Космические объекты

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

Введение

Глава 1. Общая характеристика астрономических объектов

Глава 2. Звезды

Глава 3. Планеты

Глава 4. Комета

Глава 5. Астероид

Заключение

Список используемой литературы

Введение

На протяжении всей своей истории человечество не прекращало попыток познать вселенную.

Изученная часть Вселенной заполнена огромным количеством звезд -- небесных тел, подобных нашему Солнцу.

Звезды рассеяны в пространстве неравномерно, они образуют системы, называемые галактиками. Число звезд в каждой галактике огромно -- от сотен миллионов до сотен миллиардов звезд. С Земли галактики видны как слабые туманные пятна, и поэтому их раньше называли внегалактическими туманностями. Только в близких к нам галактиках и только на фотографиях, полученных самыми сильными телескопами, можно рассмотреть отдельные звезды.

Солнце -- одна из многих миллиардов звезд Галактики. Но Солнце -- не одинокая звезда: оно окружено планетами -- темными телами, вроде нашей Земли. Планеты (не все) в свою очередь имеют спутников. Спутником Земли является Луна. Солнечной системе принадлежат также астероиды (малые планеты), кометы, метеорные тела и др.

В данной работе мы постараемся рассмотреть все видовое разнообразие космических объектов, представленных нашей Вселенной.

Глава 1. Общая характеристика астрономических объектов

Небесное тело (или точнее астрономический объект) -- это материальный объект, естественным образом сформировавшийся в космическом пространстве. К небесным телам можно отнести кометы, планеты, метеориты, астероиды, звёзды и прочее. Небесные тела изучает астрономия.

Размеры небесных тел разные -- от огромных до крошечных. Самыми большими являются, как правило, звёзды, самыми маленькими -- метеориты. Небесные тела объединяют в системы в зависимости от того, что эти тела собой представляют.

небесный космический планета

Глава 2. Звезды

Звезда -- небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакции. Солнце -- типичная звезда спектрального класса G. Звёзды представляют собой массивные светящиеся газовые (плазменные) шары. Образуются из газово-пылевой среды (главным образом из водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия. Температура вещества в недрах звёзд измеряется миллионами кельвинов, а на их поверхности -- тысячами кельвинов. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий, происходящих при высоких температурах во внутренних областях. Звёзды часто называют главными телами Вселенной, поскольку в них заключена основная масса светящегося вещества в природе. Примечательно и то, что звёзды имеют отрицательную теплоёмкость.

Что произойдет со звездами, когда реакция "гелий -- углерод" в центральных областях исчерпает себя, так же как и водородная реакция в тонком слое, окружающем горячее плотное ядро? Какая стадия эволюции наступит вслед за стадией красного гиганта.

Коричневые карлики

Коричневые карлики были первоначально названы чёрными карликами, и классифицировались как тёмные субзвёздные объекты, свободно плавающие в космическом пространстве и имеющие слишком малую массу, чтобы поддерживать стабильную термоядерную реакцию.

Так же как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции, но в отличие от звёзд главной последовательности они не могут компенсировать потерю энергии на излучение и относительно быстро охлаждаются, со временем превращаясь в планетоподобные объекты.

Белые карлики

В процессе эволюции звёзд главной последовательности происходит «выгорание» водорода -- нуклеосинтез с образованием гелия. Такое выгорание приводит к прекращению энерговыделения в центральных частях звезды, сжатию и, соответственно, к повышению температуры и плотности в её ядре. Рост температуры и плотности в звёздном ядре ведёт к условиям, в которых активируется новый источник термоядерной энергии: выгорание гелия (тройная гелиевая реакция или тройной альфа-процесс), характерный для красных гигантов и сверхгигантов. Совокупность данных наблюдений, а также ряд теоретических соображений говорят о том, что на этом этапе эволюции звезды, масса которых меньше, чем 1,2 массы Солнца, существенную часть своей массы, образующую их наружную оболочку, "сбрасывают". Такой процесс мы наблюдаем, по-видимому, как образование так называемых "планетарных туманностей". После того как от звезды отделится со сравнительно небольшой скоростью наружная оболочка, "обнажатся" ее внутренние, очень горячие слои. При этом отделившаяся оболочка будет расширяться, все дальше и дальше отходя от звезды.

Мощное ультрафиолетовое излучение звезды -- ядра планетарной туманности -- будет ионизовать атомы в оболочке, возбуждая их свечение. Через несколько десятков тысяч лет оболочка рассеется и останется только небольшая очень горячая плотная звезда. Постепенно, довольно медленно остывая, она превратится в белый карлик.

Таким образом белые карлики как бы "вызревают" внутри звезд -- красных гигантов -- и "появляются на свет" после отделения наружных слоев гигантских звезд.

