Главная Обратная связь

Дисциплины:






Кінцеві стадії еволюції зір. Білі карлики, нейтронні зорі, пульсари. Чорні діри.



Пульсари. Влітку 1967 р. за допомогою радіотелескопа у Кембриджі (Великобританія) було відкрито пульсуючі джерела радіовипромінювання або просто пульсари. Періоди їхніх пульсацій становили трохи більше однієї секунди, а дослідження змінності випромінювання вказували на дуже малий об'єм випромінюючих областей розмірами в кілька десятків кілометрів. Вони найчастіше зустрічаються поблизу площини Молочного Шляху, а отже, є членами нашої Галактики. Виявилося, що деякі з них спостерігаються в залишках спалахів наднових зір.

Найвідоміший пульсар з періодом 0,033 с. знаходиться в Крабоподібній туманності. У січні 1969 р. це джерело радіовипромінювання було ототожнене зі слабкою зорею 16m, яка змінює свій блиск із тим же періодом. З таким же періодом від цього джерела йдуть рентгенівські та гамма-імпульси.

У 1977 р. із зорею було ототожнено ще один пульсар - залишок наднової в сузір'ї Вітрила. Він також був джерелом рентгенівського і гамма випромінювання. Це навело на думку про спорідненість пульсарів зі спалахами наднових. На початок 2000 р. було відомо понад 700 пульсарів. Переважно їхні періоди Т близькі до 0,75 с. Від більшості з них ніякого іншого випромінювання, крім радіоімпульсів, не надходить.

Згідно з сучасними теоріями, пульсари - це об'єкти, які виникають на заключних етапах еволюції зір.

Стадія протозорі. Як показують дослідження, в міжзоряному середовищі є протяжні газово-пилові комплекси з масами в тисячі й десятки тисяч мас Сонця, розмірами 10-100 пк (30-300 св.р.) і температурою кілька десятків кельвінів. Такі комплекси гравітаційно нестійкі і з часом дробляться на окремі фрагменти. Саме з таких фрагментів внаслідок гравітаційного стиснення утворюються протозорі.

На початку процесу формування протозорі пилові частинки і газові молекули падають до центра хмари, потенціальна енергія гравітації переходить у кінетичну, а кінетична, внаслідок зіткнень частинок, - у теплову. Таким чином, значна частина гравітаційної енергії стискання витрачається на нагрівання речовини. Газ і пилинки швидко трансформують цю енергію в інфрачервоне випромінювання, яке вільно залишає газово-пиловий комплекс. Тому протозорі є потужними джерелами інфрачервоного випромінювання.

В процесі формування ядра зі значно більшою густиною, ніж у навколишній хмарі, протозоря стає непрозорою для власного інфрачервоного випромінювання, і температура її надр починає стрімко зростати. Енергія від центральних до зовнішніх зон переноситься шляхом конвекції. Коли температура ядра досягає кількох мільйонів кельвінів, включаються перші термоядерні реакції «вигорання» літію, берилію, бору. Але газового тиску, який існує при таких температурах, недостатньо для припинення стискання.



І тільки через кілька сотень тисяч років для майбутніх масивних зір і через сотні мільйонів років для майбутніх карликових зір, коли температура в центрі в процесі подальшого стискання досягає приблизно 10 млн. К, починаються термоядерні реакції перетворення водню на гелій з виділенням величезної кількості енергії. Відтепер сила газового тиску, що підтримується високою температурою, зрівноважує сили гравітації, і стискання припиняється. Протозоря досягає стану гравітаційної рівноваги і перетворюється на молоду зорю, яка відповідно до своєї маси і світності займає певне місце на головній послідовності діаграми спектр - світність.

Що більша маса новонародженої зорі, то вища температура в її надрах (а отже, і на поверхні), більша її світність і тим вище вона розташовується на головній послідовності. Зоря перебуває на ній доти, доки весь водень у центральних її частинах не перетвориться на гелій і не утвориться гелієве ядро.

Відхід зорі від головної послідовності. Після вигорання водню в центрі зорі навколо гелієвого ядра утворюється тонкий сферичний енерговиділяючий шар. Він поділяє зорю на дві зони - вигоріле ядро і зовнішню оболонку. Фізичні процеси у двох зонах зорі розгортаються по-різному. У міру вичерпання водню цей прошарок щораз далі відсувається від центральної зони, збільшуючи розміри і масу ядра.

Червоні гіганти. В дуже товстій оболонці зорі енергія шляхом конвекції переноситься до поверхневих шарів. Потужні конвективні течії виносять в атмосферу продукти згорання, які, переходячи в молекулярний стан, інтенсивно поглинають випромінювання з глибин, через що атмосфера стає непрозорою. Під дією значного тиску випромінювання зсередини оболонка починає розбухати, досягаючи сотень і навіть тисяч радіусів Сонця завтовшки! Для зорі з масою Сонця такий процес починається, коли маса гелієвого ядра досягає 0,4Мʘ.Через велетенські розміри поверхні температура зорі поступово знижується. Зорі-гіганти класу В4-0 з масою понад 10Мʘ перетворюються у надгігантів, зорі класів А5-В5 з масою 2,5-10Мʘ стають гігантами, а зорі пізніших спектральних класів і меншої маси (наприклад, Сонце) стають субгігантами. Тепер температура і тиск у ядрі не можуть протидіяти силі гравітації, ядро починає стискатись, а температура в ньому за рахунок енергії гравітаційного стиснення зростає. У центрі утворюється дуже щільна гаряча область із гелію з невеликими домішками важчих елементів. Подальший розвиток подій залежить від початкової маси зорі.

Маломасивні зорі(М˂1,4Мʘ ) утворюють вуглецево-кисневе ядро, яке знаходиться всередині червоного гіганта. Під дією тиску випромінювання зсередини оболонка або поступово стікає у простір, або через 10-20 тис. років відділяється від ядра у вигляді планетарної туманності, розширюючись зі швидкістю до 20 км/с. Гаряче гелійове ядро, що залишилося, стає білим карликом. Тиск залишиться високим, навіть якщо температура речовини впаде до абсолютного нуля. Білий карлик перебуває у стані гравітаційної рівноваги, оскільки тиск виродженого газу зрівноважує сили гравітації.

По-іншому проходить заключний етап еволюції масивних зір. В залежності від кінцевої маси ядра, яке утворюється після вичерпання всіх можливих видів термоядерного палива, вони можуть закінчити свій життєвий шлях або у вигляді нейтронної зорі, або спалахом наднової зорі, або у вигляді чорної діри.

Нейтронні зорі. Як показали теоретичні розрахунки, ядро з ма­сою, більшою ніж 1,4Мʘ, але меншою ніж 2Мʘ, не може зупинитись на стадії білого карлика. Як тільки у зорі утворилось ядро, що досягло таких меж, тиск газу не може забезпечити протидію силам гравітації і, проминувши стадію білого карлика, ядро продовжує стрімко стискатися практично зі швидкістю вільного падіння. Такий процес називається гравітаційним колапсом. Через деякий час гравітаційний колапс дещо сповільнюється і починається утворення гарячої нейтронної зорі.

Спалахи наднових. Не всі масивні зорі з наведеними раніше масами ядер перетворюються на нейтронні зорі. За розрахунками, при критичній масі ядра, близькій до значення 1,44Мʘ, в момент припинення гравітаційного колапсу може утворитись дуже стиснене ядро і порівняно мало стиснена оболонка. Якщо припинення гравітаційного колапсу відбулося досить різко, зовнішні шари, продовжуючи падати до центра, наштовхуються на щільне ядро, різко гальмуються, і вся кінетична енергія падіння перетворюється на тепло. Температура на поверхні ядра різко зростає до значень 7-8 млрд. К, виникає надпотужна ударна хвиля, яка «відскакує» від поверхні ядра і рухається тепер у зворотному напрямку. Починаються термоядерні реакції з утворенням усіх елементів таблиці Менделєєва. При цьому практично миттєво виділяється величезна кількість енергії, тобто відбувається колосальної потужності вибух, під час якого спалахує наднова зоря.

Чорні діри. Можливість існування чорних дір випливає з теорії - для кожного тіла з масою М існує таке граничне значення радіуса Rд, так званого гравітаційного радіуса,

де с - швидкість світла, за якого гравітаційне поле на поверхні стає таким великим, що друга космічна швидкість дорівнює швидкості світла. Це означає, що навіть електромагнітні хвилі не здатні покинути таке тіло, і воно стає невидимим для спостерігача, перетворюючись на чорну діру.

Виявляється, що на заключних етапах життя зорі за маси ядра понад 2Мʘ гравітаційний колапс може тривати необмежено. За такого колапсу навіть тиск нейтронного газу не здатний зупинити невпинне стискання, зоря може досягти свого гравітаційного радіуса Rд < 10 км і перетворитись на такий дивовижний об'єкт, як чорна діра.

Поблизу чорних дір спостерігаються незвичайні фізичці процеси. Величезна сила тяжіння змінює геометрію простору і часу. Простір наче прогинається, як прогинається пружна плівка під важкою кулею, і прямі лінії перестають бути прямими. Це проявляється у викривленні світлових променів, які проходять повз чорну діру. Ближче до чорної діри промені закручуються вздовж спіралі, й світло наче засмоктується у гравітаційне провалля, з якого немає виходу.

Окрім зміни траєкторій руху тіл та світлових променів, змінюється сам ритм світлових коливань та інших процесів. Уявімо собі фантастичний зореліт, який, летючи до чорної діри, щосекунди посилає на Землю сигнал. З наближенням до мети ми помітимо, що сигнали починають приходити із все більшим запізненням, неначе передавач працює дедалі повільніше. І ось вже між сигналами замість секундного інтервалу минають тижні, місяці, роки, тисячі й мільйони років. Виявляється, сам час сповільнює свою течію біля чорної діри, а на її межі він зупиняється взагалі, втім, як і світло. Це означає, що ми ніколи не сприймемо від зорельота останнього сигналу, який він пошле перед тим, як потрапить у чорну діру, як ніколи не побачимо самої цієї події. Проте сам зореліт, підкоряючись колосальній силі тяжіння, неминуче і з наростаючою швидкістю перетне горизонт подій. За його годинником мине не вічність, а коротесенька мить. І якщо для зовнішнього спостерігача події поблизу чорної діри завмирають, то для того, хто падає, навпаки, все, що відбувається в навколишньому світі, стрімко прискорює свою ходу. І перш ніж потрапити у чорну діру, він побачить весь подальший перебіг подій у Всесвіті.

 

 

Питання для самоконтролю:

1.Що називається пульсаром?

2.Проаналізуйте стадію протозорості.

3.Чи існують чорні діри?

 

Сонце як зоря.

 

Фізичні характеристики Сонця. Сонце - одна з мільярдів зір нашої Галактики, центральне світило у Сонячній системі, вік якого близько 5 млрд. років. Воно дає Землі тепло і світло, що підтримує життя на наші планеті. Сонце знаходиться на близькій відстані від Землі — усього 150 млн. км, тому ми бачимо його у формі диска. Вивчення Сонця має дуже важливе практичне значення для розвитку земної цивілізації.

 
 

Температура Сонця вимірюється за допомогою законів випромінювання чорного тіла. Сонце випромінює електромагнітні хвилі різної довжини які нашим оком сприймаються як біле світло. Насправді, біле світло складається з цілого спектра електромагнітних хвиль від червоного кольору до фіолетового, але Сонце випромінює найбільше енергії у жовто-зеленій частині спектра, тому астрономи називають Сонце жовтою зорею. Температура на поверхні Сонця 5780 К.

Світність Сонця Lʘ визначає потужність його випромінювання, тобто кількість енергії, що випромінює поверхня Сонця у всіх напрямках за одиницю часу. Для визначення світності Сонця треба виміряти сонячну сталу q — енергію, яку отримує 1 м2 поверхні Землі за 1 с за умови, що Сонце знаходиться в зеніті. Для визначення світності Сонця необхідно величину сонячної ста лої помножити на площу сфери з радіусом і R:

L=4 R2·q 4 · 1026 Вт.

де R = 1,5 · 1011 м. - відстань від Землі до Сонця.

Будова Сонця. Сонце – величезна розжарена плазмова куля, що має складну будову її зовнішніх і внутрішніх шарів.

У результаті фізичних процесів, що протікають в надрах Сонця, безперервно виділяється енергія, яка передається зовнішнім шарам і розподіляється на все більшу площу. Внаслідок цього з наближенням до поверхні температура сонячної плазми поступово знижується. Залежно від температури та характеру процесів, що визначаються цією температурою Сонце умовно розділяють на такі області: ядро, зона радіації, конвективна зона та атмосфера з різним фізичним станом речовини та розподілом енергії.

Центральна область (ядро) займає відносно невеликий об'єм, але завдяки великій густині ядра, яка збільшується до центра, там зосереджена значна частина маси Сонця. Величезний тиск та надвисока температура забезпечують протікання термоядерних реакцій, які є основним джерелом енергії Сонця. Радіус ядра становить приблизно 1/3 Rʘ

У зоні променистої рівноваги, або зоні радіації, що оточує ядро на відстані до 2/3 Rʘ, енергія поширюється шляхом послідовного поглинання і наступного пере випромінювання речовиною квантів електромагнітної енергії.

У конвективній зоні (від верхнього шару зони радіації, майже до самої видимої межі Сонця — фотосфери), енергія передається вже не випромінюванням, а за допомогою конвекції, тобто шляхом перемішування речовини, коли утворюються своєрідні окремі комірки, що трохи відрізняються одна від одної температурою і густиною.

Атмосферою вважаються зовнішні шари Сонця що умовно поділено на три оболонки.

Найглибший шар атмосфери сонця що складається з газів фотосфера. 200 – 300 км. Завтовшки, сприймається нами як поверхня сонця. Густина газів у фотосфері у мільйони разів менша за густину повітря біля поверхні Землі, а температура фотосфери зменшується з висотою. Середній шар фотосфери, випромінював ми якого ми сприймаємо, має температуру 5780 К.

У сонячний телескоп можна спостерігати структуру фотосфери, в якій конвекційні комірки мають ни і ляд світлих та темних зерен — гранул.

Над фотосферою знаходиться хромосфера (від грец. — кольорова сфера), де атомами різних речовин утворюються темні лінії поглинання у спектрі Сонці. Загальна товщина хромосфери становим. 10 - 15 тис. км, а температура у її верхніх шарах сягає 100 000 К. ]

Над хромосферою знаходиться зовнішній шар атмосфери Сонця — сонячна корона, температура якої сягає кількох мільйонів градусів. Речовина корони, яка постійно витікає у міжпланетний простір, називається сонячним вітром

Питання для самоконтролю:

1.Назвіть основні характеристики Сонця.

2. Проаналізуйте будову Сонця.

 

§ 13. Сонячна активність та її вплив на Землю.

На сонячній поверхні часто спостерігаються особливі утворення: ділянки з підвищеною яскравістю - факели, ділянки із зниженою яскравістю - плями, інколи з'являються короткоживучі дуже яскраві спалахи, а на краю диска помітні протуберанці. Всі вони є активни­ми утворами на Сонці, а їхня поява і розвиток - це прояв сонячної активності. Місця, де спостерігаються активні утвори, отримали назву активних зон. їхня головна характеристика - це сильні локальні магнітні поля, які виходять на поверхню Сонця і є набагато сильнішими від його регулярного магнітного поля.

Сонячні плями. Активні зони у фотосфері проявляють себе передовсім сонячними плямами. За контрастом із фотосферою сонячні плями мають вигляд темних утворень, тому що температура речовини в них менша, ніж у навколишніх ділянках фотосфери: у великих плямах вона сягає лише 4 500 К. Трапляються як поодинокі плями, так і їхні групи. Розміри плям в середньому рівні 40 000 км, проте бувають плями діаметром до 180 000 км. У великій плямі виділяють значно темніше ядро іпівтінь. Час життя поодиноких плям досягає кіль­кох місяців, для груп плям він іноді об­межений кількома годинами. Доведено, що в плямах є сильні магнітні поля, які ви­никають при конвективних рухах ре­човини у підфотосферних шарах. Сильне магнітне поле гальмує вихід гарячої сонячної речовини з його надр, і саме тому температура поверхні Сонця у цьому місці знижується.

На сонячному диску спостеріга­ються світлі утвори - факели, вони є повсюдними супутника­ми плям. Оскільки в самій плямі потік енергії менший, то ділянка поруч з плямою - фа­кел - це місце, де її надходить більше.

Циклічність сонячної активності. В середині XIX ст. було виявлено, що в різні роки кількість плям на Сонці неоднакова. Є роки, коли їх багато - це максимум активності.І навпаки, бувають роки, коли їх на Сонці дуже мало - це мінімум активності. За міру плямотворної діяльності Сонця прийнято число Вольфа W =10g+f, де g - кількість груп плям, f - загальна кількість усіх плям, які є в цей момент на диску Сонця. Кількість плям на Сонці в наш час змінюється в середньому з періодом 11,1 року, тобто існує 11 -річний цикл активності Сонця.

Протуберанці. При спостереженнях Сонця через густочервоний світлофільтр на краю диска видно своєрідні світлі виступи над поверхнею, його, які можуть простягатися далеко за межі хромосфери аж у корону. Такі викиди речовини називаються протуберанцями (від лат. «протуберо» - «здуваюся»). Протуберанці - це речовина, яка підіймається над сонячною поверхнею утримується над нею завдяки магнітному полю.

Протуберанці протуберанці — це дуже плоскі й довгі, щільніші й холодніші від корони хмари газу, розташовані своєю площиною майже перпендикулярно до поверхні Сонця, то в проекції на сонячний диск вони мають вигляд вигнутих темних волокон, часто витягнутих у напрямку схід-захід уздовж паралелі.

*Сонячні спалахи. Досить часто над сонячними плямами у хромосфері відбуваються хромосферні спалахи - найбільш вражаючий прояв сонячної активності. Як правило, спалах починається зі швидкого зростання температури корони до 40 млн. К, що призводить до сплеску м'якого рентгенівського випромінювання. Потім під зоною зростання температури в короні підвищується температура хромосфери. Найпотужніші спалахи видно з допомоги фільтра. Яскравість спалахів може бути на 50% більшою за яскравість фотосфери.

З усіх активних утворень спалахи вирізняються своєю особливою здатністю впливати на геофізичний стан Землі. І хоча принцип утворення спалахів вчені зрозуміли, детальної теорії поки що немає.

*Вплив сонячної активності на магнітосферу і атмосферуЗемлі. Оскільки під час спалаху потік рентгенівських квантів зростає у 100-400 разів, то вже через 8 хв 20 с вони досягають орбіти Землі й проникають в іоносферу. Жорстке випромінювання спричиняє додаткову іонізацію повітря. Як наслідок, змінюється щільність іоносферних шарів і їхня відбивна здатність, а тому одразу ж порушується зв'язок на коротких радіохвилях. Почасти також руйнується озоновий шар, і до поверхні Землі проникає підвищена кількість ультрафіолету.

Через декілька годин після спалаху, Землі досягає потік високо - енергійних частинок. Завдяки наявності геомагнітного поля вони не потрапляють на земну поверхню, але в районах магнітних полюсів, де силові магнітні лінії виходять з поверхні або входять у неї, частинки проникають до висот 100 км, іонізують і збуджують атоми повітря. При поверненні атомів до нейтрального стану відбувається висвічування, яке спостерігається у вигляді полярних сяйв.

*Магнітні бурі. Ще через 1-2 доби Землі досягає підсилений потік сонячного вітру. Під його дією земна магнітосфера стискається. Але, як відомо , навколо Землі у пастці силових геомагнітних ліній є багато заряджених частинок (радіаційні пояси). На висоті 3-5Rз вони утворюють в екваторіальній площині електричний струм, що тече зі сходу на захід. Цей струм, у свою чергу, створює власне магнітне поле, яке додається до геомагнітного. При посиленні сонячного вітру збільшується кількість заряджених частинок в радіаційних поясах, тому збільшується і екваторіальний електричний струм. Зростає при цьому і його магнітне поле, яке перешкоджає подальшому стисненню магнітосфери; більше того, вона розширюється.

При стисненні магнітосфери напруженість магнітного поля збільшується, при .розширенні, навпаки, зменшується. Так виникає окремий сплеск геомагнітного збурення тривалістю близько години. Потужні сонячні збурення обумовлюють тривале підсилення сонячного вітру. В магнітосферу надходить один імпульс за іншим. Виникає послідовна серія збурень геомагнітного поля, коли його напруженість швидко і різко змінюється - настає магнітна буря .

Під час магнітних бур збурення геомагнітного поля можуть досягати такої сили, що в земній корі, у металевих предметах, у провідник тощо індукуються досить сильні хаотичні електричні струми. Вони здатні спричиняти навіть аварії в телеграфно-телефонному зв'язку і виводити з ладу електричні прилади.. А електричні збурення в земній корі можуть спровокувати землетруси.

*Сонячна активність і біосфера Землі. Впливаючи на погоду клімат, сонячна активність не може не впливати на рослинний світ. Було зібрано багато зрізів дерев з чітко вираженими річними кільцями. Виявилося, що в роки максимумів сонячної активності приріст дерев був більшим, ніж у роки мінімумів. А те, що врожайність сільськогосподарських культур і відповідно ціни на них співвідносяться з кількістю сонячних плям, стало вже класичним прикладом.

До сонячної активності небайдужий і тваринний світ. Тісно пов'язані з 11-річним циклом періоди підвищеного розмноження каракуртів, бліх, пустельної саранчі тощо. Останню в періоди між піками сонячної активності взагалі не можна виявити.

*Вплив сонячної активності на людину. Численні дослідження показали, що найчутливішими до змін напруженості геомагнітного поля, обумовлених сонячною активністю, є нервова і серцево судинна системи людини.

Вплив виявляється по-різному: через зміну електричних властивостей тканин людського організму; через вільні радикали у клітинах; через індукційні струми, що виникають в організмі під впливом геомагнітний полів; через зміну проникності клітинних мембран тощо. Як наслідок, у людей з хворобами серцево-судинної системи під час геомагнітних буї погіршується стан, збільшується число інфарктів та інсультів.

У здорових людей змінюється сприйняття часу, сповільнюється рухова реакція, різко знижується короткочасна пам'ять, об'єм та інтенсивність уваги. Навіть у спеціально тренованих людей - спортсменів вищого класу та льотчиків - зафіксовано підвищену кількість помилок при виконанні контрольних завдань. Різкі й часті збільшення збуреності геомагнітного поля впливаючи на візерунок біопотенціалів мозку, погіршують сон.

Все це відбивається на виконанні робіт, які вимагають точності та, уваги, спричиняє збільшення травматизму на виробництві та кількості автотранспортних пригод. А люди з порушеннями функцій головного мозку в такі дні часто потрапляють на лікарняне ліжко.

Сонячна активність впливає на систему крові людини. Під час геомагнітних бур швидкість згортання крові зменшується на 8%. А кількість білих кров'яних тілець - лейкоцитів, від яких, як відомо, залежить опірність організму різним інфекційним захворюванням, у роки активного Сонця знижується в 1,5-1,7 раза. Так що поширеність епідемій у цей час моле залежати не лише від посилення діяльності патогенних мікроорганізмів.

Отже, можна з упевненістю сказати, що ізоляція біосфери від дії; космічних чинників відносна. Біосфера дуже чуйно реагує на зміну параметрів зовнішнього середовища. У зв'язку з цим дуже важливо вести регулярні спостереження за, Сонцем і вміти аналізувати різні явища на ньому.

 

 

Питання для самоконтролю:

  1. Що являється активними утворами на Сонці?
  2. Що називається сонячною плямою і її прояв на Сонці?
  3. Що ви знаєте про протеберанці?

 

Наша галактика.

 

Справжнє відкриття Галактики як фізичного об'єкта відбулося 1924 р., коли Е. Габбл довів, що вона - лише один із багатьох подібних до неї зоряних світів. Збагачення уявлень про Галактику розпочалося з 60-х років XX ст. після створення потужних наземних і космічних телескопів.

Молочний Шлях — це відносно яскрава сріблясто-біла смуга на зоряному небі, яку давні греки назвали «галактикос» (від грец. «гала» - «молоко»).

