Фізика і астрономія 11 клас

Фізика і астрономія 11 клас

06.05.

Тема: Міжзоряне середовище. Туманності. Зоряні системи – галактики. Світ галактик. Квазари.

Перегляньте презентацію за посиланням http://www.myshared.ru/slide/644858/  Перегляньте презентацію за посиланням https://naurok.com.ua/prezentaciya-tumannist-160261.html

 Перегляньте презентацію за посиланням http://www.myshared.ru/slide/1044582/    

   Галактика — космічна система, яка складається із зір, космічних променів, зоряних скупчень, хмар пилу, хмар газу, міжзоряної речовини та інших космічних об'єктів. Утворення галактик вважається природним етапом еволюції Всесвіту. Галактики є одним з основних елементів, за якими відбуваються астрономічні спостереження.

   У період, коли після Великого вибуху минуло більше мільйона років, у світі відбулись зміни.  Електрони  з  протонами об'єдналися в  атоми і Всесвіт став прозорим для електромагнітного випромінювання (випромінювання відділилося від речовини). За змінами, що відбувалися у Всесвіті після того, стало можливим спостерігати. Ступінь віддаленості об'єкту впливає на те, яким об'єкт бачить астроном, що за ним спостерігає. Якщо спостереження буде вестись за далекими галактиками, то світло від них може йти мільярди років. Це дає можливість бачити галактики такими, якими вони були багато років тому. Науковці і звичайні спостерігачі не можуть знати, що відбувається з об'єктом в даний момент часу. Така закономірність виникає тому, що швидкість передачі будь-якої інформації обмежується значенням поширення швидкості світла. Першим припущення про існування галактик — зоряних систем, зробив англійський астроном Вільям Гершель.

   Класифікація галактик була розроблена згідно з їх особливостями. Загальноприйнята відома класифікація галактик виникла як результат праці американського науковця Габбла у 1920-х роках. Це перша класифікація галактик, яку прийнято використовувати в спостережній астрономії. Згідно з висновками астронома, галактики можна поділити на три типи: еліптичні, спіральні та неправильні. Еліптичні галактики («Е — галактики») представляють собою сфероїди, які мають різний ступінь сплюснутості. Яскравість концентрується в центрі. До їх складу входять старі зірки, які мають невелику масу і при цьому в них спостерігається надмірна маса водню. Лінзоподібні галактики та сферичні галактики входять до складу еліптичних галактик. Складовими таких еліптичних галактик є старі зорі. В тих галактиках, що є найбільш сплющеними з них, присутнє обертання. В них відсутні хмари, до складу яких входять пил і космічний газ.

Еліптична галактика

   Спіральні галактики («S-галактики») мають декілька спіральних рукавів, які характеризуються неправильною формою. Сумарна маса цих рукавів є значно меншою за масу сферичної складової певної галактики. Ці рукави виділяються через наявність значної частини молодих масивних зірок, для яких характерна висока світність. Виникнення таких зірок стає можливим через наявність міжзоряного газопилового середовища, який сконцентрований у площині, в якій знаходяться спіральні рукава. У S-галактик вміст міжзоряного газу є більшим, ніж у E-галактик. Це є поясненням того факту, чому у останніх процес виникнення зірок майже не відбувається. Відкриття саме спіральних галактик відбулось першим.

Спіральна галактика

Для неправильних галактик характерна мала маса та нерегулярна форма. Маса галактик визначається кількістю зірок, які в ній знаходяться. Маса Туманності Андромеди майже в три рази переважає масу нашої Галактики, хоча наша Галактика і належить до числа гігантів. Окрім показника маси, галактики характеризуються та відрізняються між собою осьовим повертанням. Осьове повертання — це обертальний момент, який здійснюється на одиницю маси. Для S-галактик характерна більша міра повертання, ніж для Е-галактик. У вчених є припущення, що E-галактики мають сплюснуту форму через характер зіркового руху. Відмінності, які присутні у двох типів галактик, не спричиненні еволюційними змінами. Структура, яка є в галактики, виникає під впливом початкових умов, в яких вона була створена. До типових представників неправильних галактик відносяться Велика Магелланова Хмара та Мала Магелланова Хмара. Така назва — неправильні галактики — виникла через особливості їх видимої форми. На їх вигляд могли вплинути вибухи чи взаємодія з галактиками, які є сусідніми і розташовані поблизу.

