составляют ничтожно малую часть диаметра самого шарика. Однако такое дрожание резко снижает сопротивление всей эфирной среды (подобно тому как резко снижается сопротивление песка на вибростоле). Дрожание эфирных шариков можно считать фоновым все прочие движения накладываются на него. Температура фоновых движений измерена и равна трём кельвинам. Фоновые движения эфирной среды создают её упругость. Среднее значение эфирного давления открытого пространства не поддаётся никакому сравнению: оно составляет десять в двадцать четвёртой степени (1024) паскалей. Оказывается, что только при таком высоком эфирном давлении могут существовать атомные торовые вихри; при меньшем давлении атомы распадаются (рассеиваются).

Рис. 2. Млечный Путь (фото Джингий Жанг)

Газ и пыль в Галактике

Помимо звезд, Галактика содержит огромное количество вещества в виде газа. В его составе преобладает водород — 70% по массе, и гелий– 28%. Примерно 2% приходится на другие элементы. Общая масса газа оценивается примерно в 1010 масс Солнца. Значительная часть всего газа Галактики сосредоточена в ее диске.

Приблизительно четверть всего газа нагрета до высокой температуры, и этот газ находится в ионизированном состоянии, преимущественно в составе светящихся эмиссионных туманностей вблизи молодых звёзд высокой светимости. Однако большая часть газа, примерно три его четверти — это молекулярный и нейтральный газ, сконцентрированный в сравнительно плотных холодных облаках. Именно в этих облаках и происходит формирование звёзд и планет.

С точки зрения земного наблюдателя, и горячий, и холодный газ в межзвездном пространстве чрезвычайно разрежены: от 100 атомов на кубический сантиметр в облаках до одного атома на 100 кубических сантиметров за пределами облаков (для сравнения — на Земле в вакууме самого высокого разрежения, которое можно получить в лабораторных условиях, в 1 см3 содержится 100 миллиардов (1011) частиц). Газ в межзвездном пространстве нагревается излучением близких звезд.

Плотность газа падает по мере удаления от центра Галактики вдоль радиуса диска и по мере удаления от плоскости диска.

На состояние газа существенное влияние оказывают звезды. Сгущения (туманности) возникают, например, в результате сброса звездами своих внешних оболочек на поздних стадиях эволюции, и даже в результате взрыва звезд (сверхновые). Но интенсивность этих процессов невелика: звезды сбрасывают в окружающее пространство газ массой порядка одной массы Солнца в год на всю Галактику.

Идут и обратные процессы: из газа формируются новые звезды в плотных газовых облаках. Эти процессы идут в основном внутри спиральных рукавов Галактики.

Помимо газа, в Галактике присутствует пыль (микроскопические твердые частицы). Ее общая масса примерно в 100 раз меньше массы межзвездного газа. В основном пыль производится в протяженных оболочках звезд гигантов и извергается ими в окружающее пространство. Возникают пылинки и во время взрывов сверхновых.

Пыль играет огромную роль в эволюции вещества Галактики: именно на поверхности крошечных пылинок идут разнообразные химические реакции, в результате которых и возникают сложные молекулы. Это значит, что гигантскому многообразию веществ в Галактике мы обязаны пыли.

Пылинки, кроме того, являются основой для формирования сначала твердых каменистых тел (планетезималей), а затем и планет. Сравнительно небольшие каменные тела вблизи звезд становятся планетами, похожими на планеты земной группы в Солнечной системе. Более крупные массивные каменные тела вдали от звезд способны притянуть к себе огромное количество холодного газа и сформировать вокруг себя газовые оболочки (так образуются планеты типа гигантов в Солнечной системе). Известны и другие варианты строения планет, аналогов которым в Солнечной системе нет.

Современные оценки таковы: во всей Галактике за всю ее историю из пыли и газа сформировались сотни миллиардов разнообразных планет, находящихся в различных условиях. Этот факт лежит в основе оптимистичных ожиданий, касающихся возможности существования в нашей Галактике жизни помимо земной.

Наше Солнце по всем характеристикам (возраст, химический состав, характер движения) относится к звёздам диска.

Как указано выше, в настоящее время Солнечная система находится на расстоянии около тридцати световых лет от плоскости диска Галактики, и примерно в двадцати шести тысячах световых лет от центра Галактики, т. е., скорее ближе к краю звёздного диска, нежели к его центру.

