Астрономия. Разделы астрономии

Эту страницу предлагается объединить с Происхождение вселенной, История Вселенной, История развития представлений о Вселенной.
Пояснение причин и обсуждение — на странице Википедия:К объединению/12 мая 2015

. Не удаляйте шаблон до подведения итога обсуждения.
Дата начала обсуждения — 12 мая 2020.

Космология
Изучаемые объекты и процессы
  • Вселенная
  • Наблюдаемая Вселенная
  • Крупномасштабная структура Вселенной
  • Реликтовое излучение
  • Тёмная энергия
  • Скрытая масса
История Вселенной
  • Основные этапы развития Вселенной
  • Возраст Вселенной
  • Формирование галактик
Наблюдаемые процессы
  • Космологическое красное смещение
  • Расширение Вселенной
  • Закон Хаббла
  • Нуклеосинтез
Теоретические изыскания
  • Космическая инфляция
  • Большой взрыв
  • Вселенная Фридмана Сопутствующее расстояние
  • Модель Лямбда-CDM
  • Космологическое уравнение состояния
  • Критическая плотность
  • Космологический принцип
  • Модель горячей Вселенной

Космого́ния

(греч. κοσμογονία; от κόσμος – мир, Вселенная + γονή – рождение) — наука, изучающая происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы, включая Солнце, планеты со спутниками, астероиды, кометы, метеориты[1].

Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. В современной космогонии широко используется методология физики и химии. Современная научная космогония опирается на астрофизику и изучает образование Вселенной, включая появление и развитие астрономических объектов.

Космогония и космология

Космологией является изучение структуры и изменений в современной Вселенной, в то время как научные области космогонии касаются вопроса происхождения Вселенной. Наблюдения нашей нынешней Вселенной, возможно, не только позволит дать предсказания на будущее, но они также предоставляют ключ к событиям, которые происходили давно, когда … космос только зарождался. Так работа по космологии базируется на астрофизике текущих наблюдений и построение моделей эволюции — космогонии не дублирует, а дополняет астрофизику.
Оригинальный текст
(англ.)

Cosmology is the study of the structure and changes in the present universe, while the scientific field of cosmogony is concerned with the origin of the universe. Observations about our present universe may not only allow predictions to be made about the future, but they also provide clues to events that happened long ago when…the cosmos began. So—the work of cosmologists and cosmogonists overlaps.

— Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА)[2]

Космогонию можно отличить от космологии, задача которой заключается в изучении Вселенной в целом на протяжении всего её существования. Существует некоторая неопределённость между этими двумя терминами, например, космологический аргумент из теологии о существовании Бога является обращением к космогонии, а не к космологическим идеям. На практике существует научное различие между космологическими и космогоническими идеями. Физическая космология — это наука

, которая пытается объяснить все наблюдения, имеющие отношение к развитию и характеристике Вселенной в целом. Вопросы же о том, почему Вселенная ведёт себя таким образом, считаются экстра-научными,[2] хотя и основываются, в том числе, на экстраполяции различных научных теорий на непроверенные или косвенно подтверждённые гипотезы, а также философские или религиозные идеи.

Данные, на которых основана наука

Существует шесть основных принципов построения Вселенной, которые используются в космологии:

  • Пространство изотропно. Это означает, что все объекты в космосе — как планеты и астероиды, так и галактики и черные дыры — двигаются хаотично, вне определенного порядка, и космология изучает именно данное движение. В некоторых местах они могут скапливаться и образовывать области искаженного пространства, высокого давления и температуры. В других, наоборот, рассеиваться, разрежая пространство до минимума.
  • Постоянное расширение границ. Главным образом космология изучает эволюцию Вселенной, и этот процесс, можно сказать, происходит прямо на наших глазах. Все космические объекты, а в особенности галактики удаляются друг от друга. При этом чем больше их параметры, тем быстрее увеличиваются расстояния.
  • Пространство, окружающее нашу планету, также изотропно. Это говорит о том, что Земля, как и ее орбита, – рядовая часть Вселенной, которая по структуре мало чем будет отличаться от, скажем, зон, приближенных к планете Кеплер-36Б.
  • В соответствии с теорией Большого взрыва, возраст Земли, всех астероидов, звезд, галактик и самой Вселенной примерно одинаковый. Возникновение материи исследователи опускают в века примерно на 20 миллиардов лет, в то время как самые старые звезды появились около 15 млрд лет назад. Куда большие цифры приводят нам археологи, которые откапывают скелеты гигантских рептилий. В соответствии с этими данными, получается, что Земля появилась ранее, чем вся материя в космосе. На самом деле ученые долго недооценивали параметры расстояния между галактиками. Более современные подсчеты позволяют полагать, что Вселенная бесконечна и в плане пространства, и в плане времени.
  • Тайны Вселенной, которая необъятна, кроются в самых малых ее частицах – атомах. Как мы уже говорили выше, любой участок пространства будет идентичен предыдущему по своему составу, который исследователи смогли высчитать. На 10 атомов водорода приходится 1 атом гелия.
  • Факт, который, наоборот, подтверждает правильность теории постоянного расширения Вселенной, заключается в том, что на большом расстоянии от СС куда больше квазаров, которые живут более активной жизнью.

космология изучает

Научные космогонические гипотезы

Основная статья: Космогонические гипотезы

Большой взрыв

Основная статья: Большой взрыв

Исторические гипотезы

: неверное или отсутствующее изображениеВ этом разделе не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена май 2014 года

.

