Катехизис по астрономии

Все остальные элементы, заполняющие таблицу Менделеева, появились только после возникновения звезд.

В их недрах в ходе термоядерных реакций синтеза постепенно образовались азот, кислород, углерод и более тяжелые элементы.

Эволюция крупных звезд завершается их взрывами, после которых накопившиеся в таких звездах элементы рассеиваются в пространстве, загрязняют облака межзвездного газа и в свой час служат исходным сырьем для возникновения новых звезд.

В мире, в котором мы живем, идет постоянная переработка первородной материи – Вселенная обогащается тяжелыми элементами, а самых легких становится все меньше.

Из образовавшихся в звездных недрах химических элементов состоит и наша Земля, и все живые существа на ней, в том числе люди.

Поэтому все мы в определенном смысле дети звезд.

12.Какой химический элемент наиболее распространён во Вселенной?

Наиболее распространенными во Вселенной являются самые легкие элементы – водород и гелий.

Водород

Гелий в твердом (замороженном виде)

Солнце, звезды, межзвездный газ по числу атомов на 99 процентов состоят из них. На долю всех других, в том числе самых сложных «тяжелых», элементов приходится менее 1 процента

По массе 76,5 процента приходится на водород, 21,5 процента – на гелий, 0,3 процента – на неон, 0,82 процента – на кислород, 0,34 процента – на углерод, 0,12 процента – на азот, 0,12 процента – на железо, 0,07 процента – на кремний, 0,06 процента – на магний, 0,04 процента – на серу.

Остаток – 0,13 процента – приходится на все другие элементы. Таким образом, самым распространенным во Вселенной химическим элементом является водород. Невидимый невооруженным глазом, этот газ может быть обнаружен с помощью радиотелескопов по испускаемым радиоволнам длиной 21 сантиметр. Водород заполняет почти все межзвездное пространство, однако он невероятно разрежен: всего один атом на 10 или даже 100 кубических сантиметров.

Тем не менее, поскольку межзвездное пространство огромно, огромен и общий объем газа. Некоторые водородные облака «горячие», они имеют температуру до 7500 градусов, в редких случаях температура водорода доходит до миллионов градусов.

Существуют также водородные облака большей плотности, в которых на 1 кубический сантиметр приходится от 10 до 100 атомов. Эти облака гораздо холоднее: их температура может опускаться до – 200 градусов Цельсия.

13. Что такое Галактика?

Галактика (др.-греч. «Млечный Путь» от др.-греч. , «молоко») – гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи.

Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс.

Галактики – чрезвычайно далёкие астрономические объекты.

Расстояние до ближайших из них измеряют в мегапарсеках, а до далёких – в единицах красного смещения z . Самой удалённой из известных по состоянию на декабрь 2012 года является галактика UDFj-39546284.

Разглядеть на небе невооружённым глазом можно всего лишь три галактики: галактика Андромеды (видна в северном полушарии) и Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном; являются спутниками нашей Галактики).

Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но, по всей видимости, их порядка двух триллионов.

В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной (так называемые войды).

Разрешить изображение галактик до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века.

К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды, и все они входили в Местную группу.

После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число разрешённых галактик резко возросло.

Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные и т. д..

Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца, для сравнения – масса нашей галактики Млечный Путь равна 2·1011 масс Солнца.

Диаметр галактик – от 5 до 250 килопарсек (16—800 тысяч световых лет), для сравнения – диаметр нашей галактики составляет около 30 килопарсек (100 тысяч световых лет).

Самая большая известная (на 2012 год) галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

Одной из нерешённых проблем строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках

14. В какой Галактике находится наша планета Земля?

Наша галактика Млечный Путь, называемая также просто Галактикой, является большой спиральной галактикой с перемычкой, диаметром около 30 килопарсек (или 100 тыс. световых лет) и толщиной 1000 световых лет (до 3000 в районе балджа. Солнце с Солнечной системой находятся внутри галактического диска, наполненного пылью, поглощающей свет.

Поэтому на небе мы видим полосу звёзд, но клочковатую, напоминающую сгустки молока.

Из-за поглощения света Млечный Путь как галактика изучен не до конца: не построена кривая вращения, до конца не выяснен морфологический тип, неизвестно число спиралей и т. д. Галактика содержит около 3·1011 звёзд, а её общая масса составляет около 3·1012 масс Солнца.

Большую роль в изучении Млечного Пути играют исследования скоплений звёзд – относительно небольших гравитационно связанных объектов, содержащих от сотен до сотен тысяч звёзд.

Их гравитационная связанность, вероятно, вызвана единством происхождения. Поэтому, исходя из теории эволюции звёзд и зная расположение звёзд скопления на диаграмме Герцшпрунга – Рассела, можно рассчитать возраст скопления. Скопления делятся на рассеянные и шаровые.

Шаровые – старые звёздные скопления, имеющие шаровидную форму, концентрирующиеся к центру Галактики. Отдельные шаровые скопления могут иметь возраст свыше 12 млрд лет.

Рассеянные – относительно молодые скопления, имеют возраст до 2 млрд лет, в некоторых ещё идут процессы звездообразования. Самые яркие звёзды рассеянных скоплений – молодые звёзды спектральных классов B или A, а в самых молодых скоплениях ещё есть голубые сверхгиганты (класс O).

Вследствие своих небольших (относительно космологических масштабов) размеров, звёздные скопления напрямую могут наблюдаться только в Галактике и её ближайших соседях.

Ещё один тип объектов, доступный для наблюдения только в окрестностях Солнца, – двойные звёзды. Значимость двойных звёзд для исследования различных процессов, происходящих в галактике, объясняется тем, что, благодаря им возможно определить массу звезды, именно в них можно изучить процессы аккреции.

Новые и сверхновые типа Ia – это тоже результат взаимодействия звёзд в тесных двойных системах.

15. Как велика наша Галактика?

Наша Галактика (Млечный Путь) имеет сложную форму, в первом приближении ее можно сравнить с гигантской чечевицей (линзой).

Подавляющая часть галактического вещества (звезд, межзвездного газа,

пыли) занимает объем линзообразной формы поперечником около 100 тысяч световых лет и толщиной в центральной части около 12 тысяч световых лет.

Другая (значительно меньшая) часть галактического вещества заполняет почти сферический объем с радиусом около 50 тысяч световых лет. Центры линзообразной и сферической составляющих Галактики совпадают.

16. Как рождаются звезды?

Звезды зарождаются из вещества, которое образовалось в результате длительного процесса конденсации газово-пылевых облаков в межзвездном пространстве. Неоднородность распределения вещества в таких газово-пылевых облаках приводит к появлению областей повышенной плотности.

В них силы гравитационного притяжения частиц превышают газовое давление, вследствие чего вещество в таких газово-пылевых сгустках сжимается, увеличивая плотность и температуру. Уплотнению газово-пылевых сгустков способствуют также ударные волны, порождаемые, например, взрывами сверхновых звезд.