Неправильна галактика

     Еволюція у E-галактиках виникала наступним чином. Відбувається стискання великих хмар газу під дією закону всесвітнього тяжіння в протогалактику, а після цього у галактику. Уявімо величезну кулю, яку створено з газу і яка стискається за законом вільного падіння до центру. На початкових стадіях цей газ мав високу температуру, проте вона зменшувалась. Гравітаційна нестійкість стала причиною появи згустків великих розмірів, які еволюціонували у кулі. Вони мали хаотичний рух і це призводило до їх зіштовхування. Вони ставали більш щільними. На такому етапі почали формуватись зірки першого покоління. Ті, що були найбільш масивного розміру та маси, завершили свою еволюцію ще до початку стискання протогалактик. Міжзоряне середовище збагачувалось металами, коли відбувався їх вибух як наднових. Це і стало причиною того, що зорі, які були утворені пізніше, мали зовсім інший хімічний склад. Наслідком цього є те, що зірки, які розташовані поблизу центра еліптичної галактики є більш насичені важкими металами ніж ті, які більш віддалені від нього.

   Утворення зірок в S-галактиках відбувалось повільніше. Це призвело до того, що в них зміг утворитись газовий диск, який мав досить значну масу. Ще один фактор, який сприяв цьому — швидке обертання галактик такого типу. Швидкість утворення зір стає меншою через обертання протогалактик. Різні типи галактик виникають через існування протохмар, які мають різну густину і різну швидкість внутрішніх рухів. Е-галактики були утворенні на основі більш щільних газових хмарин, які перебували у стані швидкого хаотичного руху. В Е-галактиках спостерігається наявність щільних скупчень галактик. А для S- галактик характерні розріджені скупчення. Процес перетворення хмар газу у протогалактики, а потім у галактики, відбувався досить давно. Вік більшої частини галактик дорівнює віку Всесвіту.

   Академік  Амбарцумян був одним з перших, хто звернув увагу на властивості галактичних ядер. Дослідження доводять, що в процесі еволюції галактик галактичні ядра відіграють далеко не останню роль. Було здійснене відкриття активності ядер. Раніше вважалось, що галактичні ядра є скупченнями мільйонів зір, котрі занурені в міжзоряне середовище. При цьому може відбутись зміна випромінювання якоїсь одної певної зорі. Виявлено, що оптичне  радіовипромінювання певних галактичних ядер може змінитись за декілька тижнів чи місяців. Протягом маленького проміжку часу вивільняється велика кількість енергії, яка в сотні разів більша, ніж та, яка вивільняється при спалахах наднових. Такі ядра характеризуються як «активні», а процеси, які приводять до звільнення такої великої кількості енергії, отримали назву «активність» ядер. Активність спостерігається у незначної частини ядер галактик. Їх більша частина є «спокійними».    Галактичні ядра змінюють періоди довготривалого спокою нетривалими періодами активності. Такі процеси носять повторюваний характер. В 1946 році відбулось відкриття першої галактики, яка була потужним джерелом випромінювання. Цей об'єкт носить назву Лебідь А. «Радіогалактики» — це галактики, які з якихось причин дуже потужно випромінюють в радіодіапазоні. Наша Галактика теж має радіохвилі, проте вони не настільки потужні. У радіогалактик процес випромінювання радіохвиль виражений досить яскраво. Причиною такого випромінювання є наявність великої кількості космічних променів, які рухаються в різних міжзоряних магнітних полях. У радіогалактиках не є достатньою кількість наднових зір для організації великої кількості космічних променів. Ці промені утворюються при потужних процесах вибухового характеру, які відбуваються у ядрах у періоди їх потужної активності. Релятивістські частинки викидаються з ядер у вигляді двох великих хмар, які розлітаються у різні боки на великій швидкості, відбувається їх розсіювання у міжгалактичному просторі. В деяких випадках поблизу галактики можна спостерігати старі протяжні хмари, які розсіюються, і по дві сторони ядра невеликі, проте яскраві, хмарки. Це є демонстрацією циклічного характеру активності ядер.

  Є клас галактик, який отримав назву  «сейфертівські галактики». Це спіральні галактики з яскравими та активними ядрами. Приблизно 1 % від усіх спіральних галактик є сейфертівськими. Вважається, що такі галактики є етапом, який повторюється в процесі розвитку нормальних спіральних галактик. Це звичайні галактики з ядрами, які перебувають в активному стані.

   Можна припустити, що багато мільйонів років тому ядро нашої галактики було активним. Сонце і вся планетарна система перебувають поблизу галактичної площини, і це ускладнює спостереження за ядром нашої галактики. Проте це стає можливим в радіо та інфрачервоному діапазоні.    Галактичне ядро є джерелом інфрачервоного випромінювання. Відбувається процес, під час якого міжзоряний пил поглинає світло. Це стає причиною того, чому неможливо спостерігати оптичне випромінювання ядра нашої Галактики. А ось вести оптичні спостереження процесів, що відбуваються у ядрі туманності Андромеди можна через те, що її галактична площина нахилена до променю зору під значним кутом. Тоді як протяжність шару міжзоряного пилу, який поглинає світло, не велика.

   Дайте відповіді

1. Як називається видима частина Всесвіту?

 А) Молочний Шлях;

 Б) Метагалактика;

 В) Туманність Андромеди;

 Г) Велика Магелланова Хмара.

2. Наша Галактика є …

 А) Еліптичною;

 Б) Спіральною;

В) Неправильною;

Г) Правильною.

 3. Сонце належить до зір…

 А) головної послідовності,

 Б) білих карликів;

 В) червоних гігантів;

 Г) надгігантів.

4. Що вам відомо про місце Сонця у Галактиці?

 5. Яка відмінність між сузір’ям і зоряним скупченням? Які зоряні скупчення ви знаєте?

6. Поясніть, чому цефеїди називають маяками Всесвіту.

 7. Які особливості роблять Землю унікальною серед інших планет Сонячної системи?

8. Послідовно використовуючи фрагменти з А, Б і В, складіть характеристику небесного об’єкта.

 Радіогалактики…

А

 1. Це найвіддаленіші об’єкти Метагалактики.

2. За своїм виглядом нагадують кульові зоряні скупчення.

3. Це зоряні системи, що знаходяться на різних відстанях за межами нашої Галактики.

4. На відміну від нормальних галактик є потужними джерелами радіовипромінювання.

5. Це галактики, подібні до нашої  Галактики.

Б

 1. У їх спектрах найрізноманітніші зміщення ліній до червоної частини спектра.

 2. Подібно до нашої Галактики вони мають диск і ядро.

 3. Їх радіовипромінювання за своєю природою є потужним синхротронним випромінюванням, що виникає при взаємодії дуже швидких електронів з магнітним полем.

 4. вони є найпотужнішими джерелами випромінювання у вигляді світла і радіохвиль.

5. Вони не мають ні темних, ні світлих туманностей.

В

1. За оптичною світністю найпотужніші з них у 100 разів яскравіші від гігантських галактик.

 2. Ці галактики характеризуються повільним обертанням навколо своїх осей. 3. Для спостерігача, озброєного телескопом малої потужності, вони здаються туманними плямами різного виду.

 4. Коли їх спостерігати зі сторони полюса, то у них добре помітна спіральна структура.

5. Найчастіше у них є 2 осередки випромінювання.

   Домашнє завдання

Вивчити §52. Виконайте  завдання та перешліть на електронну адресу captatana5@gmail.com