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)
Космогонические гипотезы имели целью объяснить однообразие движения и состава небесных тел. Они исходили из понятия о первоначальном состоянии материи, заполняющей всё пространство, которой присущи известные свойства, вызывающие все дальнейшие эволюции.

  • Гипотеза Канта
  • Гипотеза Лапласа — Роша
  • Гипотеза Фая
  • Гипотеза Джинса
  • Гипотезы Фесенкова

Теория стационарной Вселенной

Основная статья: Теория стационарной Вселенной

В космологии теория стационарной Вселенной — модель, разработанная в 1948 году Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германном Бонди и прочими в качестве альтернативы теории Большого взрыва. Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя. Таким образом космологический принцип соблюдается. Модель имела довольно большую поддержку среди космологов в 50-е и 60-е годы, но открытие реликтового излучения резко уменьшило количество её сторонников в конце 60-х годов. Сейчас сторонников у данной теории практически нет.

КОСМОГОНИЯ

Космогония — наука, изучающая происхождение и развитие небесных тел, например планет и их спутников, Солнца, звезд, галактик.

Астрономы наблюдают космические тела на различной стадии развития, образовавшиеся недавно и в далеком прошлом, быстро «стареющие» или почти «застывшие» в своем развитии. Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с физическими процессами, которые могут происходить при различных условиях в космическом пространстве, ученые пытаются объяснить, как возникают небесные тела.

Единой, завершенной теории образования звезд, планет или галактик пока не существует. Проблемы, с которыми столкнулись ученые, подчас трудно разрешимы. Многие результаты наблюдений допускают различное толкование.

Разрабатываемые космогонические гипотезы и теории обычно исходят из предположения, что основная сила, «формирующая» космические объекты, — гравитация. При определенных условиях очень разреженная среда (межзвездный газ) начинает сжиматься под действием гравитации. В конечном результате такого сжатия, по-видимому, и образуются планеты, звезды, звездные системы. Теоретически такая возможность вполне реальна. Это представление объясняет многие свойства указанных объектов и их распределение в пространстве. Однако высказывались и иные точки зрения (например, гипотеза образований звезд и галактик из сверхплотных тел).

Образование большинства наблюдаемых галактик происходило в далеком прошлом, когда средняя плотность вещества во Вселенной была значительно выше. Как показывают расчеты, в ту далекую эпоху в результате роста неоднородностей газовой среды могли формироваться гигантские водородно-гелиевые облака газа (или системы облаков) — протогалактики. Они сжимались под действием собственной гравитации. В процессе сжатия протогалактик и возникли первые звезды и звездные скопления. Многие из них «дожили» до наших дней. По химическому составу и форме орбит эти старые звезды сильно отличаются от тех, которые образуются в настоящее время.

Появление звезд в современную эпоху свя: зано со сжатием межзвездного газа в холодных газовых облаках. Они наблюдаются вблизи плоскости Галактики. У галактик, не содержащих межзвездного газа, заметных признаков происходящего звездообразования не видно. В нашей Галактике, как и в других спиральных галактиках, звезды возникают чаще всего не в одиночку, а группами: образуются целые звездные скопления и ассоциации. Но процессы звездообразования идут очень медленно: на всю нашу Галактику, содержащую более сотни миллиардов звезд, за год в среднем в звезды переходит такая масса газа, которой хватило бы всего лишь на несколько звезд типа нашего Солнца. Очаги звездообразования чаще всего тесно связаны с массивными комплексами молекулярного межзвездного водорода и располагаются в основном в спиральных ветвях нашей и других галактик. Конденсация холодного газа и образование звезд напоминают конденсацию охлажденного водяного пара в капельки воды.

Межзвездный газ из-за содержащейся в нем пыли при уплотнении становится непрозрачным. Поэтому процесс сжатия плотного межзвездного газа наблюдают, как правило, методами радиоастрономии (радиоволны не задерживаются пылью). Радиоастрономические наблюдения показали, что в областях звездообразования существуют компактные облака очень холодного газа. Он состоит в основном из молекулярного водорода. Размер облаков меньше одного парсека, а плотность — во много тысяч раз более высокая, чем в обычных облаках межзвездного газа. Эти облака, по-видимому, медленно сжимаются под действием собственной гравитации. Для их сжатия требуется много времени (по крайней мере сотни тысяч лет). Поэтому, к сожалению, нет возможности проследить сжатие отдельно взятого облака. Мы видим конечный результат такого процесса — недавно образовавшиеся звезды. В некоторых случаях эти звезды еще нельзя увидеть в «обычных» лучах (из-за сильного поглощения света пылью). Но они уже проявляют себя в инфракрасном диапазоне и радиодиапазоне излучением нагретой ими газопылевой среды.

Часть вещества вблизи формирующейся звезды, «падая» в ее гравитационном поле, может образовать вокруг нее вращающийся и постепенно уплотняющийся газопылевой диск. Со временем вещество такого диска частично нагреется и улетучится, частично сожмется в сгустки небольшой массы, которые постепенно будут укрупняться за счет окружающего вещества и превращаться в планеты и их спутники. По-видимому, так вокруг молодого Солнца 4,5—5 млрд. лет назад произошло формирование планетной системы.

