Звезды и их образование

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Юридический институт

 

 

Кафедра природоресурсного, земельного и экологического права

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по спецкурсу «Концепции современного естествознания»

 

на тему: «Звезды и их образование»

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил доцент

 

____________ Е.С. Болтанова

 

 

Выполнила ст-ка 2 курса

Отделения второго высшего

  Образования

_____________Д.А. Лымарева

 

 

 

 

 

 

Томск 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение 3 

1. Вселенная – мир  звезд 4

2. Общая характеристика  звезд 9

3. Межзвездная среда  – источник рождения звезд 18

4. Звездообразование 21

Заключение 26

Список использованной литературы 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Когда-то все думали, что  центром Мира является Земля. Со временем такое мнение признали ошибочным  и стали считать центром всего Солнце. Но затем выяснилось, что и светило, дающее жизнь всему живому на голубой планете, отнюдь не центр космического пространства, а только крошечная песчинка в безбрежном океане звёзд. Сам же океан не так огромен, как кажется с Земли, а представляет из себя только малую часть Вселенной, которая бесконечна. Но и она, по всей видимости, составляет небольшую толику какого-то ещё более огромного и величайшего образования, находящегося за пределами разума и воображения.

Если задаться вопросом, какие из космических объектов во Вселенной «самые главные», то ответ будет однозначным – это звезды. Почему? Хотя бы потому, что 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах. У многих, если не у большинства, других Галактик «звездная субстанция» составляет больше, чем 99,9% их массы. Есть, правда, мнение, что в ядрах многих галактик и в квазарах (это очень массивные и компактные объекты, которые, как показали наблюдения ближайших из них, располагаются в ядрах крупных галактик) основная часть вещества – это плотный, довольно горячий газ. Если даже это так, то вывод относительно звезд остается неизменным: ведь массы галактических ядер невелики по сравнению с массами самих галактик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСЕЛЕННАЯ – МИР ЗВЕЗД

 

Вселенная – это окружающий нас мир, бесконечный в пространстве, во времени и по многообразию форм заполняющего его вещества и его превращений. Вселенную в целом изучает астрономия.

Астрономия (от греч. astron – звезда, nomos – наука) – наука  о движении, строении, возникновении, развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом.

Основной метод получения астрономических знаний – наблюдение, поскольку, за редким исключением, эксперимент при изучении Вселенной невозможен.

Возраст Вселенной, согласно современной космологической концепции  ее происхождения и развития, исчисляется с начала расширения и оценивается в 13–15 млрд лет.

Вселенная представляет собой упорядоченную систему  отдельных взаимосвязанных элементов  различного порядка. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.

При изучении объектов Вселенной  имеют дело со сверхбольшими расстояниями. Для удобства при измерении таких  сверхбольших расстояний в космологии используют специальные единицы:

♦ Астрономическая единица (а. е.) соответствует расстоянию от Земли до Солнца – 150 млн км. Эта единица, как правило, применяется для определения космических расстояний в пределах Солнечной системы. Например, расстояние от Солнца до самой удаленной от него планеты – Плутона – 40 а. е.

♦ Световой год – расстояние, которое световой луч, движущийся со скоростью 300 000 км/с, проходит за один год, – 9 460 730 472 580, 820 км (то есть примерно 9,5 триллионов километров); 1 а.е. равна 8,3 световой минуты. В световых годах определяют расстояние до звезд и других космических объектов, находящихся за пределами Солнечной системы.

♦ Парсек (пк) – расстояние, равное 3,3 светового года. Используют для измерения расстояний внутри звездных систем и между ними.

При определении расстояний до других галактик используют еще более крупные единицы – килопарсек (Кпк) – 103 пк, мегапарсек (Мпк) – 106 пк.

Вселенная образована огромным количеством галактик.

Галактика (от греч. galaktikos – молочный, млечный) – звездная система, в свою очередь образованная звездами различных типов, звездными скоплениями. Помимо звезд в состав галактик могут входить газовые, пылевые туманности и др.

