Александрович С.В. Астрофизика - файл n1.docx

приобрести
Александрович С.В. Астрофизика
скачать (9294.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx9295kb.18.09.2012 22:42скачать

n1.docx

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Оглавление.

  1. Мир галактик. Однородность Вселенной……………………………………………………….3

    1. Мир галактик………………………………………………………………………………...3

    2. Однородность Вселенной………………………………………………………………….6

  2. Нестационарность Вселенной. Реликтовое радиоизлучение……………………………….….7

    1. Нестационарность Вселенной……………………………………………………..………..7

    2. Реликтовое радиоизлучение………………………………………………………………...8

  3. Модель расширяющейся Вселенной в рамках теории тяготения Ньютона……………….….9

  4. Релятивистская модель Вселенной……………………………………………………………..10

  5. Модель Горячей Вселенной (термодинамика расширения)………………………………….11

  6. Физические процессы в Горячей Вселенной. Эволюция вещества и излучения…………...13

  7. Модель инфляционной Вселенной…………………………………………………………..…16

  8. Классификация галактик. Общие физические характеристики галактик…....................18

    1. Морфологическая классификация и структура галактик……………………………..18

      1. Эллиптические галактики………………………………………………………….….18

      2. Спиральные галактики………………………………………………………………..19

      3. Линзовидные галактики………………………………………………………………..23

      4. Неправильные галактики……………………………………………………………..23

    2. Общие физические характеристики галактик………………………………………….26

  9. Расстояния до галактик. Вращение галактик. Массы галактик. Скрытая масса………...27

    1. Расстояния до галактик…………………………………………………………...……..27

      1. Цефеиды………………………………………………………………………………...28

      2. Сверхгиганты……………………………………………………………………..……28

      3. Красные гиганты……………………………………………………………………….29

      4. Метод флуктуаций поверхностной яркости……………………………………..….29

      5. Шаровые скопления……………………………………………………………….…30

      6. Планетарные туманности…………………………………………………………….31

      7. Новые звезды……………………………………………………………………………31

      8. Сверхновые…………………………………………………………………………...…31

      9. Зависимость Талли-Фишера………………………………………………………....32

      10. Зависимость Фабер-Джексона…………………………………………………….…..32

      11. Новые методы и перспективы на будущее…………………………………...…….33

    2. Вращение галактик……………………………………………………………………….33

    3. Массы галактик. Скрытая масса…………………………………………………………34

  10. Нормальные галактики и радиоизлучение…………………………………………………..37

    1. Нормальные галактики…………………………………………………………………...37

    2. Радиоизлучение нормальных галактик в спектральных линиях и в континууме…..37

  11. Радиогалактики. Квазары……………………………………………………………………...41

    1. Радиогалактики……………………………………………………………………………41

    2. Квазары……………………………………………………………………………………..42

  12. Пространственное распределение галактик. Объекты, принадлежащие

Галактике. Распределение звезд в Галактике………………………………………………..51

    1. Пространственное распределение галактик…………………………………………....51

    2. Объекты, принадлежащие Галактике……………………………………………….…..52

    3. Распределение звезд в Галактике………………………………………………………...52

  1. Межзвездная пыль. Межзвездный газ……………………………………….……………..…55

    1. Межзвездная пыль……………………………………………………………….…………55

    2. Межзвездный газ………………………………………………………………………..…57

      1. Состав и структура межзвёздного газа………………………………………………57

      2. Межзвёздный газ в Галактике………………………………………………………...58

  2. Спиральная структура Галактики. Механизмы образования галактик. Центральная

область Галактики……………………………………………………………………………..60

    1. Спиральная структура Галактики………………………………………………………..60

    2. Механизмы образования галактик………………………………………………………..63

    3. Центральная область Галактики…………………………………………………………65

  1. Спектральная классификация нормальных звезд. Диаграмма спектр - светимость…….69