Один оборот вокруг центра Галактики Солнце совершает за 220–240 миллионов лет. За всё время своего существования наша звезда успела совершить около двадцати оборотов.

Солнце расположено в малонаселенной области между спиральными рукавами, поэтому плотность звёзд в солнечных окрестностях невысока, и это в основном маломассивные звезды низкой светимости (красные карлики). Наблюдения показали, что сейчас вблизи Солнца нет ни одной звезды высокой светимости.

Но, скорее всего, за время своей жизни Солнце побывало в разных областях Галактики, и сформировалось оно, скорее всего, в более оживлённом, месте. О том, что Солнце образовалось в достаточно плотном молекулярном облаке вместе с более яркими и массивными звёздами, свидетельствует, в частности, сравнительно небольшой размер нашей планетной системы. Считается, что во время её формирования радиус протопланетного диска составлял около 50 астрономических единиц (примерный радиус пояса Койпера). В более разреженных молекулярных облаках радиусы планетных систем достигают нескольких сотен астрономических единиц. Кроме того, многие планетные системы содержат всего одну-две крупные планеты типа Юпитера. То, что в Солнечной системе присутствуют сразу четыре планеты- гиганта, также говорит об относительно высокой плотности и большой суммарной массе газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система.

Химический состав Солнца, его достаточно высокая металличность (т.е, присутствие химических элементов тяжелее водорода и гелия, — их в составе Солнца около 2%) несомненно указывает на то, что Солнце — звезда второго, или даже третьего поколения. Тяжёлые элементы формируются на разных этапах жизненного цикла массивных звёзд, и выбрасываются в межзвёздную среду в момент взрыва звезды по завершении этого цикла.

Следовательно, неподалёку от места рождения Солнца в прошлом произошло несколько вспышек сверхновых звёзд, обогативших протосолнечную туманность тяжелыми элементами. Вероятнее всего, всё это происходило в одном из спиральных рукавов Галактики, где и в настоящее время продолжается процесс формирования звёзд.

Рис. 3. Галактика М31 (Туманность Андромеды)

(фото R. Gendler)

«Соседкой» нашей Галактики является крупная спиральная галактика М31, хорошо известная как Туманность Андромеды. Если масса нашей Галактики обычно оценивается величиной 1012 масс Солнца, то масса М31 примерно в полтора раза больше. В обеих галактиках основную долю массы составляет темная материя.

Туманность Андромеды — единственная крупная галактика, которую можно увидеть на небе невооруженным глазом. Ее наблюдения на крупном телескопе обсерватории Маунт Вилсон, которые в двадцатые годы ХХ века проводил Эдвин Хаббл, позволили определить расстояние до нее и сформулировать доказательства тому, что Туманность Андромеды является отдельной галактикой. Согласно современным данным, расстояние между нашей Галактикой и Туманностью Андромеды составляет около 2,5 млн. световых лет.

И наша Галактика, и галактика М31 окружены целыми роями небольших (карликовых) галактик - спутников, гравитационно связанных со своими крупными соседями. Карликовые галактики довольно сложно наблюдать, поскольку, как правило, там отсутствуют яркие звезды, в результате чего их поверхностная яркость крайне невелика, и они представляют собой очень тусклые объекты на небе.

Тем не менее, в числе карликовых галактик вблизи нашей Галактики есть и относительно яркие объекты. К таким объектам относятся, например, Большое и Малое Магеллановы Облака, расположенные соответственно примерно в 160 и в 180 тысячах световых лет от центра Млечного Пути. Это карликовые галактики, которые хорошо видны на небе при наблюдениях в Южном полушарии. В Магеллановых Облаках присутствует сравнительно большое количество газа, из которого и в современную эпоху формируются молодые (в том числе массивные) яркие звезды.

Рой тусклых карликовых галактик, в которых давно прекратилось звездообразование, простирается от нашей Галактики на расстояние порядка 1 млн. световых лет. Эти небольшие галактики называются по именам созвездий, в которых они наблюдаются: галактика Скульптор, галактика Печь, галактики Большая Медведица I и II, галактика Киль, галактика Секстант и другие. Таких галактик обнаружено более двух десятков. Судя по всему, аналогичная картина наблюдается и около Туманности Андромеды — она тоже окружена облаком из нескольких десятков карликовых галактик. В числе таких «спутников» Туманности Андромеды можно указать карликовые эллиптические галактики М32 и М110.

Два семейства галактик (Галактика Млечный путь, галактика Туманность Андромеды с их спутниками) а также еще несколько десятков сравнительно небольших галактик составляют так называемую Местную группу галактик (название предложил Эдвин Хаббл). В состав Местной группы входит и галактика М33 в созвездии Треугольника. Характерный размер Местной группы галактик — примерно 10 млн. световых лет, число галактик в ее составе приближается к сотне.

Все объекты Местной группы галактик гравитационно связаны, поэтому ее конфигурация медленно меняется под действием гравитационных сил. В частности, наша Галактика и Туманность Андромеды сближаются со скоростью чуть больше 100 км/с (это составляющая скорости вдоль луча зрения). Поскольку составляющую скорости в перпендикулярном направлении мы точно не знаем, сложно в деталях рассчитать, будет ли лобовое столкновение либо две галактики заденут друг друга по касательной. В любом случае через 4 млрд. лет произойдет как минимум их тесное сближение. В конечном итоге сформируется одна супергалактика.

Аналогичная судьба ждет и малые галактики Местной группы. Со временем Магеллановы Облака и другие окрестные карликовые галактики погрузятся в Галактику Млечный Путь и растворятся в ней. В прошлом уже происходили подобные процессы, и внутри Галактики наблюдаются структуры, которые можно интерпретировать как остатки поглощенных Галактикой карликовых соседей.

1. Антонов В.М. Русская космология/ Учебник. 2018 г.

2. Жавлиев И., Космос. [Текст]: Серия «Энциклопедия юного знатока»/составитель: И. Жавлиев – T.: ООО „Ziyo nashr«, 2019. – стр. 96.

3. Засыпкина Е.Ю., Язев С. А. Галактика и ее население: учебно-методическое пособие для преподавателей общеобразовательных школ и учреждений дополнительного образования./ Ярославль: ИПК Индиго, 2023 - 44 с.: ил. тираж 200 экз.; усл. п.л.2,68

Приложение А.

Тестовое задание

1. Протовещество, из которого состоят атомы, называется:

   1. Эфир

   2. Пыль

   3. Сами атомы

   4. Материя

2. Самая большая галактика имеет название:

   1. Млечный путь

   2. Андромеда

   3. Ланиакея

   4. Сигара

3. Всё Видимое Пространство до самых далёких звёзд и даже дальше, которое заполнено единым, неразрывным скоплением эфира:

   1. Галактика

   2. Черная дыра

   3. Метагалактика

   4. Большое Магелланово Облако

4. Эфирный шарик описывают как идеаленый во всех отношениях, поскольку он:

   1. абсолютно твёрдый, бесструктурный, не обладает никаким дальнодействием

   2. круглой формы и абсолютно твёрдый

   3. бесструктурный и постоянно увеличивается

   4. плотный и не обладает никаким дальнодействием

5. Галактика содержит огромное количество вещества в виде:

   1. Пыли

   2. Атомов

   3. Водорода

   4. Других галактик

6. Солнце по всем характеристикам (возраст, химический состав, характер движения) относится к:

   1. Звёздам диска

   2. Звёздам гигантам

   3. Умирающим звёздам

   4. Сверхзвёздам

7. Единственная крупная галактика, которую можно увидеть на небе невооруженным глазом:

   1. Туманность Андромеды

   2. Малое Магелланово Облако

   3. Сомбреро

   4. Млечный путь

8. Супергалактика это:

   1. многочисленная группа галактик и скоплений галактик

   2. галактика закрученная по спирали рукава голубого оттенка

   3. хаотичное скопление звёзд

   4. галактика в форме эллипса

9. Предназначение эфира:

   1. осуществлять все взаимодействия инерционных объектов

   2. формирование новых звезд

   3. уничтожать атомы

   4. объединять галактики

10. Галактика, в которой находится Земля и Солнечная система

    1. Андромеда

    2. Стрелец

    3. Млечный Путь

    4. Галактика Треугольника