М. Х. Турсунов
03.04.2012 г.

  На главную раздела "Научные работы"





4. Иерархия уровней организации материи


          Метагалактика и галактики. В хорошо исследованной области пространства на расстояниях до 1500 Мпк ( Пример изображенияПример изображения), находится несколько миллиардов звёздных систем — галактик, которые объединяются под названием Метагалактика. В Метагалактике выделяются сверхскопления, скопления и группы галактик.

          К настоящему времени известно всего около 50 сверхскоплений, каждое из которых состоит из десятков скоплений, групп и одиночных галактик. Размеры сверхскоплений равны десяткам Мпк, а расстояния между ними — сотням Мпк.

          Скопления галактик включают сотни и тысячи галактик. Размеры скоплений около 5 Мпк. Ближайшее скопление находится на расстоянии около 20 Мпк, а самое далёкое — 5200 Мпк. Плотность в центре скоплений равна примерно 300 галактикам на Пример изображения.

          Группы галактик образуются из нескольких десятков галактик. Расстояния между группами галактик равны 2-5 Мпк. Встречаются галактики также в одиночку.

          Галактики включают каждая в отдельности до Пример изображения звёзд, которые должны иметь свою планетную систему подобно нашей Солнечной, хотя, за исключением отдельных крайне скудных фактов, сведений об этом нет. В отличие от нашей, все остальные галактики называют ещё внегалактическими туманностями.

          Формы галактик разнообразны. Около 25 % изученных галактик имеют круглую или эллиптическую форму, около 50 % — форму спиралей с двумя или более спиральными рукавами, около 20 % галактик называют линзообразными, иногда по их периферии еле заметны рукава. Остальные 5 % галактик имеют неправильную форму самых различных конфигураций. Встречаются также взаимодействующиеся парные галактики. «Внегалактическая астрономия пока ещё не дала определённого ответа на вопросы, связанные с возникновением скоплений галактик, в частности, почему в сферических скоплениях преобладают эллиптические и линзообразные системы» [23, с. 86]. Размеры наиболее крупных спиральных или эллиптических галактик достигают в поперечнике 30-40 Кпк (килопарсек).

          Сверхскопление, в состав которого входит наша Галактика, объединяет всего около 20 000 галактик, исключая карликовые. Диаметр его — около 60 Мпк. Местная группа галактик (рис. 5) [23, с. 83] в числе самых ярких включает нашу Галактику и Туманность Андромеды, каждая из которых имеет собственное семейство. Семейство нашей Галактики, кроме неё, состоит ещё из 14 карликовых эллиптических галактик, нескольких внегалактических шаровых скоплений и неправильных галактик.

Галактики
Рис. 5. а — EO NGC 3379,
б — E2 NGC 221 (M32),
д — E5 NGC 4621 (M59),
е — E7 NGC 3115 — эллиптические галактики;
в — Sc NGC 628 (M74),
г — Sab NGC 488,
ж — Sb NGC 3031 (M81),
з — Sa NGC 2811,
к — Sb NGC 2841,
л — S0 NGC 1201 — спиральные галактики;
и — большая светлая галактика (M31 ) в Андромеде;
м — взаимодействующие NGC 4038 и NGC 4039 парные галактики;
н — спиральная галактика NGC 4594 «Сомбреро»;
о — спиральная галактика М51;
S-образные сравнительно молодые галактики:
п — SBab NGC 175,
р — SBb NGC 1300,
т — SBb NGC 2523,
х — SBc NGC 1073.
 

 
          Звёзды. Наша Галактика относится к типу спиральных. В её состав входит около 200 млрд звёзд, в том числе и Солнце. Она состоит, как и большинство других галактик, из таких основных систем, как диск и гало. Поперечник диска — около 30 Кпк, выпуклость — около 4 Кпк. Диск окружён звёздным гало, шириной около 20 Кпк по радиусу. Солнечная система находится в 10 Кпк от центра Галактики ближе к краю диска почти в плоскости симметрии. Для земного наблюдателя Галактика видна с «ребра» в виде «Млечного пути».

          Звёздная плотность в окрестности Солнечной системы — примерно 1 звезда на Пример изображения, а в центральной области Галактики диаметром 1 Пк их плотность выше в 10 млн раз, т. е. около Пример изображения звёзд на 1 Пример изображения.

          Отдельные группы звёзд сильно отличаются друг от друга возрастом, химическим составом, положением в Галактике, характером орбит и скоростей.

          Самыми старыми являются звёзды, образующие гало. Их возраст — около 15 млрд лет. Наиболее молодыми являются звёзды, рождающиеся в настоящее время. Все они расположены в диске. Подавляющее большинство звёзд диска имеют промежуточный возраст в несколько млрд лет. К ним относится и наше Солнце.

          Космология как физическое учение о Вселенной в настоящее время развивается быстрыми темпами. Многое в этом учении является ещё неясным и гипотетичным. Здесь нам хотелось ещё раз показать для непросвещённого читателя, насколько незначительны Земля и Солнечная система в бесконечных просторах изменяющейся Вселенной, хотя процессы, протекающие в Земле, тесно связаны и предопределены теми же законами, которые управляют материей вообще. В силу необходимости по ходу изложения материала мы, по-видимому, будем обращаться к соответствующим разделам физики и космологии. Именно этим вызвано желание дать краткую характеристику Вселенной, чтобы читатель при необходимости мог получить минимум необходимой информации о том пространстве, на фоне и внутри которого развивается и эволюционирует Земля.