Теоретические расчеты возможных путей образования небесных тел очень трудны. Например, чтобы выяснить, как происходит сжатие межзвездного газа в звезды, приходится рассчитывать сложные процессы нагрева и охлаждения газа при сжатии, учитывать его намагниченность, вращение и многие другие свойства. Космогония успешно развивается, опираясь на астрономические наблюдения и на физические представления о поведении вещества в космических условиях.

Происхождение Вселенной

Основная статья: Происхождение Вселенной

Происхождение Вселенной — любое описание или объяснение начальных процессов возникновения существующей Вселенной, включая образование астрономических объектов (космогонию), возникновение жизни, планеты Земля и человечества. Существует множество точек зрения на вопрос происхождения Вселенной, начиная с научной теории, множества отдельных гипотез, и заканчивая философскими размышлениями, религиозными убеждениями, и элементами фольклора.

КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Также по теме:
АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА

Под космологическими данными понимают результаты экспериментов и наблюдений, имеющие отношение к Вселенной в целом в широком диапазоне пространства и времени. Любая мыслимая космологическая модель должна удовлетворять этим данным. Можно выделить 6 основных наблюдательных фактов, которые должна объяснить космология:

1. В больших масштабах Вселенная однородна и изотропна, т.е. галактики и их скопления распределены в пространстве равномерно (однородно), а их движение хаотично и не имеет явно выделенного направления (изотропно). Принцип Коперника, «сдвинувшего Землю из центра мира», был обобщен астрономами на Солнечную систему и нашу Галактику, которые также оказались вполне рядовыми. Поэтому, исключая мелкие неоднородности в распределении галактик и их скоплений, астрономы считают Вселенную такой же однородной везде, как и вблизи нас.

2. Вселенная расширяется. Галактики удаляются друг от друга. Это обнаружил американский астроном Э.Хаббл в 1929. Закон Хаббла гласит: чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Но это не означает, что мы находимся в центре Вселенной: в любой другой галактике наблюдатели видят то же самое. С помощью новых телескопов астрономы углубились во Вселенную значительно дальше, чем Хаббл, но его закон остался верен.

3. Пространство вокруг Земли заполнено фоновым микроволновым радиоизлучением. Открытое в 1965, оно стало, наряду с галактиками, главным объектом космологии. Его важным свойством является высокая изотропность (независимость от направления), указывающая на его связь с далекими областями Вселенной и подтверждающая их высокую однородность. Если бы это было излучение нашей Галактики, то оно отражало бы ее структуру. Но эксперименты на баллонах и спутниках доказали, что это излучение в высшей степени однородно и имеет спектр излучения абсолютно черного тела с температурой около 3 К. Очевидно, это реликтовое излучение молодой и горячей Вселенной, сильно остывшее в результате ее расширения.

4. Возраст Земли, метеоритов и самых старых звезд немногим меньше возраста Вселенной, вычисленного по скорости ее расширения. В соответствии с законом Хаббла Вселенная всюду расширяется с одинаковой скоростью, которую называют постоянной Хаббла Н

. По ней можно оценить возраст Вселенной как 1/
Н
. Современные измерения
Н
приводят к возрасту Вселенной ок. 20 млрд. лет. Исследования продуктов радиоактивного распада в метеоритах дают возраст ок. 10 млрд. лет, а самые старые звезды имеют возраст ок. 15 млрд. лет. До 1950 расстояния до галактик недооценивались, что приводило к завышенному значению
Н
и малому возрасту Вселенной, меньшему возраста Земли. Чтобы разрешить это противоречие, Г.Бонди, Т.Голд и Ф.Хойл в 1948 предложили стационарную космологическую модель, в которой возраст Вселенной бесконечен, а по мере ее расширения рождается новое вещество.

5. Во всей наблюдаемой Вселенной, от близких звезд до самых далеких галактик, на каждые 10 атомов водорода приходится 1 атом гелия. Кажется невероятным, чтобы всюду местные условия были столь одинаковы. Сильная сторона модели Большого взрыва как раз в том, что она предсказывает везде одинаковое соотношение между гелием и водородом.

6. В областях Вселенной, удаленных от нас в пространстве и во времени, больше активных галактик и квазаров, чем рядом с нами. Это указывает на эволюцию Вселенной и противоречит теории стационарной Вселенной.

Примечания

  1. [enc-dic.com/enc_sovet/Kosmogonija-28516/ Космогония]
    — статья из Большой советской энциклопедии
  2. 12
    genesismission.jpl.nasa.gov/educate/scimodule/Cosmogony/CosmogonyPDF/CosCosmolTT.pdf
  3. [lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/params/lcdm_mnu_wmap9_spt_act_snls3.cfm WMAP Cosmological Parameters] (англ.). NASA. Goddard Space Flight Center. Проверено 22 марта 2013. [www.webcitation.org/6FJ5GNppq Архивировано из первоисточника 22 марта 2013].
  4. [www.esa.int/For_Media/Press_Releases/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe N° 7-2013: PLANCK REVEALS AN ALMOST PERFECT UNIVERSE] (англ.)
  5. Planck Collaboration
    [arxiv.org/abs/1303.5076 Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters] (англ.) // ArXiv/astro-ph. — 2013. — Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2013arXiv1303.5076P 2013arXiv1303.5076P]. — arXiv:1303.5076.
  6. P. A. R. Ade et al
    . (Planck Collaboration) (22 March 2013). «[www.sciops.esa.int/index.php?project=PLANCK&page=Planck_Published_Papers Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results]».
    Astronomy and Astrophysics1303
    : 5062. arXiv:1303.5062. DOI:10.1051/0004-6361/201321529. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2013arXiv1303.5062P 2013arXiv1303.5062P].