    1. Спектральная классификация нормальных звезд……………………………………...69

    2. Диаграмма спектр - светимость………………………………………………………….71

  2. Источники звездной энергии. Гравитационное сжатие. Термоядерные источники

ядерной энергии…………………………………………………………………………….…..73

    1. Источники энергии звезд………………………………………………………………...…73

    2. Гравитационное сжатие…………………………………………………………………...75

    3. Термоядерные источники ядерной энергии…………………………………………….76

  1. Звездные модели………………………………………………………………………………..77

  2. Предельные фазы развития звезд. Вырожденные звезды……………………………….…81

  3. Белые карлики. Нейтронные звезды. Черные дыры……………………………………..…86

    1. Белые карлики……………………………………………………………………………..86

    2. Нейтронные звезды……………………………………………………………………..…88

    3. Черные дыры……………………………………………………………………………….91

  4. Двойные звезды. Нестационарные звезды. Цефеиды. Колебательная неустойчивость

звезд……………………………………………………………………………………………..105

    1. Двойные звезды……………………………………………………………………………105

    2. Нестационарные звезды…………………………………………………………………...109

    3. Цефеиды…………………………………………………………………………………....111

    4. Колебательная неустойчивость звезд…………………………………………………..112

  1. Новые и сверхновые. Пульсары. Барстеры……………………………………………...….114

    1. Новые и сверхновые……………………………………………………………………..114

    2. Пульсары……………………………………………………………………………….….116

      1. Открытие……………………………………………………………………………...116

      2. Интерпретация: нейтронные звезды…………………………………………….…117

      3. Рентгеновские пульсары………………………………………………………….…117

      4. Радиопульсары………………………………………………………………………..119

      5. Источник энергии…………………………………………………………………….121

      6. Магнитосфера…………………………………………………………………………122

      7. Пульсары и космические лучи……………………………………………….…….124

      8. Возраст пульсаров……………………………………………………………..126

      9. Самый молодой пульсар……………………………………………………....126

      10. Пульсар на месте сверхновой………………………………………………..127

    3. Барстеры……………………………………………………………………………….....127

  2. Эволюция протозвезд и протозвездных оболочек………………………………………..130

  3. Расстояние до Солнца, его радиус и масса. Вращение. Светимость………………..….147

  4. Температура внешних слоев Солнца…………………………………………………….…148

  5. Химический состав…………………………………………………………………………..150

  6. Атмосфера Солнца…………………………………………………………………………...153

  7. Фотосфера……………………………………………………………………………………..154

  8. Хромосфера…………………………………………………………………………………….156

  9. Солнечная корона……………………………………………………………………………..159

  10. Крупномасштабное магнитное поле Солнца. ………………………………….…………….164

  11. Солнечные пятна……………………………………………………………………….…….166

  12. Факелы……………………………………………………………………………………….....169

  13. Хромосферные вспышки………………………………………………………………..……171

  14. Протуберанцы…………………………………………………………………………..……..172

  15. Общие сведения о Солнечной системе………………………………………….…………175

  16. Строение планет……………………………………………………………………………….177

  17. Поверхность планет………………………………………………………………………….180

  18. Атмосфера планет…………………………………………………………………………...183

  19. Магнитное поле планет……………………………………….…….………………………188

  20. Элементы планетной космогонии………………………………..……………..………….193

Литература…………………………………………………………………………………….198

Ссылки на сайты Астрономии и Астрофизики…………………………….………..199

Ссылки на документальное кино ВВС (для просмотра требуется

вступить в группу картинка 12 из 223303Контакте)…………………………………………………...….200


  1. Мир галактик. Однородность Вселенной.

    1. Мир галактик.

Человек шаг за шагом познает окружающий его мир. С тех пор как люди научились строить различные телескопы, запускать космические корабли, создавать орбитальные станции, оснащенные точными приборами и компьютерами, они смогли многое узнать о том, как устроена наша Солнечная система, Галактика, Вселенная.

Ниже созвездия Кассиопеи можно увидеть небольшое туманное пятнышко. Много лет думали, что это облако газа или скопления звезд, находящееся где-то недалеко от нас. Оказалось, что туманность в созвездии Андромеды – то другая Галактика, соседняя с нашей. Как и наша Галактика, она состоит из миллиарда звезд, из звездных скоплений, облаков газа и пыли, потухших звезд, планет. Свет от нашей «галактической соседки» мчится к нам два миллиона триста тысяч лет. Вот какое расстояние между галактиками! А 150 млн. км от Земли до Солнца свет проходит за 8 минут.
туманность андромеды и два ее эллиптических спутника

Рис. 1.1. Туманность Андромеды и два ее эллиптических спутника.
Наша Галактика, Туманность Андромеды, другие галактики образуют Местную группу (или систему) галактик. Как множество городов составляют страну, так скопления и сверхскопления галактик составляют нашу Вселенную. Ученые выяснили, что Вселенная имеет так называемую ячеистую структуру: по своему строению она напоминает пчелиные соты, или губку, или мыльную пену, где гигантские ячейки образованы скоплениями галактик.

Метагалактикой называют видимую часть Вселенной, т. е. те объекты, которые можно наблюдать с помощью оптических и радиотелескопов. По приблизительной оценке ученых, в обозримом пространстве Вселенной около 100 млрд. галактик. Впервые количественным изучением распределения галактик на небе занимался американский ученый Э. Хаббл. Он пришел к выводу, что галактики подобно звездам образуют группы и скопления. Например, наша Галактика имеет галактики-спутники Большое и Малое Магеллановы облака. Вместе с Галактикой Туманность Андромеды они образуют Местную группу (систему галактик). В ней насчитывают около 35 галактик. Они взаимодействуют друг с другом посредством гравитационных сил и движутся вокруг общего центра.

Ближайшее к нам скопление галактик находится в созвездии Девы, крупное скопление галактик находится в созвездии Волосы Вероники. Несколько десятков крупных скоплений галактик образуют сверхскопления. Галактики в сверхскоплениях распределены таким образом, что напоминают сетку, состоящую из отдельных ячеек. В середине ячеек галактик почти нет, они располагаются по границам ячеек.

большое и малое магеллановы облака

Рис. 1.2. Большое и малое Маггелановы облака.
Расстояния до галактик определяют по переменным звездам-цефеидам, или по ярчайшим звездам, а также по спектрам. У нескольких тысяч галактик измерены расстояния. Они оказались расположены на таком большом расстоянии от нас, что их свет идет около 10 млрд. лет. Ближайшие к нам галактики – Магеллановы облака расположены на расстоянии около 150 000 световых лет, а Туманность Андромеды в десять раз дальше. Большинство галактик выглядят в телескоп как маленькие туманные пятнышки. Невооруженным глазом можно увидеть три галактики, ближайшие к нам: Туманность Андромеды в Северном полушарии, Большое и Малое Магеллановы облака в Южном полушарии неба. Их открытие произошло во время кругосветного плавания Магеллана. Они действительно похожи на два облачка, отделившиеся от Млечного Пути.
Общие свойства галактик.

Галактики – сложные по составу и структуре системы. Самые маленькие из них по числу звезд сопоставимы с большими звездными скоплениями в нашей Галактике, однако по размерам они значительно их превосходят: диаметр даже самых маленьких галактик составляет несколько тысяч св. лет. Размеры гигантских галактик в сотни раз больше.

Галактики не имеют резких границ, их яркость постепенно спадает с удалением от центра наружу, поэтому понятие размера не является строго определенным. Видимый размер галактик зависит от возможности телескопа выделить их внешние области, имеющие низкую яркость, на фоне свечения ночного неба, которое никогда не бывает абсолютно черным. В его слабом свете «тонут» периферийные части галактик. Современная техника позволяет регистрировать области галактик с яркостью менее 1% от яркости ночного неба. Для объективной оценки размеров галактик за их границу условно принимается определенный уровень поверхностной яркости, или, как говорят, определенная изофота (так называют линию, вдоль которой поверхностная яркость имеет постоянное значение). Часто в качестве такого порогового значения яркости принимается 25 звездная величина с квадратной угловой секунды в фотографической области спектра. Соответствующая ей яркость в десятки раз ниже яркости ночного, ничем не «подсвеченного» неба. Яркость центральных областей галактик может в несколько сотен раз выше порогового значения.

Светимость галактик (т. е. полная мощность излучения) меняется в еще больших пределах, чем их размер – от нескольких миллионов светимостей Солнца (Lc) у самых маленьких галактик до нескольких сотен миллиардов Lc для галактик-гигантов. Эта величина примерно соответствует общему количеству звезд в галактике или ее полной массе. Светимость галактик такого типа как наша Галактика составляет несколько десятков миллиардов светимостей Солнца. Однако у одной и той же галактики она может сильно различаться в зависимости от диапазона спектра, в котором ведется наблюдение. Поэтому очень важную роль в изучении галактик играют наблюдения в различных интервалах длин волн. Вид галактик неузнаваемо меняется при переходе от одного спектрального диапазона к другому – от радиоволн к гамма-лучам (табл. 1.1). Это связано с тем, что основной вклад в изучение галактик на различных длинах волн вносят объекты различной природы.
туманность андромеды в инфракрасных лучах. космическая обсерватория iso туманность андромеды в рентгеновских лучах. космическая обсерватория rosat

а б

Рис. 1.3. Туманность Андромеды: а) в инфракрасных лучах. Космическая обсерватория ISO; б) в рентгеновских лучах. Космическая обсерватория Rosat.
Таблица. 1.1. Спектральные диапазоны для объектов, дающих основной вклад в изучение галактик.


