Единство многообразия. Мегамир

Как устроена Вселенная.

Вселенная – это огромный мир, в котором мы живем. Основные структурные образования Вселенной – галактики. Это массивные звездные системы, состоящие из сотен миллиардов звезд и газо-пылевых туманностей. По внешнему виду галактики разделили на несколько типов, основные из которых – спиральные (их примерно 50% из миллиардов наблюдаемых в космосе), эллиптические (их около 25% наблюдаемых), линзовидные (20%) и неправильные (5%). Самые известные спиральные галактики: наша Галактика, одна из ближайших к нам – Туманность Андромеды (расстояние до нее примерно 2,3 млрд св. лет), Сомбреро в созвездии Девы. Самые близкие к нашей галактике неправильные галактики – Большое и Малое Магеллановы облака.

В структуру нашей Галактики входят: ядро, в составе которого по современным представлениям имеются массивные черные дыры; диск, где находятся в основном молодые массивные яркие звезды; газо-пылевые комплексы, где происходит звездообразование, а также гало и корона. В гало наблюдаются старые шаровые звездные скопления и отдельные звезды. Коро-на – довольно массивное образование, однако, пока неясен ее состав. Солнце находится в плоскости диска Галактики далеко от ее ядра, примерно на расстоянии 2/3 радиуса.

В нашей Галактике примерно двести миллиардов звезд, ее диаметр около 100 тыс. св. лет. Звезды могут принадлежать рассеянным или шаровым звездным скоплениям, входить в звездные системы или оставаться одиночными. Именно у одиночных звезд, по-видимому, могут образовываться планетные системы.

Наша Галактика, как и все спиральные галактики, вращается. Линейная скорость движения Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно 250 км/с, период обращения – около 200 млрд лет.

Расстояния между галактиками сравнимы с их размерами. Галактики образуют скопления и сверхскопления (рис. 43), из которых и строится, по-видимому, ячеистая структура Вселенной (рис. 44). Иерархия объектов во Вселенной представлена на рисунке 45.

Солнечная Система. Солнечная система – это система небесных тел, объединенных силами тяготения, центральной звездой которой является наше Солнце. Масса Солнца в 750 раз больше массы всех остальных тел Солнечной системы и составляет 2·10³⁰ кг. В состав Солнечной системы, кроме Солнца, входят девять больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон; их спутники, а также малые тела Солнечной системы: астероиды, кометы, метеороиды (небольшие космические тела размерами несколько метров и меньше); солнечный ветер: потоки элементарных частиц (это в основном электроны, а также протоны и ядра атомов гелия (α-частицы)); а также поля – гравитационное, электромагнитное.

Относительные расстояния до планет, видимых невооруженным глазом, определил еще в XV веке Николай Коперник. Уран был открыт английским астрономом Вильямом Гершелем в 1781 году при наблюдении в телескоп, а положения на небе Нептуна и Плутона были сначала вычислены с использованием закона всемирного тяготения по наблюдениям за планета
ми –соседями. Нептун был открыт «на кончике пера» в 1846 году англичанином Адамсом, французским астрономом Леверрье и немецким астрономом-наблюдателем Галле. Плутон в 1930 г. открыл Томбо. Начиная с 1801 года, астрономы открывают малые планеты – астероиды. Оказалось, что большинство из них движется в довольно широкой зоне между планетами Марс и Юпитер.

Самый крупный астероид основного пояса астероидов – Церера диаметром около 1000 км. Сейчас открыто несколько десятков тысяч астероидов. К некоторым из них подлетали космические аппараты, получены их снимки.

В последние годы ученые открывают астероиды на окраинах Солнечной системы, далеко за Плутоном, в зоне планет-гигантов. Это астероиды пояса Койпера. По предположению датского астронома Оорта, на окраине Солнечной системы находится резервуар кометных ядер (облако Оорта).

Комету образует ядро, состоящее из льда: водяного, сухого (углекислота), метанового, аммиачного с примесями пыли. Если комета, двигаясь по вытянутой орбите, подлетает близко к Солнцу, ядро начинает испаряться, и вокруг кометы образуется так называемая «голова», состоящая из ионизированного солнечным излучением газа, который вытягивается в хвост, направленный вдоль потоков солнечного ветра (от Солнца) (рис. 47). Характерные размеры кометных ядер – километры, размеры головы – сотни тысяч километров, хвосты комет могут достигать размеров в сотни миллионов километров.

Сила, что правит мирами. Основные силы, которые управляют движением небесных тел в наблюдаемой Вселенной – это силы гравитации. Под действием гравитации планеты движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца, звезды в звездных системах вокруг общего центра масс, спутники вокруг планет, звезды вокруг центра галактик. Гравитация во многом определяет эволюцию планет, звезд, галактик, Вселенной в целом. Вселенная как система представляет собой единство многообразия иерархически расположенных объектов, движением которых управляет в основном сила гравитации. Согласно наблюдениям, в нашей Вселенной действуют единые законы. Основные структурные элементы Вселенной – галактики, в состав которых, в свою очередь, входят звездные системы, газовые и пылевые туманности, планетные системы.