Кільце Молочного Шляху утворюють найближчі до нас зорі Галактики, яка як зоряна система має вигляд диска чи двоопуклої лінзи. При обговоренні будови Галактики ще В. Гершель через середину Молочного Шляху провів уявну площину, згодом названу галактичною. Підраховуючи кількість зір, що їх видно в телескоп у кожній із 1083 невеличких, але однакових ділянок неба, розташованих на різних кутових відстанях від згаданої площини, Гершель побудував першу модель Галактики. У цій моделі Галактика мала вигляд диска діаметром 5 800 і товщиною 1 100 св.р. Тепер можна сказати, що він применшив розміри Галактики в 17 разів, бо не врахував поглинання світла зір міжзоряним газом, про яке тоді було невідомо.

Зоряні скупчення та асоціації. Деяка частина зір Галактики об'єднана в скупчення, тобто в групи, які пов'язані між собою взаємним тяжінням і тому рухаються в просторі як єдине ціле. Розрізняють два види зоряних скупчень: розсіяні та кулясті.

Розсіяні зоряні скупчення складаються з декількох десятків, сотень, іноді тисяч зір і мають неправильну форму, їхні діаметри становлять 10-20 св.р. Майже всі розсіяні зоряні скупчення знаходяться в районі Молочного Шляху або поблизу нього.

Кулясті зоряні скупчення мають сферичну або злегка сплюснуту форму діаметром до 300 св. р. Вони налічують сотні тисяч і навіть мільйони зір, які групуються до центра. Як показали спостереження, більшість кулястих зоряних скупчень знаходяться в одній частині неба в сузір'ї Стрільця. X. Шеплі визначивши відстані до 70 кулястих скупчень, довів, що вони згруповані навколо центра Галактики. Сам же центр Галактики знаходиться в сузір'ї Стрільця. На відміну від розсіяних скупчень, усі кулясті скупчення розташовуються сферично-симетрично відносно центра Галактики, помітно концентруючись навколо нього.

Туманності Не лише зорі населяють нашу Галактику. Міжзоряний простір заповнено газом та пилом. Ці газ та пил дуже розріджені - одна частинка на 10 см3. Та часом вони утворюють величезні за розмірами (10-100 пк), досить щільні (10-100 частинок в 1 см3), неправильної форми хмари - дифузні туманності. Дифузні туманності поділяють на світлі й темні.

У темні серпневі ночі є зони, де майже відсутні яскраві зорі. Так проявляють себе темні туманності, які поглинають світло зір, що знаходяться далі

Якщо поблизу туманності є достатньо яскрава зоря, то туманність відбиває її світло і завдяки цьому стає світлою туманністю (мал. 25.5). Якщо ж зорі, що знаходяться поблизу або всередині туманності, дуже гарячі, то, іонізуючи своїм ультрафіолетовим випромінюванням газ, що входить до її складу, вони змушують його світитися так само, як це відбувається в полярних сяйвах на Землі. Тоді до відбитого пилом світла додається власне ви­промінювання газів туманності.

Окрім дифузних, існують також компактні туманності правильної форми. Вони поділяються на волокнисті тапланетарні. І якщо саме з дифузними туманностями пов'язують на сьогоднішній день утворення зір, то волокнисті та планетарні туманності формуються на заключних стадіях розвитку зір зі скинутих ними оболонок. Принаймні частина волокнистих туманностей -це залишки спалахів наднових. Планетарними названо туманності кільцеподібної форми, які здалека мають вигляд слабких кілець або дисків.

Типи населення Галактики. Уявлення про населення Галактики увів 1944 р. німецький астроном В. Бааде (1893-1960). Спочатку воно стосувалося Туманності Андромеди. При її фотографуванні через синій і червоний світлофільтри він виявив, що плоский лінзоподібний диск цієї велетенської галактики занурений у більш розріджену зоряну хмару сферичної форми - гало. Оскільки туманність Андромеди дуже схожа на нашу Галактику, Бааде припустив, що подібну структуру має і Молочний Шлях.

Об'єкти спіральних рукавів галактичного диска було названо населенням І типу. А зорі гало, які концентруються симетрично щодо центра системи, - населенням II типу.