Спектральный диапазон

Объекты, дающие основной вклад в излучение галактики

Примечание

Гамма

Активные ядра некоторых галактик. Источники, дающие одиночные короткие всплески излучения, по-видимому, связанные с компактными звездами (нейтронными звездами, черными дырами)..

Излучение галактик в этом диапазоне редко наблюдается. Оно регистрируется только за пределом атмосферы.

Рентгеновский

Горячий газ, заполняющий галактику. Активные ядра некоторых галактик. Отдельные источники, связанные с тесными двойными звездными системами с перетеканием вещества на компактную звезду.

Излучение принимается только за пределом атмосферы.

Ультрафиолетовый

Наиболее горячие звезды (в галактиках, где происходит звездообразование, это – голубые сверхгиганты). Активные ядра некоторых галактик.

Излучение особенно сильно в галактиках с интенсивным звездообразованием.

Область видимого света

Звезды с различной температурой. Светлые газовые туманности.

В этом диапазоне большинство галактик излучает основную энергию.

Ближний инфракрасный

Наиболее холодные звезды (красные сверхгиганты, красные гиганты, красные карлики).

Светимость галактики в этом диапазоне наиболее точно характеризует полную массу содержащихся в ней звезд.

Далекий инфракрасный

Межзвездная пыль, нагретая излучением звезд. Активные ядра и околоядерные области некоторых галактик.

Излучение особенно сильно в галактиках с интенсивным звездообразованием. Регистрируется только за пределом атмосферы.

Радио

Высокоэнергичные электроны, изучающие в межзвездном магнитном поле. Холодный (атомарный, молекулярный) межзвездный газ, излучающий на определенных частотах. Активные ядра некоторых галактик.

Излучение дает основную информацию о холодном межзвездном газе галактики и о магнитных полях в межзвездном пространстве.



    1. Однородность Вселенной.

Представим себе, что мы мысленно выделили во Вселенной очень большой кубический объем, с ребром в 500 миллионов световых лет. Подсчитаем, сколько в нем галактик. Произведём такие же подсчёты для других, но столь же гигантских объемов, расположенных в различных частях Вселенной. Если все это проделать и сравнить результаты, то окажется, что в каждом из них, где бы их ни брать, содержится одинаковое число галактик. То же самое будет и при подсчёте скоплений или даже ячеек.

Вселенная предстаёт перед нами всюду одинаковой - “сплошной” и однородной. Проще устройства и не придумать. Нужно сказать, что об этом люди уже давно подозревали. Указывая из соображений максимальной простоты устройства на общую однородность мира, замечательный мыслитель Паскаль (1623-1662) говорил, что мир - это круг, центр которого везде, а окружность нигде. Так с помощью наглядного геометрического образа он утверждал однородность мира.

В однородном мире все “места” равноправны и любое из них может претендовать на, что оно - Центр мира. А если так, то, значит, никакого центра мира вовсе не существует.

  1. Нестационарность Вселенной. Реликтовое радиоизлучение.

    1. Нестационарность Вселенной.

Фридмана как математика не удовлетворило полученное решение Эйнштейна, так как он получил одно из всех возможных решений системы уравнений тяготения, заранее навязав требование статичности. Фридман же решил получить все возможные решения данных уравнений. Он принял точку зрения Эйнштейна относительно наиболее общих черт пространства Вселенной или разумности космологических принципов, но отверг взгляд Эйнштейна относительно абсолютности стационарности Вселенной. По его мнению, сами уравнения должны дать ответ на этот вопрос, достаточно лишь воспользоваться космологическим принципом.

Существуют три модели Фридмана. Далее считаем, что ? =0.

Друг от друга они отличаются тем, что в них различным образом от времени зависят радиус кривизны Вселенной и расстояния между точками в пространстве (рис. 2.1).


а б

Рис. 2.1.

Качественно эти зависимости представлены на рис. 2.1,а соответствует модели закрытой Вселенной, характеризуемой положительной кривизной. В силу однородности Вселенной ее кривизна является величиной постоянной, не изменяющейся при переходе от одной точки пространства к другой. Следовательно, пространство представляет собой замкнутую трехмерную сферу, подобную стационарной модели Эйнштейна. Поэтому объем пространства Вселенной конечен. Однако радиус сферы в данном случае изменяется во времени. Вселенная начинает свою жизнь в некий нулевой момент времени со сферы нулевого радиуса, т.е. с точки. Далее радиус растет до максимального значения, а затем уменьшается до превращения Вселенной вновь в точку. Точку в момент времени t=0 можно назвать «началом» Вселенной. Все выглядит так, как будто при t=0 произошло сотворение мира, или точнее, произошло рождение пространства и времени. При этом плотность вещества Вселенной в момент ее рождения была бесконечной.

Модель Фридмана, где Вселенная появляется из «точки» в некий момент времени t=0 и сразу начинает расширяться неограниченно во времени, называют открытой моделью Вселенной (рис. 2.1,б). Пространство в данном случае обладает отрицательной кривизной, следовательно, бесконечно. Расширение в данном случае следует понимать в том смысле, что расстояние между любыми двумя точками пространства, хотя оно и бесконечно, все время возрастает. Другими словами, все точки пространства убегают друг от друга, оставаясь полностью равноправными в любой момент времени. Отсутствие выделенных точек пространства - следствие его однородности. Расширение началось сразу из всех точек пространства. Понимание этого усложняется тем, что все пространство в начале расширения следует считать бесконечным.

В третьей модели Фридмана Вселенная также расширяется неограниченно во времени, но пространство всегда остается евклидовым, т.е. плоским. Эту наипростейшую модель из всех трех Фридман, по-видимому, сам не рассматривал. Впервые ею воспользовались в 1932 году Эйнштейн и де Ситтер.

Таким образом, теория разрешает существование трех различных моделей Фридмана. Каждой из них соответствуют свое решение уравнения тяготения ОТО. В это уравнение при его применении ко всей Вселенной входит некий параметр ?к, называемый критической плотностью. Ее величина зависит от времени. Если соответствующая данному моменту времени реальная плотность вещества Вселенной больше ?к. То реализуется закрытая модель трехмерной сферы, т.е. вещества во Вселенной достаточно, чтобы замкнуть само на себя. Если ?>?к, то Вселенная открыта, а ее кривизна отрицательна, т.е. вещества во Вселенной недостаточно, чтобы замкнуть само на себя.

При условии ?= ?к имеет место открытая модель Эйнштейна - де Ситтера.

Число моделей не ограничивается четырьмя, которые мы рассмотрели. На какой же модели сделала свой выбор Природа? Ответ на этот вопрос, хотя и частичный, был получен в 1929 году Эдвиным Хабблом. Он сумел доказать, что Вселенная расширяется.
0_502c2_f1320c9c_xl.jpg

Рис. 2.2. Следствие нестационарности Вселенной.


    1. Реликтовое радиоизлучение.

Важнейшим космологическим фактом после обнаружения Хэбблом расширения Вселенной явилось наблюдение в 1965 г. (Пензианс и Вильсон) реликтового электромагнитного излучения. Гипотезу о существовании электромагнитного фона, оставшегося от ранней горячей стадии развития Вселенной, высказал в 1946 г. Гамов. Точнее говоря, им двигало желание объяснить нуклеосинтез процессами в горячем веществе в первые минуты от начала. Побочным результатом предложенной модели было как раз реликтовое излучение. Хотя Гамов исходил из неверных предпосылок, считая, что все ядра, в том числе и тяжелые, рождаются при Большом взрыве (сейчас установлено, что в первые минуты возникают практически лишь ядра не тяжелее Li7, а более тяжелые элементы образуются в звездах), сделанная им оценка температуры реликтового излучения (6К) довольно близка к измеренной позднее величине. Наблюдения подтвердили планковскую форму спектра электромагнитного фона в диапазоне волн от десятков сантиметров (?max=73 см) до миллиметра, причем температура оказалась около 3К в неплохом согласии с первой оценкой. Наблюдения показали также высокую степень изотропии реликтового излучения. За вычетом тривиальной дипольной анизотропии, связанной с движением наблюдателя относительно космологического фона, никаких других отклонений от изотропии на уровне порядка нескольких единиц на 10-5 обнаружено не было.

  1. Модель расширяющейся Вселенной в рамках теории тяготения Ньютона.

Нестационарная релятивистская космология. С критикой предложенной Эйнштейном космологической модели выступил наш отечественный выдающийся математик и физик-теоретик А.А.Фридман. Именно А.А.Фридман, опубликовавший свою работу в 1922г., впервые сделал из общей теории относительности космологические выводы, имеющие поистине революционное значение: он заложил основы нестационарной релятивистской космологии. Фридман показал, что теоретическая модель Эйнштейна является лишь частным решением гравитационных уравнений для однородных и изотропных моделей, а в общем случае решения зависят от времени.

А.А.Фридман на основании строгих расчетов установил, что Вселенная никак не может быть стационарной. Фридман сделал это открытие, опираясь на сформулированный им космологический принцип, строящийся на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной.

Фридман доказал, что уравнения Эйнштейна имеют решения, согласно которым Вселенная может расширяться либо сжиматься. При этом речь шла о расширении самого пространства, т.е. об увеличении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно увеличиваются.

Первоначально модель расширяющейся Вселенной носила гипотетический характер и не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929г. американский астроном Э. П. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра). Это было истолковано как следствие эффекта Доплера - изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. Красное смещение было объяснено как следствие удаления галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием (примерно 55 км/с на каждый миллион парсек).

В результате своих наблюдений Хаббл обосновал представление, согласно которому Вселенная - это множество галактик, разделенных между собой огромными расстояниями. Фридман предложил три модели Вселенной.

А. А. Фридман показал, что решения уравнений общей теории относительности для Вселенной позволяют построить три возможные модели Вселенной. В двух из них радиус кривизны пространства монотонно растет, и Вселенная бесконечно расширяется (в одной модели - из точки; в другой - начиная с некоторого конечного объема). Третья модель рисовала картину пульсирующей Вселенной с периодически изменяющимся радиусом кривизны. Выбор моделей зависит от средней плотности вещества во Вселенной.

По какому из этих вариантов идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энергии разлета вещества.

Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик, и расширение Вселенной будет носить необратимый характер. Этот вариант динамичной модели Вселенной называют «открытой Вселенной».

Если же преобладает гравитационное взаимодействие, то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнется сжатие вещества плоть до возврата Вселенной в исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно большой плотностью). Такой вариант модели назван осциллирующей, или «закрытой Вселенной».

В случае, когда силы гравитации равны энергии разлета вещества, расширение не прекратится, но его скорость со временем будет стремиться к нулю.


  1. Релятивистская модель Вселенной.

Понятие релятивистской космологии. Поскольку именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях, а значит, динамику космической материи в масштабах Вселенной, то теоретическим ядром космологии выступает теория тяготения, а современной космологии - релятивистская теория тяготения. Поэтому современную космологию называют релятивистской.

Вселенная Эйнштейна пространственно конечна; она имеет конечные размеры, но не имеет границ! В этой модели пространственный объем Вселенной с равномерно распределенными в нем галактиками конечен; но границ у этого пространства нет. Оно не распространено бесконечно во все стороны, а замыкается само на себя. Как и на поверхности сферы, в нем можно совершать «кругосветные» путешествия: обитатель такой вселенной мог бы, послав в каком-либо направлении (световой или радио) сигнал, со временем обнаружить, что этот сигнал вернулся к нему с противоположной стороны, обойдя всю Вселенную.

Как и многие другие абстрактные понятия современной физики и астрономии, идея замкнутой, конечной, но неограниченной вселенной трудно представима в наглядных образах. Поэтому часто спрашивают, что же находится «снаружи» конечной вселенной.

Дело в том, что этот вопрос не имеет смысла для трехмерных существ, т.е. в пространственно-временной метрике нашего мира. Как не имеет смысла аналогичный вопрос, что находится «вне» поверхности сферы, для плоских существ, вынужденных постоянно жить на сферической поверхности. В такой вселенной просто нет понятия «снаружи». Ведь различение «снаружи» и «внутри» предполагает некоторую границу, которой на самом деле нет, и каждая точка в ней эквивалентна любой другой - ни края, ни центра здесь нет.

Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А.Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Согласно этой модели пространство однородно и изотропно, т.е. во всех направлениях имеет одинаковые свойства; материя распределена в нем равномерно; время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. На основании своих расчетов Эйнштейн сделал вывод, что мировое пространство представляет собой четырехмерную сферу.

Объем такой Вселенной может быть выражен, хотя и очень большим, но конечным числом кубометров. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как поверхность любой сферы. Вселенная Эйнштейна содержит ограниченное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы. В то же время призрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна. Вечность ей не присуща.

Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку на статичность мира.

  1.   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


    Оглавление
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации