Презентація на тему:
"Історія розвитку та масштаби Всесвіту"

Історія розвитку та масштаби Всесвіту

Все світ — весь матеріальний світ, різноманітний за формами, що їх приймає матерія та енергія, включаючи усі галактики, зорі, планети та інші космічні тіла. Всесвіт постійно розширюється. Той момент з якого Всесвіт почав розширюватися, прийнято вважати її початком. Тоді почалася перша ера в історії всесвіту, її називають "великим вибухом“.

Теорія Великого вибуху Основною теорією виникнення Всесвіту вважається теорія про Великий вибух, який відбувся приблизно 13,73 млрд років з подальшим розширенням Всесвіту. В результаті Великого вибуху виникла матерія, енергія, простір і час. Вченні вважають, що після Великого вибуху Всесвіт був неймовірно розжарений. Приблизно через 10 секунд сформувались атомні частинки — протони, електрони і нейтрони; атоми водню і гелію, з яких складаються більшість зірок, утворилися лише через декілька сотень тисяч років після Великого вибуху, коли Всесвіт значно розширився в розмірах і охолов.

Пропонувалися також і інші теорії, наприклад теорія стаціонарного Всесвіту, яка, втім, втратила прихильників після відкриття реліктового випромінювання в середині 1960-их. Вчені підрахували, що якщо Великий вибух відбувся приблизно 14 млрд років тому, Всесвіт мав охолонути до температури близько трьох градусів Кельвіна. Використовуючи радіотелескопи, вчені зареєстрували радіо-шуми, які відповідають даній температурі, на всьому зоряному небі й вважають їх відголосками після Великого вибуху.

Всесвіт на початку існування мав настільки маленькі розміри, що тоді не було ні галактик, ні зір і навіть ще не існували елементарні частинки. Густина та температура новонародженого Всесвіту досягали великих значень. Цей початковий момент народження називають сингулярністю(від. лат. – єдиний) Потім густина і температура Всесвіту почали знижуватись і стали утворюватися елементарні частинки, атоми і галактики.

Еволюція Всесвіту Процес еволюції Всесвіту відбувається дуже повільно. Адже Всесвіт в багато разів старший астрономії і взагалі людської культури. Зародження і еволюція життя землі є лише незначною ланкою в еволюції Всесвіту. І усе ж таки дослідження, проведені у нашому столітті, відкрили завісу.

Сучасні астрономічні спостереження свідчать, що початком Всесвіту, приблизно десять мільярдів років. На початковому етапі: розширення Всесвіту з фотонів народжувалися частинки й античастинки. Усю історію нашого Всесвіту можна розділити на чотири ери – адронна, лептонна, віпромінювання та речовини.

При дуже високих температур і щільності від початку існування Всесвіту матерія складалася з елементарних частинок. Речовина на етапі складаась, передусім, з адронів. Через мільйонну частку секунди з народження Всесвіту, температура T впала на 10 більйонів Кельвинов(1013K). Нейтрони могли далі розпадатися в протони, які далі не розпадалися, інакше порушився закон збереження барионного заряду. Розпад гиперонів відбувався на етапі з 10-6 до 10-4 секунди. На момент, коли вік Всесвіту досяг однієї десятитисячної секунди, температура її знизилася до 1012K. Адронна ера

Лептонна ера. Коли енергія частинок і фотонів знизилася не більше від 100 Мев до 1 Мев, в речовині було багато лептонів. Температура була досить висока, щоб забезпечити інтенсивне виникнення електронів, протонів і нейтринів. Баріони (протони і нейтрони), котрі пережили адронну еру, стали в порівнянні з лептонами і фотонами зустрічатися набагато рідше.

Лептонна ера починається з розпаду останніх адронів і закінчується за кілька секунд при температурі 1010K, коли енергія фотонів зменшилася до 1 Мев і матеріалізація електронів і протонів припинилася. Під час цього етапу починається незалежне існування електронного і мюонного нейтрино, які ми називаємо “реліктовими”. Весь простір Всесвіту наповнилося величезною кількістю реліктових електронних і мюонних нейтронів.

Фотонна ера чи ера випромінювання На зміну лептонній ері прийшла ера випромінювання, щойно температура Всесвіту знизилася до 1010K , а енергія гама фотонів досягла 1 Мев, відбулася анігіляція електронів і протонів. Анігіляція електронів і протонів тривала далі, поки тиск випромінювання не повністю відокремив речовину від антиречовини. З часу адронної і лептонної ери Всесвіт був заповнений фотонами. Наприкінці лептонної ери фотонів було у два мільярди разів більше, ніж протонів і електронів. Найважливішою складовою Всесвіту після лептонної ери стають фотони.

У результаті розширення Всесвіту знижувалася щільність енергії фотонів і частинок. Зі збільшенням відстані у Всесвіті вдвічі, обсяг зріс у вісім разів. Інакше кажучи, щільність частинок і фотонів знизилася увосьмеро. Але фотони у процесі розширення поводяться інакше, ніж частки. Тоді як енергія спокою під час розширення Всесвіту не змінюється, енергія фотонів у результаті розширення зменшується. Переважна більшість у Всесвіті фотонної складової над складовою частинок протягом ери випромінювання зменшувалася до тих пір, доки не зникла повністю. На той час обидві складові прийшли у рівновагу. Закінчується ера випромінювання та водночас період «Великого Вибуху». Так виглядав Всесвіт у віці приблизно 300 000 років.