Полагают, что среднее  расстояние между галактиками 2 млн  световых лет, а типичная скорость движения галактик – около 1000 км/с.

Галактик – миллиарды, и в каждой из них насчитываются  миллиарды звезд. Галактики образуют метагалактику (Вселенную), размеры которой оцениваются в 15–20 млрд световых лет.

Вследствие удаленности  галактик свет от входящих в них  миллиардов звезд сливается, создавая впечатление светящегося туманного вещества, поэтому галактики получили название туманностей.

Ближайшая к нам большая  галактика – наблюдаемая в  созвездии Андромеды туманность – Туманность Андромеды. Это единственная галактика, которую можно разглядеть в небе невооружённым глазом. Она видится маленьким овальным светящимся пятнышком. Свет в нём распределён неравномерно: центральная часть более яркая. Если же усилить глаз телескопом, то пятнышко превратится в гигантскую звёздную систему, диаметр которой составляет 150 тыс. световых лет.  Это больше диаметра На в полтора раза.

Наша Галактика –  это звездная система, в которую  входят все звезды, видимые в созвездиях, и все звезды Млечного Пути, а  также газовые и пылевые туманности.

Наша Галактика имеет очень красивое и интригующее название - Млечный Путь. С Земли  это  небесное великолепие наблюдается в виде широкой белесой полосы, тускло светящейся на небесной сфере и опоясывающей все небо.

Установлено, что Млечный Путь имеет спиральное строение. Из ее ядра выходят две (возможно, более) спиральные ветви. Они состоят из звезд, газовых и пылевых туманностей и закручиваются вокруг ядра. Расположение спиральных ветвей точно пока не выяснено, но Солнце находится между ними, а самые горячие и яркие звезды группируются в звездных облаках, непосредственно образующих спиральные ветви.

Более яркие, близкие  звезды расположены тем гуще, чем  они ближе к средней линии  Млечного Пути. Среднюю линию Млечного Пути называют галактическим экватором. Плоскость галактического экватора – это плоскость симметрии нашей звездной системы.

Млечный Путь - это довольно большая галактика, имеющая диаметр около 100 тысяч световых лет и включающая в себя по самым скромным подсчётам не менее 200 млрд звёзд, в том числе Солнце. В настоящее время всё больше склоняются к цифре в 400 млрд звёзд. Все  эти  звёзды осуществляют движение по замкнутым орбитам. Друг с другом они связаны силами гравитации, и большинство из них имеет планеты. Звёзды в совокупности с планетами образуют звёздные системы.

Всё это бесчисленное многообразие звёздных систем, составляющих Млечный путь, не разбросано по космическому пространству как попало, а объединено в колоссальное образование, имеющее  форму диска  с утолщением посередине – диск Млечного пути. Диаметр диска равен 100 000 световых лет, Толщина диска равна нескольким тысячам световых лет.

Звездные скопления, звезды, газовые туманности, облака космической  пыли – 95 % массы Галактики – сосредоточены  в основном в районе этой плоскости. Только шаровые звездные скопления и звезды некоторых типов не подчиняются этому закону: они заполняют сферический объем, концентрируясь со всех сторон к центру Галактики. Наша Солнечная система находится очень близко к галактической плоскости, в которой звезды расположены наиболее тесно.

Утолщение (балдж) в центральной  части  диска   Млечного   пути  называют Галактическим центром  или ядром. В нём, по очень вытянутым  орбитам, движутся миллиарды старых звёзд. Их масса очень велика и оценивается в 10 млрд масс Солнц.

Особый интерес для астрономов представляет ядро Галактики. Размеры ядра не так впечатляют. Его линейные размеры оценивают приблизительно в 4000 световых лет. Ядро является источником очень мощного излучения. Однако на звездном небе ядро Галактики не видно, поскольку заслонено облаками космической пыли, через которые его свет не доходит до нас. Если бы земляне могли наблюдать его в небе, то их взорам предстал бы гигантский светящийся эллипсоид, который по своим размерам был бы больше Луны в сто раз. Ядро можно наблюдать, только применяя особые способы фотографирования, оно доступно наблюдениям в рентгеновском и инфракрасном диапазонах.

Вокруг ядра Галактики  все звезды вращаются с разной скоростью. Скорость движения Солнечной  системы вокруг центра Галактики  – около 250 км/с. На один оборот ей требуется примерно 200 млн лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики – около 30 тыс. световых лет, а до ее края – несколько меньше. Чем ближе к краю Галактики, тем разреженнее звезды.

Предполагают, что в  самом центре ядра имеется чёрная дыра, массой более чем в три миллиона Солнц.

Черные дыры (или «застывшие звезды», «гравитационные могилы») – объекты, в которые, как предполагают, превращаются звезды на заключительной стадии своего существования. Пространство черной дыры как бы вырвано из пространства метагалактики: вещество и излучение «проваливаются» в нее и не могут «выйти» обратно.

Млечный путь представляет из себя сложнейшее космическое образование, но оно не ограничено поверхностью  диска. Вокруг существует огромное облако сферической формы (гало). В его состав входят: разреженные горячие газы, отдельные звёзды, шаровые звёздные скопления, карликовые галактики и тёмная материя (форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним.). На окраинах  Млечного   пути  присутствуют плотные облака газа. Их протяжённость составляет несколько тысяч световых лет, температура достигает 10 000 градусов, а масса равняется не менее чем десяти миллионам Солнц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗВЕЗД

 

Звезды – самосветящиеся небесные тела, состоящие из раскаленных  газов.

Солнце – ближайшая  к нам звезда. Расстояние от Земли  до Солнца – 8,3 световой минуты.

Состав звезд, а также  их температуру исследуют посредством  спектрального анализа. Спектральный анализ – астрофизический метод, изучающий химический состав светил с помощью исследования их спектров.

Изучение спектров звезд  позволило сделать вывод о  том, что они состоят из атомов тех же химических элементов, что  и все тела на Земле. В составе звезд преобладают водород (около 50 % по массе) и гелий (около 40 %). Атомы остальных химических элементов встречаются почти в таком же соотношении, как и на Земле. Масса звезд гораздо больше массы планет.

Согласно современным  представлениям, звезды светят вследствие того, что в их недрах происходят ядерные реакции: водород превращается в гелий, в результате чего и освобождается атомная энергия. Поскольку содержание атомов водорода в звездах велико, за счет таких преобразований большинство звезд может излучать энергию. Вследствие происходящих атомных превращений постепенно меняется их химический состав, что может служить указанием на направления звездной эволюции.

Впечатление о бесчисленности звезд, видимых невооруженным глазом, ошибочно. В безлунную ночь в ясную погоду на небе видно всего лишь 3000 звезд. Еще в глубокой древности звездное небо было разделено на созвездия.

Созвездия – участки, на которые разделяют звездное небо по фигурам, образуемым яркими звездами. Всего насчитывается 88 созвездий, ими  пользуются для ориентировки на звездном небе. Принадлежность звезды к одному созвездию – это их видимая, или перспективная, близость. На самом деле звезды, причисляемые к одному созвездию, находятся на самых различных расстояниях от нас.

Наблюдаемые на небе звезды характеризуются различным блеском, интенсивность которого определяется звездной величиной.

Звездная величина –  принятая в астрономии единица измерения  видимого блеска звезд и других небесных тел. Чем слабее светится звезда, тем  больше число, обозначающее ее звездную величину, и, наоборот, чем меньше значение числа звёздной величины, тем ярче будет блеск звезды.

Самые яркие назвали  звездами первой величины. Самые слабые из видимых невооруженным глазом относят к звездам шестой величины. Звезды первой величины ярче звезд шестой величины в 100 раз. В бинокль видны звезды восьмой-девятой величин, а в телескоп – еще более слабые. Звезд первой величины на всем небе около 20. Звезд второй величины, таких, как главные звезды созвездия Большой Медведицы, – около 70. Всего видимых звезд, то есть звезд шестой величины и ярче, около 6000. Учитывая, что над горизонтом видна только половина всего неба, одновременно наблюдать можно максимально около 3000 звезд