До населення І типу належать, зокрема, зорі розсіяних скупчень, до населення II типу - зорі кулястих скупчень. Таким чином, поділ на населення різних типів (підсистеми Галактики) має глибокий еволюційний зміст і відображає різне походження плоскої та сферичної складових.

Гало, диск і ядро Галактики. Гало або корона Галактики складається в основному з газу, газових хмар і дуже старих неяскравих зір, як поодиноких, так і у вигляді кулястих скупчень. Концентруючись до центра Галактики, вони утворюють так званий балдж (з англ. - «потовщення»).

Радіус гало, за останніми даними з Космічного телескопа ім. Габбла, сягає 300 000 св. р. Саме цим радіусом і окреслюються межі Галактики.

Порівняно з гало диск обертається набагато швидше. Швидкість його обертання, яка визначається швидкістю руху зір, не однакова на різних відстанях від центра. Вивчаючи особливості обертання диска, можна визначити його масу. Виявилося, що диск має діаметр 100 000 св. p., товщину центральної зони 10 000 св. p., масу 150 млрд Mʘ за загальної кількості зір 400 млрд.

Ядро Галактики повністю приховане від нас товстим шаром поглинаючої матерії. Але певною мірою «наблизитись» до нього вдалося завдяки спостереженням в інфрачервоному діапазоні. Адже розрахунок показує, що на відстані від центра Галактики до Сонця інфрачервоне випромінювання послаблюється всього у 10 разів, тоді як у видимому діапазоні у 1012 разів, тобто на 30m.

Отже, тепер можна стверджувати, що діаметр ядра Галактики сягає 4 000 св. р. Для нього типова дуже велика концентрація зір - багато тисяч на кубічний світловий рік. Окрім цього, в центральних частинах ядра спостерігається навколоядерний газовий диск радіусом у 1 000 св. р. Ближче до центра відмічено зони іонізованого водню і численні джерела рентгенівського та інфрачервоного випромінювання, що свідчить про інтенсивне зореутворення.

Спіральна структураГалактики. Припущення, за яким наша Галактика є системою спіральних рукавів, було висловлено в середині XIX ст. І лише через сто років під час дослідження розподілу в просторі розсіяних зоряних скупчень виявилося, що вони вкладаються у три вузькі смуги, які можна вважати частинами спіральних рукавів.

Наша Галактика має дуже добре виражену спіральну структуру. Певний час складалася думка, нібито в Галактиці чотири спіралі, однак зараз надійно доведено, що їх дві.

На відміну від гало, де прояви зоряної активності надзвичайно рідкісні, в спіральних рукавах триває бурхливе життя: речовина безперервно переходить з міжзоряного простору в зорі під час їхнього утворення і у зворотному напрямку на заключних стадіях еволюції.

Магнітне поле Галактики також зосереджене головним чином у спіралях. За сучасними уявленнями, спіральні рукави в Галактиці утворюються завдяки наявності в центрі системи певного спотворення її форми, наприклад, через наявність перемички в ядрі, яка обертається як тверде тіло.

Місце Сонця в Галактиці. В околицях Сонця можна прослідкувати ділянки двох спіральних рукавів, віддалених приблизно на 3000 св.р. За назвами сузір'їв, де вони спостерігаються, їх називають рукавом Стрільця і рукавом Персея. Сонце знаходиться майже точно посередині між ними. Відстань від Сонця до центру Галактики становить, за різними оцінками, 22-33 тис. св. р. Разом з усіма близькими зорями Сонце обертається навколо центра Галактики в напрямку на сузір'я Лебедя зі швидкістю близько 250 км/с. Період обертання Сонця навколо центра Галактики становить приблизно 200 млн. років і називається галактичним роком. Сонце знаходиться в такому її місці, де його швидкість навколо центра Галактики практично збігається зі швидкістю спірального рукава. Для Землі це вкрай сприятливо, бо якби ми потрапили в спіральний рукав, бурхливі процеси, що породжують смертоносне випромінювання, знищили б усе живе на Землі. Отже, наша планета існує у відносно спокійному місці Галактики впродовж мільярдів років, не відчуваючи катастрофічного впливу космічних катаклізмів. І, можливо, саме тому на Землі збереглося життя.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...