          Солнце. Солнце — рядовая стационарная (т. е. не изменяющая своей светимости в течение известного человечеству времени) звезда нашей Галактики. Поэтому все, что относится к физике Солнца, может быть распространено и на другие звёзды. Это (согласно литературным сведениям) газовый, точнее, плазменный шар, радиусом Пример изображения, что в 109 раз больше экваториального радиуса Земли. Масса — Пример изображения, что в 333000 раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,866 % массы Солнечной системы. Средняя плотность солнечного вещества — Пример изображения (поэтому автор считает, что Солнце — жидкий расплав), что составляет 0,256 доли средней плотности Земли. Содержание: свыше 70 % водорода, свыше 20 % гелия и около 2 % других элементов. Ускорение свободного падения на поверхности — Пример изображения, т. е. на Солнце тела весили бы почти в 28 раз больше, чем на Земле. Экваториальная зона вращается быстрее (Пример изображения за сутки), чем высокоширотные зоны. Средний период вращения — 25,38 суток. Скорость перемещения поверхности на экваторе — около 2 км/с, т. е. в 4,3 раза больше, чем на Земле. Энергия вращения — Пример изображения. Светимость — около Пример изображения или Пример изображения. Эффективная температура поверхности — 5780 К. Солнце имеет 9 спутников-планет с суммарной массой 0,13 % всей массы Системы, но на них приходится около 98 % момента количества движения всей Солнечной системы [23].

          В центре Солнца температура — около Пример изображения, плотность — около Пример изображения. Столь высокая температура поддерживается, как считают специалисты, за счёт ядерных реакций синтеза гелия из водорода. В недрах Солнца атомы находятся в ионном состоянии. На расстояниях от центра, больших 0,7-0,8 частей радиуса Солнца, уже могут существовать нейтральные атомы гелия, а затем и водорода. Здесь из-за сильной поглощающей способности атомов перенос энергии излучением сменяется конвективным переносом на толщину около 150 тыс. км. Скорость конвекции снизу вверх увеличивается от 1 м/с до 2-3 км/с. Выше, в самых поверхностных слоях, энергия снова переносится излучением, которое возникает в фотосфере, имеющей толщину около 350 км.

          В областях с температурами около 4000-5000 К образуются простейшие молекулы СН, CN и др.

          Большие локальные магнитные поля в зоне Пример изображения от экватора приводят к развитию так называемых активных областей с входящими в них пятнами (как показано нами ниже, локальные магнитные поля являются, наоборот, следствием солнечной активности). Период солнечной активности — около 11,2 года. (Это существующая в литературе точка зрения. Ниже в специальном разделе на фактах показана ошибочность этого мнения.) В период необычайно высокого максимума 1957–1958 гг. активность затрагивала практически весь солнечный диск. Кроме сильных локальных полей, на Солнце имеется более слабое крупномасштабное магнитное поле. Это дипольное фоновое мaлоизменяющееся поле, характеризующее Солнце, по нашему мнению, как обычное небесное тело и имеющее индуктивную природу наподобие планет.

          При спокойных условиях солнечный телескоп позволяет увидеть детали размером около 700 км. Солнечная поверхность в телескоп представляет собой совокупность ярких площадок (гранул) со средним размером около 700 км, окружённых тёмными промежутками шириной около 300 км. Время жизни гранул — около 8 мин.

          В активных областях излучение возрастает в 3-5 раз. Плотность плазмы при этом увеличивается примерно в 2 раза. Поблизости солнечных пятен температура около Пример изображения. Корональные конденсации наблюдаются в виде петель или арок — протуберанцев, являющихся пучками магнитных силовых линий. Энергия и тепло переносятся вдоль этих линий. Поэтому тепло снова возвращается к основанию петли. Наиболее распространённые спокойные протуберанцы живут около года. Скорость наблюдаемых после вспышек протуберанцев солнечных пятен достигает десятков км/с. А скорость протуберанцев выбрасываемого снизу вещества доходит до 100-1000 км/с.

          В сильных взрывах выделяется очень большая энергия (Пример изображения), мощностью порядка Пример изображения. Поток частиц через сутки достигает Землю и вызывает магнитные бури и т. п. (рис. 6) [23, с. 48].

Пример изображения Рис. 6. Виды воздействия солнечной вспышки на Землю
(по Д. Х. Мензелю [27]). 1 — Солнце, 2 — Земля,
3 — хромосферная вспышка, 4 — полярное сияние,
5 — частицы, вызывающие полярное сияние и магнитные бури,
6 — отражающий слой, 7 — поглощающий слой,
8 — радиоприёмник, 9 — радиопередатчик,
10 — нарушение радиосвязи, 11 — радиотелескоп,
12 — телескоп, 13 — счётчик частиц,
14 — коротковолновое и рентгеновское излучение,
15 — радиоволны, 16 — видимый свет,
17 — космические лучи.


          Потери массы за счёт солнечного ветра невелики и составляют Пример изображения солнечной массы в год.

          Планеты и их спутники. Планета — небесное тело, движущееся вокруг Солнца в его гравитационном поле и светящееся отражённым солнечным светом. В Солнечной системе имеется 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон (рис. 7) [23, с. 50].

Схема расположения планет Солнечной системы.
Рис. 7. Схема расположения планет Солнечной системы


          В Солнечную систему входят, кроме того, астероиды, кометы, метеорные тела, солнечный ветер. Краткая характеристика планет будет дана при необходимости ниже в соответствующих разделах с целью объяснения тех или иных их особенностей, связанных с вращением вокруг собственной оси или обращением вокруг Солнца. Здесь же ограничимся основными энциклопедическими сведениями о них (табл. 1, 2).

          Вокруг большинства планет по эллиптическим орбитам обращаются их спутники. В этом смысле, каждая планета представляет собой следующий после Солнечной системы иерархический уровень организации материи.




В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить