В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал свой закон всемирного тяготения, из которого следовало, что если бы Вселенная имела конечные размеры, то за конечное время все звезды под действием гравитации стянулись бы в одну гигантскую звездную систему. А вот если Вселенная бесконечна, то звезды будут образовывать множество отдельных звездных систем, то есть галактик, что мы и наблюдаем.
Откуда же все взялось. Некоторые считают, что Вселенную создал Бог. Давайте рассмотрим другую концепцию, которой сегодня пользуются ученые.
Наблюдая далекие галактики, мы можем заметить, что линии химических элементов в их спектрах сильно смещены по сравнению с лабораторными в сторону увеличения длин волн, или как говорят астрономы - в красную сторону. Это смещение объясняется эффектом Допплера и возникает из-за движения галактик от нас. На первый взгляд может показаться, что наше положение является выделенным. Но это не так. Если бы мы могли перенестись в любую другую точку Метагалактики, в любую другую галактику, то мы наблюдали бы точно такую же картину разбегания галактик. Это подтверждает известный опыт с воздушным шариком. В этом заключается космологический принцип - в большом масштабе и в любое данное время Вселенная везде одинакова и все направления в ней являются равнозначными.
В 1929 году американский астрофизик Э.Хаббл вывел закон: чем дальше расположена галактика, тем с большей скоростью она от нас убегает. И зависимость эта линейна: v=Hr. Коэффициент пропорциональности H называется постоянной Хаббла и не зависит от направления и расстояния до галактики. Он показывает: на сколько километров в секунду возрастает скорость галактик при увеличении расстояния до них на 1 Мегапарсек. По современным оценкам он равен от 50 до 100 км/с на 1 Мпк. Обратная величина имеет размерность времени и равна примерно 10-20 млрд. лет. Примерно столько времени существует наша Вселенная. Что же произошло 20 млрд. лет назад. В те времена свойства вещества были иными. Первоначально наша Вселенная была сжата в первичное ядро, очень плотное и горячее. Температура была около 1012 К. В таком состоянии нужно всего тысячные доли секунды, чтобы материя расширилась и температура упала в 10 раз. При Т=1011 К плотность материи уже становится как плотность ядерного вещества и ее можно описывать известными законами ядерных взаимодействий. Далее, за одну секунду Вселенная расширилась и остыла до 1010 -108 К и в это время начинается образование легких элементов - ядер гелия (He), дейтерия (D), лития (Li) из протонов (p) и нейтронов (n). Это продолжалось целых 100 секунд. Затем в течение целого миллиона лет материя существовала в виде плазмы. И только после этого началась эпоха разделения вещества и излучения, то есть - эпоха рекомбинации. Температура снизилась до 4000 К и электроны (e-) смогли присоединиться к ядрам, фотоны (γ) перестали активно взаимодействовать с веществом и стали свободно распространяться в пространстве. Это излучение мы регистрируем до сих пор. Оно называется реликтовым.
Существовавшие изначально небольшие возмущения однородности вещества стали нарастать и под действием гравитационной неустойчивости стали образовывать структуры, постепенно превратившиеся в галактики. В галактиках вещество начало концентрироваться в более мелкие облака, в которых стали рождаться звезды. Звездообразование идет непрерывно и в наши дни. Одной из известнейших областей звездообразования является туманность Ориона.
Постепенно сформировались галактики, а из них скопления галактик. Именно скопления и сверхскопления галактик распределены во Вселенной однородно и изотропно (то есть, одинаково во всех направлениях).
Одна из ближайших к нам галактик Туманность Андромеды удалена от нас на 2 млн. св. лет и по своей форме очень похожа на нашу, хотя и крупнее.
Посмотрим, как расположена в галактике наша Солнечная система. Солнце со своей планетной системой расположено вблизи плоскости симметрии диска. Расстояние между Солнцем и этой плоскостью не превышает 10 парсек, а расстояние до центра Галактики составляет около 10 килопарсек. Расстояние, на котором расположено Солнце в Галактике называют радиус коротации - радиус, на котором скорость вращения магнитосферы и вещества одинаковы. Здесь нет возмущений, связанных с запутыванием силовых линий магнитного поля, нет гравитационных ударных волн, то есть область относительно спокойная. Из-за малого отличия в скоростях вращения между Солнцем и спиральными рукавами Галактики досолнечное облако могло лишь один раз находиться в рукаве. Второй раз пересечь рукав Солнечная система еще не успела. В настоящее время она находится между двумя спиральными рукавами нашей Галактики – Персея и Стрельца. Случайно или нет, оказалась наша планетная система в таком месте?
Но вот, образовалось Солнце, масса которого 2•1033 г (в 333 000 раз больше массы Земли), радиус 7•1010 см (в 109 раз больше радиуса Земли). В Солнце сосредоточено 99.866% массы всей солнечной системы. Вращение Солнца имеет дифференциальный характер: экваториальные области вращаются быстрее, чем полярные. Средний период вращения Солнца 25 суток. Солнце – это звезда. Она излучает свет и тепло за счет энергии, которая вырабатывается в ее центральных областях в результате термоядерных реакций. «Топливом» для этих реакций служит вещество самой звезды. Когда оно закончится, звезда резко изменит характер своего излучения и начнет сжиматься. Дальнейшая ее судьба зависит от начальной массы. Очень массивная звезда превратиться в черную дыру. Менее массивная – в нейтронную звезду. А такая, как наше Солнце станет белым карликом.
Вокруг Солнца сформировались планеты. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Планеты отличаются от звезд главным образом потому, что не излучают в таком количестве энергию, а светят отраженным светом своей центральной звезды. Если сравнить спектр любой планеты с солнечным, то он будет практически одинаков.
Кроме Меркурия и Венеры, у всех остальных планет есть спутники. Кроме того, Солнечной системе принадлежат также малые планеты (астероиды), кометы и метеорные рои мелких пылевых частиц.
Адрес во Вселенной:
Метагалактика
Местная система галактик
Млечный Путь
Солнечная система
Планета Земля