Зоряна ера. Після «Великого Вибуху» настала тривала ера речовини, епоха переважання частинок. Ми називаємо її зоряної ерою. Вона триває з часу завершення «Великого Вибуху» до наших днів. У порівняні з періодом «Великого Вибуху» її розвиток представляється начебто уповільненим. Це відбувається за рахунок низької густини і температури. Отже, еволюцію Всесвіту можна порівняти з феєрверком, який закінчився. Залишилися палаючі іскри, попіл і дим. Вибух суперновітньої зорі чи гігантський вибух галактики - незначні явища порівняно з великим вибухом.

Природний супутник Землі — Місяць — є найближчим до нас небесним тілом, що наша планета разом з іншими великими і малими планетами входить до складу Сонячної системи, що всі планети обертаються навколо Сонця. У свою чергу Сонце, як і всі видимі на небі зорі, входить до складу нашої зоряної системи — Галактики. Розміри Галактики настільки великі, що навіть світло, поширюючись зі швидкістю 300 000 км/с, проходить відстань від одного її краю до іншого за сто тисяч років. Таких галактик у Всесвіті безліч, але вони дуже далеко, і ми неозброєним оком можемо бачити лише одну з них — туманність Андромеди.

Відстані між окремими галактиками звичайно в десятки раз перевищують їхні розміри. Зорі є найпоширенішим типом небесних тіл у Всесвіті, а галактики і їх скупчення — його основними структурними одиницями. Простір між зорями в галактиках і між галактиками заповнений дуже розрідженою матерією у вигляді газу, пилу, елементарних частинок, електромагнітного випромінювання, гравітаційних та магнітних полів.

Вивчаючи закони руху, будову, походження й розвиток небесних тіл та їх систем, астрономія дає нам уявлення про будову І розвиток Всесвіту в цілому. Проникнути в глибини Всесвіту, вивчити фізичну природу небесних тіл можна за допомогою телескопів та інших приладів, що їх має у своєму розпорядженні сучасна астрономія завдяки успіхам, досягнутим у різних галузях науки і техніки.

Сонячну систему становлять Сонце і планети з їхніми супутниками, і до зорі знаходяться незрівнянно далі від нас, ніж планети. Найвіддаленіша від нас з відомих планет — Плутон знаходиться від Землі майже в 40 раз далі, ніж Сонце. Та навіть найближча до Сонця зоря віддалена від нас ще в 7000 раз більше. Цю величезну різницю відстаней до планет і зір слід чітко усвідомити. Сонце в 109 раз більше від Землі за діаметром і приблизно в 333 000 раз масивніше від неї. Маса всіх планет становить лише близько 0,1 % маси Сонця, тому воно силою свого тяжіння скеровує рух усіх членів Сонячної системи.

Дев'ять великих планет обертаються навколо Сонця по еліпсах {що мало віздріняються від кіл) майже в одній площині. У порядку віддалення від Сонця — це Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Крім них, у Сонячній системі безліч малих планет (астероїдів), більшість з яких рухається між орбітами Марса і Юпітера.Навколо Сонця обертаються також комети — невеликі тіла, оточені обширною оболонкою з розрідженого газу . Більшість з них мають еліптичні орбіти, що виходять за орбіту Плутона. Крім того, навколо Сонця обертається по еліпсах безліч метеорних тіл розміром від піщинки до дрібного астероїда. Разом з астероїдами і кометами вони належать до малих тіл Сонячної системи. Простір між планетами заповнений дуже розрідженим газом і космічним пилом. Його пронизують електромагнітні випромінювання; він є носієм магнітних і гравітаційних полів.

На фотознімках, зроблених з космосу, Земля має вигляд кулі, освітленої Сонцем, і показує такі самі фази, як Місяць . Точну відповідь про форму й розмір Землі дають градусні вимірювання, тобто вимірювання в кілометрах довжини дуги 1 ° у різних місцях на поверхні Землі. Цей спосіб ще в III ст. до н. е. застосовував грецький учений Ератосфен. Тепер цей спосіб застосовують у геодезії — науці про форму Землі та про вимірювання на Землі з урахуванням її кривизни.

На рівній місцевості вибирають два пункти, що лежать на одному меридіані, І визначають довжину дуги між ними в градусах і кілометрах. Потім обчислюють, скільком кілометрам відповідає довжина дуги 1 °. Зрозуміло, що довжина дуги меридіана між обраними точками в градусах дорівнює різниці географічних широт цих точок. Якщо довжина цієї дуги, виміряна в кілометрах, то при кулястості Землі 1° дуги відповідатиме довжина в кілометрах Тоді довжина кола земного меридіана F., виражена в кілометрах, дорівнює 360°. Поділивши її на 2л, дістанемо радіус Землі.

Одну з найбільших дуг меридіана від Північного Льодовитого океану до Чорного моря було виміряно в Росії і Скандинавії в середині XIX ст. під керівництвом В. Я. Струве (1793—1864), директора Пулковської обсерваторії. Великі геодезичні вимірювання в нашій країні проведено після Великої Жовтневої соціалістичної революції.