Черные карлики

Постепенно остывая, они все меньше и меньше излучают, переходя в невидимые "черные" карлики. Это мертвые, холодные звезды очень большой плотности, в миллионы раз плотнее воды. Их размеры меньше размеров земного шара, хотя массы сравнимы с солнечной. Процесс остывания белых карликов длится много сотен миллионов лет. Так кончает свое существование большинство звезд. Однако финал жизни сравнительно массивных звезд может быть значительно, более драматическим.

Красные гиганты

И «молодые», и «старые» красные гиганты имеют схожие наблюдаемые характеристики, объясняющиеся сходством их внутреннего строения -- все они имеют горячее плотное ядро и очень разреженную и протяжённую оболочку (англ. envelope). Температура излучающей поверхности (фотосферы) красных гигантов сравнительно невелика и, соответственно, поток энергии с единицы излучающей площади невелик -- в 2--10 раз меньше, чем у Солнца.

Переменные звёзды

Перемемнная звездам -- звезда, блеск которой изменяется со временем в результате происходящих в её районе физических процессов. Строго говоря, блеск любой звезды меняется со временем в той или иной степени. Для отнесения звезды к разряду переменных достаточно, чтобы блеск звезды хотя бы однажды претерпел изменение. Причинами изменения блеска звёзд могут быть: радиальные и нерадиальные пульсации, хромосферная активность, периодические затмения звёзд в тесной двойной системе, процессы, связанные с перетеканем вещества с одной звезды на другую в двойной системе, катастрофические процессы такие как взрыв сверхновой.

Новые

Это горячие карликовые звезды, которые вдруг за короткий срок (от суток до ста дней) увеличивают свою светимость на много звездных величин, после чего медленно, иногда на протяжении многих лет, возвращаются к своему первоначальному состоянию. При вспышках новых звезд из их атмосфер со скоростью 1000 км/с выбрасываются внешние газовые оболочки массой в тысячи раз меньшей масс Солнца. Ежегодно в галактике вспыхивает не менее 200 новых звезд, но из них мы замечаем лишь 2/3. Установлено, что новые звезды горячие звезды в тесных двойных системах, где вторая звезда гораздо холоднее первой. Именно двойственность и является. в конечном счете, причиной вспышки новой звезды. В тесных двойных системах происходит обмен газовым веществом между компонентами. Если на горячую звезду при этом попадает большое количество водорода со второй звезды, это приводит к мощному взрыву, и на Земле наблюдатели регистрируют вспышку новой звезды.

Сверхновые

Сверхновые звёзды -- звёзды, блеск которых при вспышке увеличивается на десятки звёздных величин в течение нескольких суток. В максимуме блеска сверхновая сравнима по яркости со всей галактикой, в которой она вспыхнула, и даже может превосходить её.

Катастрофический взрыв, которым заканчивается жизнь массивной звезды, - это воистину впечатляющее событие. Это самое мощное из природных явлений, совершающихся в звездах. В мгновение высвобождается больше энергии, чем излучает ее наше Солнце за 10 миллиардов лет. Световой поток, посылаемый одной гибнущей звездой, эквивалентен целой галактике, а ведь видимый свет составляет лишь малую долю полной энергии. Остатки взорвавшейся звезды разлетаются прочь со скоростями до 20 000 км в секунду.

Гиперновые

Гиперновая -- коллапс исключительно тяжёлой звезды после того, как в ней больше не осталось источников для поддержания термоядерных реакций; другими словами, это очень большая сверхновая. С начала 1990-х годов были замечены столь мощные взрывы звёзд, что сила взрыва превышала мощность взрыва обычной сверхновой примерно в 100 раз, а энергия взрыва превышала 1046 джоулей. К тому же многие из этих взрывов сопровождались очень сильными гамма-всплесками. Интенсивное исследование неба нашло несколько аргументов в пользу существования гиперновых, но пока что гиперновые являются гипотетическими объектами. Сегодня термин используется для описания взрывов звёзд с массой от 100 до 150 и более масс Солнца. Гиперновые теоретически могли бы создать серьёзную угрозу Земле вследствие сильной радиоактивной вспышки, но в настоящее время вблизи Земли нет звёзд, которые могли бы представлять такую опасность. По некоторым данным, 440 миллионов лет назад имел место взрыв гиперновой звезды вблизи Земли. Вероятно, короткоживущий изотоп никеля 56Ni попал на Землю в результате этого взрыва.

