Наша Галактика – Млечный Путь

Реферат по теме:

«Наша Галактика – Млечный  Путь».

 

 

 

 

Содержание:

 

1.    ВВЕДЕНИЕ…………………………….3
2. ОТКРЫТИЕ ГАЛАКТИКИ………….4
3. СОДРУЖЕСТВА ЗВЕЗД…………….6
4. ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ…………8
5. МЕЖДУ ЗВЕЗДАМИ……………….9
6. АССОЦИАЦИИ И ПОДСИСТЕМЫ..11
7. МЕСТНАЯ СИСТЕМА………………12
8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………..13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ВВЕДЕНИЕ

 

Астрономия — это наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Как и все на свете, астрономия имеет длительную историю, едва ли не большую, чем любая другая наука.

По ходу знакомства с окружающей нас Вселенной возникали новые области познания. Рождались отдельные направления исследований, постепенно складывавшиеся в самостоятельные научные дисциплины. Все они, разумеется, объединялись общими интересами астрономии, но сравнительно узкая специализация внутри астрономии все больше  и больше давала себя знать.

В современной  астрономии четко выделились следующие  разделы:

I. Астрометрия — древнейший раздел астрономии, изучающий положение на небе небесных тел в определенные моменты времени. Где и когда — таков по существу основной вопрос, на который отвечает астрометрия. Очевидно, для ответа нужно знать ту систему координат, относительно которой определяют положение тела, и уметь измерять промежутки времени с помощью равномерного движения.

Порожденная нуждами практики, астрометрия  до сих пор остается наиболее «практической», прикладной отраслью астрономии. Измерения времени и местоположения нужны во всех делах человеческих, и поэтому трудно указать обстоятельства, где астрометрия прямо или косвенно не находила бы себе применение.

II. Небесная механика возникла лишь в XVII в. когда стало возможным изучать силы, управляющие движением небесных тел. Главной из этих сил, как известно, является гравитационная сила, т. е. сила тяготения, или, иначе говоря, сила взаимного притяжения небесных тел. Хотя природа гравитации до сих пор  не ясна, теория движения небесных тел под действием тяготения разработана очень обстоятельно, как, впрочем, и теория фигур равновесия небесных тел, которые определяются гравитацией и вращением. Обе эти теории, и составляют главное, чем занимается небесная механика.

III. Почти одновременно с небесной механикой развивалась и астрофизика — та отрасль астрономии, которая изучает физическую природу небесных тел. А стало это возможным благодаря изобретению телескопа, который далекое сделал близким и позволил рассмотреть удивительные подробности на небе и небесных телах. Особенно бурное развитие астрофизика испытала с открытием спектрального анализа в XIX в. Стремительный рост астрофизических знаний, невиданно быстрое расширение средств исследования физики космоса продолжается и в наше время.

IV. Звездная астрономия изучает строение и развитие звездных систем. Этот раздел возник на грани XVIII и XIX вв. с классических работ Вильяма и Джона Гершелей. Дальнейшие шаги в познании звездных систем показали, что звездная астрономия немыслима без астрофизики. Подобно тому, как в современной астрономии астрометрия все теснее сближается с небесной механикой, астрофизические методы исследования приобретают все большее значение в исследовании звездных систем.

V. Конкретные данные, добываемые перечисленными выше отраслями астрономии, обобщаютсякосмогонией, которая изучает происхождение и развитие небесных тел. Так как эволюция небесных тел совершается, как правило, за сроки, несравнимо большие, чем время существования   человека,   решение космогонических проблем — дело очень трудное. Правда, в какой-то мере оно облегчается некоторыми быстропротекающими космическими процессами типа взрывов, которых в последнее время открывают все больше и больше. Однако разгадать их эволюционный смысл далеко не всегда просто.

VI. Космология занимается наиболее общими вопросами строения и эволюции всего, мира в целом. Космологи стараются рассматривать Вселенную в целом, не забывая, конечно, о том, что человеку всегда доступна лишь ограниченная часть бесконечного и неисчерпаемого во всех отношениях Мира. Поэтому космологические «модели» всей Вселенной, т. е. теоретические схемы «Мира в целом», неизбежно страдают упрощенчеством и лишь в большей или меньшей степени отражают реальность. Космология всегда была и остается сферой идеологической борьбы идеалистического и материалистического мировоззрений.

Данная работа посвящена одной  из основных частей звездной астрономии – нашей Галактике.

Планета Земля принадлежит Солнечной  системе, которая состоит из единственной звезды – Солнца и девяти планет с их спутниками, тысяч астероидов, комет, бесчисленных частичек пыли, и все это обращается вокруг Солнца. Поперечник Солнечной системы составляет примерно 13 10⁹ км.