Литература

  • Космогония / Б.Ю. Левин, С.Б. Пикельнер // Конда — Кун. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 251-254. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 13).
  • Рускол Е.Л.
    Космогония // Большая Российская энциклопедия / Отв. ред. С.Л. Кравец. — М. : БРЭ, 2010. — Т. 15. Конго — Крещение. — С. 431-433. — ISBN 978-5-85270-346-0.
  • Хромов Г.С.
    Планетарные туманности: Физика. Эволюция. Космогония. — М. : Наука, Глав. ред. физ.-мат. лит., 1985. — 296 с. — УДК [www.google.ru/search?q=удк+523.85.22&btnG=Искать+книги&tbm=bks&tbo=1&hl=ru 523.85.22(G)].

Определение слова «Космогония» по БСЭ:

Космогония (греч. kosmogonнa, от kуsmos — мир, Вселенная и gone, goneia — рождение) область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех входящих в неё тел — Солнца, планет (включая Землю), их спутников, астероидов (или малых планет), комет, метеоритов. Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. В современной К. широко используются законы физики и химии. Космогонические гипотезы 18-19 вв. относились главным образом к происхождению Солнечной системы. Лишь в 20 в. развитие наблюдательной и теоретической астрофизики и физики позволило начать серьёзное изучение происхождения и развития звёзд. В 60-х гг. 20 в. началось изучение происхождения и развития галактик, природа которых была выяснена только в 20-х гг. Процессы формирования и развития большинства космических тел и их систем протекают чрезвычайно медленно и занимают миллионы и миллиарды лет. Однако наблюдаются и быстрые изменения, вплоть до процессов взрывного характера. При изучении К. звёзд и галактик можно использовать результаты наблюдений многих сходных объектов, возникших в разное время и находящихся на разных стадиях развития. Однако, изучая К. Солнечной системы, приходится опираться только на данные о её структуре и о строении и составе образующих её тел. Очерк истории космогонических исследований. После общих идей о развитии небесных тел, высказанных ещё греческими философами 4-1 вв. до н. э. (Левкипп, Демокрит, Лукреций), наступил многовековой период господства теологии. Лишь в 17 в. Р. Декарт отбросил миф о сотворении мира и нарисовал картину образования всех небесных тел в результате вихревого движения мельчайших частиц материи. Фундамент научной планетной К. заложил И. Ньютон, который обратил внимание на закономерности движения планет. Открыв основные законы механики и закон всемирного тяготения, он пришёл к выводу, что устройство планетной системы не может быть результатом случайного стечения обстоятельств. В 1745 Ж. Бюффон высказал гипотезу, что планеты возникли из сгустков солнечного вещества, исторгнутых из Солнца ударом огромной кометы (в то время кометы считались массивными телами). В 1755 И. Кант опубликовал книгу «Всеобщая естественная история и теория неба…», в которой впервые дал космогоническое объяснение закономерностям движения планет (см. Канта гипотеза). В конце 18 в. В. Гершель, наблюдая небо в построенные им большие телескопы, открыл туманности овальной формы, обладающие различными степенями сгущения к центральному яркому ядру. Возникла гипотеза об образовании звёзд из туманностей путём их «сгущения». Опираясь на эти наблюдения Гершеля и на закономерности движения планет, П. Лаплас выдвинул гипотезу о происхождении Солнечной системы (см. Лапласа гипотеза), во многом сходную с гипотезой Канта. (Когда интересуются главным образом идеей естественного образования Солнечной системы из протяжённой рассеянной среды, часто говорят о единой гипотезе Канта — Лапласа.) Гипотеза Лапласа быстро завоевала признание и благодаря ей астрономия оказалась в числе наук, первыми внёсших идею развития в современное естествознание. Однако на протяжении 19 в. в гипотезе Лапласа выявлялись всё новые и новые трудности, преодолеть которые в то время не удалось. В частности, не удалось объяснить, почему современное Солнце вращается очень медленно, хотя ранее, во время своего сжатия, оно вращалось столь быстро, что происходило отделение вещества под действием центробежной силы. В конце 19 в. появилась гипотеза американских учёных Ф. Мультона и Т. Чемберлина, предполагавшая образование планет из мелких твёрдых частиц, названных ими «планетезималями». Они ошибочно считали, что обращающиеся вокруг Солнца планетезимали могли возникнуть путём застывания вещества, выброшенного Солнцем в виде огромных протуберанцев. (Такое образование планетезималей противоречит закону сохранения момента количества движения.) В то же время в планетезимальной гипотезе были правильно обрисованы многие черты процесса образования планет. В 20-30-х гг. 20 в. широкой известностью пользовалась гипотеза Дж. Джинса, считавшего, что планеты образовались из раскалённого вещества, вырванного из Солнца притяжением пролетевшей поблизости массивной звезды (см. Джинса гипотеза). Идея об образовании звёзд путём сгущения рассеянного туманного вещества сохранилась до нашего времени и разделяется большинством исследователей. После открытия механического эквивалента тепла была подсчитана энергия. освобождающаяся при сжатии звезды (Г. Гельмгольц, 1854. У. Томсон, 1862). Оказалось, что её хватило бы для поддержания излучения Солнца в течение 107-108 лет. В то время такой срок казался достаточным. Но позже изучение истории Земли показало, что Солнце излучает несравненно дольше. В начале 20 в. проблему источников энергии звёзд безуспешно пытались решить с помощью радиоактивных элементов, в то время лишь недавно открытых. Установление взаимосвязи массы и энергии, показавшее, что звёзды, излучая, теряют массу, привело к гипотезам о возможности аннигиляции вещества в недрах звёзд, т. е. превращения вещества в излучение. В этом случае превращение массивных звёзд в звёзды малой массы длилось бы 1013-1015 лет. Правильной оказалась гипотеза о трансмутации элементов, т. е. об образовании более сложных атомных ядер из простых, в первую очередь — гелия из водорода. В 1938-39 были выяснены конкретные ядерные реакции, могущие обеспечить излучение звёзд [К. Вейцзеккер (Германия), Х. Бете], и это явилось началом современного этапа развития звёздной К. В разработке К. галактик делаются лишь первые шаги. Проводится классификация галактик и их скоплений. Изучаются эволюционные изменения звёзд и газовой составляющей галактик, их химического состава и др. параметров. Изучается природа начальных возмущении, развитие которых привело к распаду расширяющегося газа Метагалактики на отдельные сгущения. Рассчитывается, как зависят морфологический тип и др. свойства галактик от массы и вращения этих первичных сгущений. Большое внимание привлекают компактные плотные ядра, имеющиеся у ряда галактик. Изучается природа мощного радиоизлучения, которым обладают некоторые галактики, и связь его с взрывными процессами в ядрах. Мощные взрывы, происходящие в квазарах и ядрах активных галактик — сейфертовских, N-галактик и др., — представляют собой существенные этапы эволюции галактик. К. развивается, опираясь на большое количество фактов, охватывающих самые различные свойства небесных тел. Планетная космогония. При выяснении вопроса, в каком состоянии находилось ранее вещество, ныне образующее планеты, важную роль играют закономерности движения планет — их обращение вокруг Солнца в одном направлении по почти круговым орбитам, лежащим почти в одной плоскости, — и деление планет на 2 группы, отличающиеся по массе и составу,- группу близких к Солнцу планет земного типа и группу далёких от Солнца планет-гигантов. При выяснении вопроса о том, откуда взялось около Солнца допланетное вещество, важную роль играет проблема распределения момента количества движения (МКД) между Солнцем и планетами: почему всего 2% общего МКД всей Солнечной системы заключено в осевом вращении Солнца, а 98% приходится на орбитальное движение планет, суммарная масса которых в 750 раз меньше массы Солнца? В 40-х гг. 20 в., после крушения гипотезы Джинса, планетная К. вернулась к классическим идеям Канта и Лапласа об образовании планет из рассеянного вещества (см. Шмидта гипотеза). В настоящее время (70-е гг. 20 в.) является общепризнанным, что большинство планет аккумулировалось из твёрдого, а Юпитер и Сатурн также и из газового вещества, По-видимому, существовавшее вблизи экваториальной плоскости Солнца газово-пылевое облако простиралось до современных границ Солнечной системы. Исходя из господствующих представлений об образовании Солнца из сжимающейся и вращающейся туманности, большинство астрономов считает, что протопланетное облако той или иной массы отделилось под действием центробежной силы от этой туманности на заключительной стадии её сжатия [Ф. Хойл (Великобритания), А. Камерон (США), Э. Шацман (Франция)]. Но, в отличие от Лапласа, рассматривавшего это отделение чисто механически, сейчас учитываются эффекты, связанные с наличием магнитного поля и корпускулярного излучения Солнца, Именно это позволило объяснить распределение МКД между Солнцем и планетами в рамках гипотез о совместном образовании Солнца и протопланетного облака. Наряду с этими гипотезами высказывались гипотезы о захвате вещества уже сформировавшимся Солнцем (О. Ю. Шмидт, Х. Альфвен). Если протопланетное облако было первоначально горячим и состояло только из газов, то твёрдые пылинки образовались в ходе его охлаждения. Сначала конденсировались наименее летучие вещества, в том числе силикаты и железо, а затем — всё более и более летучие. Внутренняя зона протопланетного облака прогревалась Солнцем и там могли образоваться только нелетучие, в основном каменистые пылинки, тогда как в холодной внешней зоне конденсировались также и летучие вещества. Хотя присутствие пыли делало облако непрозрачным, что способствовало очень низкой температуре внешней зоны, наиболее летучие вещества — водород и гелий — не могли конденсироваться даже там. Если же протопланетное облако первоначально было холодным и пылинки состояли в основном из летучих веществ, то они могли сохраниться во внешней холодной зоне облака, тогда как во внутренней зоне летучие вещества испарялись, оставляя лишь небольшие каменистые остатки. В космическом (солнечном) веществе летучих веществ много больше, чем нелетучих. Поэтому должно было возникнуть огромное различие не только в составе, но и в общем количестве пылевого вещества во внутренних и внешних зонах. В дальнейшем эти зональные различия привели к различиям в составе и массах планет земной группы и планет-гигантов. Протекание процесса конденсации (или испарения) пылинок в зоне астероидов пытаются обнаружить путём тщательного анализа метеоритов, которые являются обломками астероидов и в некоторых случаях могут служить образцами допланетного вещества, мало изменившихся при последующих процессах. Некоторые исследователи видят в результатах такого анализа указания на то, что конденсация пылинок и их аккумуляция в крупные тела протекали параллельно. Однако это не удаётся согласовать с результатами теоретических расчётов, указывающими на то, что длительность аккумуляции должна была в сотни или тысячи раз превосходить длительность остывания и конденсации. Образование планет из протопланетного облака наиболее полно исследовано О. Ю. Шмидтом и его сотрудниками и сторонниками. Процесс можно условно разделить на 2 этапа. На первом этапе длившемся, вероятно, менее 106 лет из пылевой компоненты облака образовалось множество «промежуточных» тел размером в сотни км. На втором этапе длительностью около 108 лет из роя «промежуточных» тел и их обломков аккумулировались планеты. (У наиболее далёких планет — Урана, Нептуна и Плутона, вещество которых было рассеяно по огромным кольцевым зонам, второй этап мог длиться около 109 лет.) Самые крупные планеты — Юпитер и Сатурн — на основной стадии аккумуляции вбирали в себя не только твёрдые тела, но и газы. Разные гипотетические варианты процесса образования облака ведут к разным вариантам протекания первого этапа. «Промежуточные» тела должны были образоваться либо в результате собирания пыли в тонкий диск и распада этого диска на сгущения, либо в результате коагуляции пылинок, т. е. их «слипания». Протекание аккумуляции планет из роя «промежуточных» тел практически не зависит от механизма их образования. Сперва они двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом и вычерпывая окружающее рассеянное вещество — остатки «первичной» пыли и обломки, образовавшиеся, когда «промежуточные» тела сталкивались с большими относительными скоростями. Гравитационное взаимодействие «промежуточных» тел, усиливающееся по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты, увеличивая средний эксцентриситет и средний наклон к центральной плоскости. Те из «промежуточных» тел, которые вырвались вперед в процессе роста, оказались зародышами будущих планет. При объединении многих тел в планеты произошло усреднение индивидуальных свойств движения отдельных объединяющихся тел, и потому орбиты планет получились почти круговыми и компланарными. Анализ процесса аккумуляции планет из роя твёрдых тел позволил О. Ю. Шмидту указать путь к объяснению происхождения прямого вращения планет и закона планетных расстояний. Рост планет земной группы прекратился тогда, когда они вобрали в себя практически всё твёрдое вещество, имевшееся в районе их орбит (только у Марса часть вещества из его «зоны питания», вероятно, была поглощена массивным Юпитером). Но у планет-гигантов рост прекратился тогда, когда они действием своего притяжения выбросили из зоны своего формирования все «промежуточные» тела и их обломки, а также газы (в рассеянии последних важную роль могло сыграть интенсивное корпускулярное излучение молодого Солнца). Неупругие столкновения тел, происходившие в окрестностях растущих планет, приводили к тому, что часть тел переходила на спутниковые орбиты. В результате вокруг планет возникали рои твёрдых тел и частиц. Из них аккумулировались спутники планет. Луна, вероятно, аккумулировалась из околоземного роя на расстоянии около 10 земных радиусов, а затем отодвинулась на современное расстояние от Земли в результате приливного взаимодействия с Землёй. Существуют и др. гипотезы происхождения Луны: гипотеза Дж. Дарвина, согласно которой Луна отделилась от Земли, и гипотеза о захвате Землёй Луны, образовавшейся на орбите, близкой к земной. Радиус орбиты Луны после захвата был мал, а потом увеличился, как и в упомянутой выше гипотезе. Возможность плавного отделения Луны от Земли, предполагавшаяся Дарвином, опровергнута работами А. М. Ляпунова и Э. Картана. У Юпитера и Сатурна из около планетных роев аккумулировались системы спутников, движущихся в направлении вращения планет по круговым орбитам, лежащим в экваториальной плоскости планеты. Эти системы спутников подобны Солнечной системе. Те спутники Юпитера, Сатурна и Нептуна, которые обладают обратным движением, были, вероятно) захвачены из числа «промежуточных» тел. Остатками этих тел и их обломков являются современные астероиды (каменистые тела внутренней зоны) и ядра комет (ледяные тела внешней зоны). Столкновения астероидов друг с другом ведут к их дроблению. Как показывает изучение метеоритов, структура некоторых из них изменена под действием высокого давления (до сотен килобар), возникающего при столкновениях. Содержание в метеоритах короткоживущих изотопов, возникающих под действием космических лучей, показывает, что дробления, породившие эти метеориты, произошли 107-108 лет назад. Ледяные ядра комет образуют облако вокруг планетной системы, простирающееся до 100-150 тыс.а. е. от Солнца. Там при низкой температуре льды сохраняются неограниченно долго. Под действием звёздных, а потом и планетных возмущений отдельные ядра переходят на меньшие орбиты и превращаются в короткопериодические кометы. Часто приближаясь к Солнцу, они испаряются и разрушаются за несколько десятков или сотен оборотов. Измерения радиоактивных изотопов и продуктов их распада показывают, что возрасты древнейших метеоритов составляют 4,7 млрд. лет. Поскольку астероиды, являющиеся родительными телами метеоритов, быстро аккумулировались в самом начале образования Солнечной системы, этот возраст принимается за возраст всей Солнечной системы. Измерение возраста лунных образцов показывает, что Луна образовалась в ту же эпоху, что и Земля. Излияния тёмных лав, заполнивших впадины лунных «морей», произошли на миллиард лет позже (3,1-3,6 млрд. лет назад). При аккумуляции планет происходил их разогрев, но у планет земной группы средняя температура поверхности определялась в основном нагревом от Солнца с влиянием парникового эффекта. Из более глубоких слоев тепло выходит медленно. Достаточно было остатка в 3-4%, чтобы нагреть недра Земли и Венеры до 1000-1500°C, а недра планет-гигантов до десятков тысяч градусов. Начальный разогрев Земли и Луны был связан как с выделением гравитационной энергии при их сжатии, так, вероятно, и с приливными деформациями этих двух первоначально близких тел. Дальнейшая эволюция их и др. планет земной группы определялась в основном накоплением тепла, выделившегося при медленном распаде радиоактивных элементов — урана, тория и др.,-имеющихся в ничтожно малых количествах во всех горных породах. Разогрев и частичное расплавление недр этих планет привело к выплавлению коры и выделению газов и паров. Последние у планет малой массы (Меркурий, Марс, Луна) полностью или в значительной мере рассеялись в пространство, а у более массивных планет в основном сохранились, образовав атмосферу и гидросферу (Земля) либо только атмосферу (Венера). Лит.: Вопросы космогонии, т. 1-10, М., 1952-64. Шмидт О. Ю., Четыре лекции о теории происхождения Земли, 3 изд., М., 1957. Левин Б. Ю. Происхождение Земли. «Изв. АН СССР Физика Земли», 1972, № 7. Сафронов В. С., Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет, М., 1969. Symposium of the origine of the Solar system. Nicce, april 1972, P., 1972. Б. Ю. Левин. Звёздная космогония. Проблемы происхождения и эволюции звёзд, а также звёздных систем изучаются в разделе К., называемой звёздной К. В ходе эволюции звезда проходит стадии, которые определяются изменениями условий механического и теплового равновесия в её недрах (см. Звёзды). В результате ядерных реакций превращения водорода в гелий (которые служат источником энергии звёзд главной последовательности на Герцшпрунга-Ресселла диаграмме (См. Герцшпрунга — Ресселла диаграмма) и части звёзд-гигантов) постепенно изменяется химический состав ядра звезды, причём средний молекулярный вес газа увеличивается, ядро уплотняется и разогревается. Исследования показывают, что это сопровождается увеличением светимости и радиуса звезды. На диаграмме Герцшпрунга-Ресселла звезда, в начале эволюции располагавшаяся на главной последовательности, приподнимается над ней. По мере дальнейшего выгорания водорода у звёзд малой массы образуется ядро с плотностью, в сотни тыс. раз большей плотности воды, и температурой свыше 107 К. Газ при такой плотности оказывается вырожденным (см. Вырожденный газ). В ядре звезды водорода уже нет, вследствие чего ядерные реакции идут только в оболочке ядра, где температура достаточно высока и имеется водород. Звезда вздувается, на этой стадии её радиус в десятки раз больше, чем тот, который звезда имела на главной последовательности. светимость также сильно увеличивается, и звезда превращается в гиганта. Точка, соответствующая звезде на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла, вследствие эволюции звезды перемещается вправо вверх. Постепенно оболочка, расширяясь, становится прозрачной, и сквозь неё видно горячее ядро. Ультрафиолетовое излучение ядра заставляет газ оболочки светиться, из звезды-гиганта образуется планетарная туманность. После остывания ядра звезда превращается в белый карлик, который не имеет источников энергии и медленно остывает в течение миллиардов лет. У звёзд, имеющих на начальной стадии несколько большую массу, эволюционные изменения протекают иначе. У таких звёзд температура ядра повышается до 120-140 млн. градусов и начинается реакция превращения гелия в углерод. при ещё более высоких температурах синтезируются и более тяжёлые ядра. Вследствие мощного выделения энергии ядро звезды расширяется. Соответствующая точка на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла сложным образом движется между ветвью гигантов и левой частью главной последовательности. Сбросив около половины массы, звезда также превращается в белый карлик. Ещё более массивные звёзды (до 2 масс Солнца) скачком переходят от главной последовательности в область красных сверхгигантов. В их ядрах образуются всё более тяжёлые элементы, вплоть до наиболее плотно упакованного ядра атома железа. При дальнейшем повышении температуры ядра железа превращаются в ядра др. элементов, но при этом энергия уже не выделяется, а поглощается, и ядро звезды не нагревается при сжатии. Давление вырожденного газа не может уравновесить вес ядра, если его масса больше 1,4 массы Солнца, и оно продолжает сжиматься до тех пор, пока плотность вещества в нём не будет того же порядка, что и плотность атомных ядер. В это время под действием огромного давления электроны объединяются с ядрами, образуя нейтроны. Такими нейтронными звёздами, имеющими радиус около 10 км, являются Пульсары. Часть гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, передаётся оболочке, которая выбрасывается со скоростью несколько тыс.