Нейтронные звёзды

Если масса сжимающейся звезды превосходит массу Солнца более чем в 1,4 раза, то такая звезда, достигнув стадии белого карлика, на том не остановится. Гравитационные силы в этом случае очень велики, что электроны вдавливаются внутрь атомных ядер. Типичная нейтронная звезда имеет в поперечнике всего лишь от 10 до 15 км, а один кубический сантиметр ее вещества весит около миллиарда тонн. Помимо неслыханно громадной плотности, нейтронные звезды обладают еще двумя особыми свойствами, которые позволяют их обнаружить, невзирая на столь малые размеры: это быстрое вращение и сильное магнитное поле. В общем, вращаются все звезды, но когда звезда сжимается, скорость ее вращения возрастает - точно так же, как фигурист на льду вращается гораздо быстрее, когда прижимает к себе руки. Нейтронная звезда совершает несколько оборотов в секунду. Наряду с этим исключительно быстрым вращением, нейтронные звезды имеют магнитное поле, в миллионы раз более сильное, чем у Земли.

Двойные звёзды

Двойная звезда, или двойная система -- две гравитационно-связанные звезды, обращающиеся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. C помощью двойных звёзд существует возможность узнать массы звёзд и построить различные зависимости. А не зная зависимости масса -- радиус, масса -- светимость и масса -- спектральный класс, практически ничего невозможно сказать ни о внутреннем строении звёзд, ни об их эволюции. Но двойные звёзды не изучались бы столь серьёзно, если бы все их значение сводилось к информации о массе. Несмотря на многократные попытки поиска одиночных чёрных дыр, все кандидаты в черные дыры находятся в двойных системах. Звёзды Вольфа -- Райе были изучены именно благодаря двойным звёздам.

Тесные двойные звёзды (Тесная Двойная Система - ТДС)

Среди двойных звезд выделяют так называемые тесные двойные системы (ТДС): двойные системы, в которых происходит обмен веществом между звездами. Расстояние между звездами в тесной двойной системе сравнимо с размерами самих звёзд, поэтому в таких системах возникают более сложные эффекты, чем просто притяжение: приливное искажение формы, прогрев излучением более яркого компаньона и другие эффекты.

Звездные скопления

Звёздное скопление -- гравитационно связанная группа звёзд, имеющая общее происхождение и движущаяся в гравитационном поле галактики как единое целое. Некоторые звёздные скопления также содержат, кроме звёзд, облака газа и/или пыли. По своей морфологии звёздные скопления исторически делятся на два типа -- шаровые и рассеянные. В июне 2011 года стало известно об открытии нового класса скоплений, который сочетает в себе признаки и шаровых, и рассеянных скоплений.

Группы гравитационно несвязанных звёзд или слабосвязанных молодых звёзд, объединённых общим происхождением, называют звёздными ассоциациями.

Галактики

Галактика-- гигантская гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи. Все объекты в составе галактик участвуют в движении относительно общего центра масс. Галактики -- чрезвычайно далёкие объекты, расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких -- в единицах красного смещения z. Именно из-за удалённости различить на небе невооружённым глазом можно всего лишь три из них: туманность Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном). Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д.

Глава 3. Планеты

Планета -- это небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды или её остатков, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей.

Планеты можно поделить на два основных класса: большие, имеющие невысокую плотность планеты - гиганты, и менее крупные землеподобные планеты, имеющие твёрдую поверхность. Согласно определению Международного астрономического союза, в Солнечной системе 8 планет. В порядке удаления от Солнца -- четыре землеподобных: Меркурий, Венера, Земля, Марс, затем четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В Солнечной системе также есть, по крайней мере, 5 карликовых планет: Плутон (до 2006 года считавшийся девятой планетой), Макемаке, Хаумеа, Эрида и Церера. За исключением Меркурия и Венеры, вокруг всех планет обращается хотя бы по одному спутнику.

Экзопланета или внесолнечная планета

Это планета, обращающаяся вокруг звезды за пределами Солнечной системы. Планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая -- на расстоянии 4,22 световых года). Поэтому долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой, первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов. Сейчас такие планеты стали открывать благодаря усовершенствованным научным методам, зачастую на пределе их возможностей.

Объекты планетарной массы

Объект планетарной массы, ОПМ или Планемо -- это небесное тело, чья масса позволяет ему попадать в диапазон определения планеты, то есть его масса больше, чем у малых тел, но недостаточна для начала термоядерной реакции по образу и подобию коричневого карлика или звезды. По определению все планеты -- объекты планетарной массы, но цель этого термина в том, чтобы описать небесные тела, не соответствующие тому, что типично ожидается от планеты. Например, планеты в «свободном плавании», не обращающиеся вокруг звезд, которые могут быть «планетами-сиротами», покинувшими свою систему, или объекты, появившиеся в ходе коллапса газового облака -- вместо типичной для большинства планет аккреции из протопланетного диска.