Солнце и Солнечная система  расположены в одном из гигантских спиральных рукавов Галактики, называемой Млечным Путем. Наша Галактика содержит более 100 млрд. звезд, межзвездный газ  и пыль, и все это обращается вокруг ее центра. Поперечник Галактики  составляет примерно 100 000 световых лет (один миллиард миллиардов километров).

Далее будет рассмотрена история  изучения и строение нашей Галактики.

 

ОТКРЫТИЕ ГАЛАКТИКИ

 

3вездная  астрономия, т.е. раздел астрономии, изучающий строение звездных  систем, возникла сравнительно недавно,  всего два века назад. Раньше  она не могла возникнуть,  так  как  оптические средства  исследования  Вселенной были  еще  крайне  несовершенны. Правда, высказывались разные умозрительные  идеи  о  строении звездного мира, подчас гениальные. Так, древнегреческий философ Демокрит  (460—370  г. до н.э.) считал Млечный  Путь  скопищем слабосветящихся звезд.  Немецкий ученый XVIII в. Иоганн Ламберт (1728—1777) полагал, что звездный мир имеет ступенчатое, иерархическое  строение:  меньшие системы звезд образуют большие, те, в свою очередь,  еще  большие  и  т. д., наподобие  известной  игрушечной «матрешки». И эта «лестница систем», по Ламберту, не имеет конца, т. е. подобная «структурная» Вселенная бесконечна. Но, увы, все такие идеи не подкреплялись фактами,  и  звездная  астрономия  как наука зародилась лишь в трудах Вильяма Гершеля (1738—1822), великого наблюдателя и исследователя звездной Вселенной.

За  свою  долгую жизнь он отшлифовал для телескопов около 430 телескопических зеркал, и среди них громадное зеркало диаметром 122 см и фокусным расстоянием 12 м. Гершелю стало доступно огромное множество  очень  слабых звезд, что  сразу  расширило  горизонты познания. Удалось выйти в глубины звездного мира.

Еще в 683 г. н.э. китайский астроном И. Синь измерил координаты 28 звезд и заметил их изменения по сравнению с более древними определениями. Это заставило его высказать догадку о собственном движении  звезд в пространстве. В 1718 г. Эдмунд Галлей на основании наблюдений Сириуса, Альдебарана и Арктура подтвердил эту гипотезу. К концу ХVIII в. стали известны собственные движения всего 13 звезд. Но даже по таким крайне бедным данным Гершелю удалось обнаружить движение нашего Солнца в пространстве.

Идея метода Гершеля проста. Когда  идешь по густому лесу, кажется, что  деревья впереди расступаются, а сзади, наоборот, сходятся. Так и на небе — в той его части, куда летит Солнце вместе с Солнечной системой (созвездие Геркулеса), звезды будут казаться «разбегающимися» в стороны от апекса — точки неба, куда направлен вектор скорости Солнца. Наоборот, в противоположной точке неба (антиапексе) звезды должны казаться сходящимися. Эти эффекты и  были выявлены  Гершелем,  но из-за  скудости  данных  скорость движения  Солнца  он  определил неточно.

Гершель открыл множества двойных, тройных и вообще кратных звезд и обнаружил в них движение компонентов. Это доказывало, что кратные звезды - физические системы, подчиняющиеся закону тяготения. Но главная заслуга Вильяма Гершеля состоит в его исследовании общего строения звездного мира.                                            

Задача была трудной. В ту пору (конец  ХУШ в.) ни до одной из звезд не было известно расстояние. Пришлось поэтому  ввести ряд упрощающих предположений. Так, Гершель предположил, что все звезды распределены в пространстве равномерно. Там же, где наблюдаются сгущения звезд, в том направлении звездная система имеет большую протяженность. Пришлось  также предположить, что все звезды излучают одинаковое количество света, а их видимая звездная величина зависит только от расстояния. И, наконец, мировое пространство Гершель считал абсолютно прозрачным. Все  эти  три допущения  были, как мы теперь знаем, ошибочными, но  ничего  лучшего  во  времена Гершеля придумать было невозможно. На звездном небе Гершель выделил 1083 площадки и на каждой из них подсчитывал число звезд данной звездной величины. Предположив затем, что самые яркие звезды наиболее близки к Земле, Гершель принял их расстояние от Земли за единицу и в этих относительных масштабах построил схему нашей звездной системы. При этом Гершель полагал, что его телескопы  позволяют  видеть  самые далекие звезды Галактики.

Схема строения Галактики по Гершелю  была, конечно, далекой от действительности. Получалось, что поперечник Галактики равен 5800 св. годам, а ее толщина 11ОО св. годам, причем Солнечная система находится недалеко от галактического центра. Хотя в этой работе действительные размеры нашей звездной системы уменьшены по крайней мере в 15 раз и положение Солнца оценено неверно, не следует  преуменьшать значение открытия Гершеля. Именно он впервые опытным путем доказал структурность звездной Вселенной, опровергнув популярные в ту пору взгляды о равномерном распределении звезд в бесконечном пространстве.

Следующий,   весьма   важный вклад в изучение Галактики внесли русские ученые. Воспитанник Дерптского  (Тартуского)  университета Василий  Яковлевич  Струве  был первым  астрономом,  который  в 1837 г.  измерил  расстояние  до звезд. По  его  измерениям  расстояние до Веги равно 26 св. годам, что весьма близко к современным результатам. Независимо от Струве в 1838г.  Ф. Бессель  (1784— 1846) измерил расстояние до звезды 61 Лебедя (11,1 св. лет), а затем Т Гендерсону (1798—1844) в 1839г. удалось отыскать самую близкую к нам   звезду   Альфу   Центавра (4,3 св. года). Позднее расстояния до целого ряда звезд были измерены  Пулковской обсерватории X. Петерсом (1806—1880).

Как тогда писали, «лот, закинутый в глубину мироздания, достал дно».  Стали  известны масштабы звездных расстояний. Нужно было продолжить работы Гершеля на более высоком уровне знаний. Этим и занялся В.Я. Струве.

Теоретически подсчитав, сколько  звезд должны быть видимы в телескопы Гершеля и сколько он видел на самом деле, В. Я Струве пришел к  фундаментальному  открытию. Межзвездное пространство наполнено веществом, поглощающим свет звезд. Без учета этого межзвездного поглощения выяснить строение Галактики невозможно. Кстати оказать, оценка величины поглощения света, подсчитанная  Струве,  близка  к современным оценкам.           

В отличие от Гершеля, Струве не считал светимость звезд одинаковой. Но звезд с известным до них расстоянием было еще очень мало, и поэтому учесть светимость звезд Струве мог только приближенно.

В 1847 г вышел в свет обобщающий труд В.Я. Струве «Этюды звездной астрономии». В нем автор приходит к выводу, что сгущение звезд в плоскости Млечного Пути — реальное явление, и, следовательно, Галактика должна  иметь  форму плоского диска. По исследованиям Струве, Солнце расположено не в центре Галактики, а на значительном расстоянии от него.  Размеры Галактики  (с учетом поглощения света) получились большими, чем полагал Гершель. Границы нашей звездной  система  оказались  недоступными для зондирования, и поэтому оценить параметры Галактики  в  целом  В. Я Струве  не смог.

В середине прошлого века некоторые астрономы предполагали, что в центре Галактики находится исполинское «центральное Солнце», заставляющее своим тяготением все звезды двигаться вокруг себя. Профессор  Казанского  университета М.А. Ковальский (1821—1884) доказал, что существование «центрального Солнца" вовсе не обязательно и звезды Галактики могут двигаться вокруг динамического центра, т.е. геометрической точки, являющейся центром тяжести всей  звездной системы. Формулы Ковальского позволили по собственным движениям звезд найти направление на центр Галактики.                   

В 1927 г. голландский астроном Ян Оорт  окончательно  доказал, что все звезды Галактики обращаются вокруг ее центра. При этом Галактика в целом не вращается как твердое тело. Во внутренних областях Галактики (примерно до Солнца) угловые скорости  звезд почти одинаковы. Однако далее к краям Галактики они постепенно убывают, но несколько медленнее, чем положено по третьему закону Кеплера. Орбитальная  скорость Солнца составляет 250 км/с, причем Солнце завершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. лет.

 

Только в 1934 г. были уверенно определены следующие параметры нашей звездной системы: расстояние от Солнца до центра – 32 000 св. лет; диаметр Галактики 100 000 св. лет; толщена галактического «диска» 10 000 св. лет; масса 165 млрд. солнечных масс.

Общая схема строения Галактики  современным данным представлена на рисунке.

В Галактике различают три главные  части — диск, гало и корону. Центральное сгущение диска называется балджем. В диске сосредоточены звезды, порождающие явление Млечного Пути. Здесь же присутствуют многочисленные облака пыли и газа. Диаметр диска близок к 100 000 св. годам, наибольший и наименьший поперечники балджа  соответственно близки  к 20 000 и 30 000 св. лет.