Планета-сирота

Это объект, имеющий массу, сопоставимую с планетарной, и являющийся по сути планетой, но не связанный гравитационно ни с какой звездой, коричневым карликом, и даже зачастую просто с другой планетой (хотя такая планета может иметь спутники). Если планета находится в галактике, она обращается вокруг галактического ядра (период обращения обычно очень велик). В противном случае речь идёт о межгалактической планете, и планета не вращается вокруг чего-либо.

Планеты-спутники и планеты поясов

Некоторые крупные спутники сходны по размерам с планетой Меркурий или даже превосходят её. Например, Галилеевы спутники и Титан. Алан Стёрн утверждает, что местоположение не должно иметь для планеты значения, и только геофизические признаки должны быть приняты во внимание при присуждении объекту статуса планеты. Он предлагает термин планета-спутник для объекта размером с планету, обращающегося вокруг другой планеты. Аналогично объекты размером с планету в Поясе астероидов или Поясе Койпера также могут считаться планетами согласно Стёрну.

Глава 4. Комета

Маленькое ядро диаметром в доли километра является единственной твердой частью кометы, и в нем практически сосредоточена вся ее масса.

Масса комет очень мала и никак не влияет на движение планет. Планеты же производят большие возмущения в движении комет. Ядро кометы, по-видимому, состоит из смеси пылинок, твердых кусочков вещества и замерзших газов, таких как: углекислый газ, метан, аммиак.

При приближении кометы к Солнцу ядро прогревается и из него выделяются газ и пыль. Они создают газовую оболочку - голову кометы. Газ и пыль, входящие в состав головы, под действием давления солнечного излучения и корпускулярных потоков образуют хвост кометы, всегда направленный в сторону, противоположенную Солнцу. Чем ближе к Солнцу н подходит комета, тем она ярче и тем длиннее ее хвост вследствие большего ее облучения и интенсивного выделения газов. Чаще всего он прямой, тонкий, струйчатый. У больших и ярких комет иногда наблюдается широкий, изогнутый веером хвост. Некоторые хвосты достигают в длину расстояния от Земли до Солнца, а голова кометы - размеров Солнца. С удалением от Солнца вид и яркость кометы меняются в обратном порядке, и комета исчезает из вида, достигнув орбиты Юпитера.

Глава 5. Астероид

Астероид -- относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму, и не имеют атмосферы, хотя при этом и у них могут быть спутники.

В настоящий момент не существует астероидов, которые могли бы существенно угрожать Земле. Чем больше и тяжелее астероид, тем большую опасность он представляет, однако и обнаружить его в этом случае гораздо легче. Наиболее опасным на данный момент считается астероид Апофис, диаметром около 300 м, при столкновении с которым в случае точного попадания может быть уничтожен большой город, однако никакой угрозы человечеству в целом такое столкновение не несёт. Представлять глобальную опасность могут астероиды более 10 км в поперечнике. Все астероиды такого размера известны астрономам и находятся на орбитах, которые не могут привести к столкновению с Землёй.

Заключение

Астрофизика раздел астрономии, изучающий небесные тела, их системы и пространство между ними на основе исследования происходящих во Вселенной физических процессов и явлений. Астрофизика изучает небесные объекты любых масштабов, от космических пылинок до межгалактических структур и Вселенной в целом.

Очень важный этап в развитии астрономии начался сравнительно недавно, с середины XIX в., когда возник спектральный анализ и стала применяться фотография в астрономии. Эти методы дали возможность астрономам начать изучение физической природы небесных тел и значительно расширить границы исследуемого пространства.

В данной работе мы постарались рассмотреть основные космические объекты, но в составе нашей Вселенной находится множество галактик. Каждая содержит миллиарды звезд. По мнению астроном и физиков, мы можем наблюдать лишь пять процентов материи Вселенной. Остальная Вселенная содержит в себе темную материю и неизученные человеком элементы, которые нам предстоит еще только узнать.

Список используемой литературы

1. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. -- Фрязино.: Век 2, 2006.

2. И. С Шкловский . Звезды: их рождение, жизнь и смерть. -- М.: «Наука», 1984.

3. Шустова Б. М., Рыхловой Л. В. Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра . Под ред. Шустова Б. М., Рыхловой Л. В.. -- М.: Физматлит, 2010.

3, Каплан С. А. Физика звезд. - М.: «Наука», 1970.

4. Кононович Э. В., Мороз В. И. 11.1. Объекты, принадлежащие нашей Галактике . Общий курс астрономии / Иванов В. В.. -- 2. -- М: Едиториал УРСС, 2004.

5. Астрономия: век XXI / Ред.-сост. В.Г. Сурдин. -- Фрязино: «Век 2», 2008.

Размещено на Allbest.ru