км/сек. происходит вспышка сверхновой звезды II типа. Сверхновые звёзды I типа образуются в конце эволюции звёзд меньшей массы. Если масса ядра звезды превышает 2 массы Солнца, то сжатие не останавливается даже при ядерной плотности и происходит с увеличивающейся скоростью. Когда скорость падения вещества к центру звезды приближается к скорости света, звезда, в силу эффектов теории относительности, как бы застывает, перестаёт излучать (см. Коллапс гравитационный). Обнаружить такую коллапсировавшую звезду можно только по её гравитации или по излучению падающего на неё газа. Время эволюции звёзд существенно зависит от их массы. Для Солнца оно составляет 1010 лет, для звёзд спектрального класса О — несколько млн. лет (у таких звёзд запасы водорода быстро истощаются). Поэтому все наблюдаемые горячие звёзды — молодые, недавно образовавшиеся. Концентрация молодых звёзд в скопления и ассоциации показывает, что звёзды образуются группами. Связь этих групп с межзвёздной средой, в частности с тёмной полосой сжатого газа на кромке спиральных ветвей, и ряд др. фактов привели к представлению, что звёзды формируются при сжатии и дроблении больших газово-пылевых облаков на отдельные сгустки, которые продолжают сжиматься под действием собственного тяготения. На начальной стадии эволюции (до момента прихода на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга — Ресселла) звезда светит за счёт энергии гравитационного сжатия. В это время точки, соответствующие звёздам, находятся на диаграмме выше и правее своего будущего положения на главной последовательности. Типичными представителями молодых звёзд средней массы, ещё не вполне сжавшимися, являются звёзды типа Т Тельца. Звёзды очень малой массы сжимаются миллиарды лет. представителями таких сжимающихся звёзд являются вспыхивающие звёзды типа UV Кита. При образовании звёзд большую роль играет магнитное поле. Под действием сил гравитации межзвёздный газ скользит вдоль силовых линий, собирается с большого расстояния в плотные комплексы. Когда масса комплекса становится достаточно большой, он сжимается и поперёк силовых линий. При сжатии комплекса его вращение ускоряется. Дальнейшее сжатие становится возможным только при условии передачи части МКД окружающему газу. Это осуществляется вследствие закручивания силовых линий, натяжение которых передаёт вращение во внешнюю среду. Галактическая космогония. Звёзды разных типов составляют в Галактике определенные подсистемы, которые образовались на различных стадиях формирования Галактики (см. Звёздные подсистемы). Сначала Галактика была протяжённым медленно вращающимся газовым облаком. Газ сжимался к центру. в процессе этого сжатия из него формировались звёздные скопления, большая часть которых позже рассеялась. Звезды, образовавшиеся в это время, движутся по очень вытянутым орбитам и заполняют слабо сплюснутый сфероид — тот объём, в котором ранее был газ. Эти звёзды входят в звёздные подсистемы, относящиеся к сферической составляющей Галактики. В отличие от звёзд, которые движутся практически без трения, газ теряет кинетическую энергию хаотических движений и сжимается. Радиус сфероида уменьшается, он ускоряет своё вращение, пока центробежная сила не уравновесит тяготение на экваторе. После этого сжатие происходит главным образом к экваториальной плоскости. На этой стадии образовались подсистемы, относящиеся к промежуточной составляющей Галактики. После образования подсистем плоской составляющей газ уже не сжимался. он удерживался не столько движениями, сколько давлением магнитного поля. Звёзды, образовавшиеся из газа на этой стадии, входят в подсистемы плоской составляющей. Горячие звёзды и скопления, в состав которых они входят, — молодые, они входят также в плоскую составляющую. В других составляющих Галактики массивных звёзд нет, их эволюция уже закончилась. Различаются и скопления в разных составляющих. В плоских они содержат по нескольку сотен или тысяч звёзд и называются рассеянными, в сферических — десятки и сотни тысяч звёзд и называются по их виду шаровыми скоплениями. В плоских составляющих звёзды движутся в среднем по орбитам, близким к круговым, и колеблются относительно галактической плоскости. В промежуточных они движутся по более вытянутым орбитам, а в сферических составляющих плоскости вытянутых орбит ориентированы почти хаотически. Чем толще подсистема, тем больше дисперсия скоростей звёзд перпендикулярно плоскости. Помимо возрастных и кинематических различий, подсистемы различаются и по химическому составу звёзд. В подсистемах промежуточных составляющих содержание тяжёлых элементов по отношению к водороду и гелию в несколько раз меньше, чем в плоских, а в сферических оно меньше в десятки и даже сотни раз, причём чем старше группа звёзд и чем больше её среднее расстояние от плоскости, тем меньше содержание тяжёлых элементов. Эта особенность объясняется тем, что тяжёлые элементы образуются внутри звёзд при ядерных реакциях и при взрывах сверхновых. Вместе с оболочками сверхновых и со звёздным ветром тяжёлые элементы попадают в межзвёздную среду, и следующее поколение звёзд образуется из газа, уже обогащенного этими элементами. Гелий тоже образуется при ядерных реакциях, но основная часть его образовалась, по-видимому, на дозвёздной стадии эволюции Вселенной. Различие химического состава влияет на спектр и на внутреннее строение звёзд. В частности, субкарлики — это тоже звёзды главной последовательности, но в сферических и промежуточных подсистемах они не совпадают с главной последовательностью из-за отличия химического состава, искажающего их цвет. Звёзды и межзвёздная среда представляют собой 2 фазы эволюции вещества галактик. Со временем межзвёздная среда истощится, в Галактике исчезнут молодые звёзды, большая часть массы будет сосредоточена в звёздах малой массы, которые эволюционируют медленно, а также в остатках звёзд: в белых карликах, нейтронных звёздах и более массивных остатках, находящихся в состоянии коллапса. В изложенной концепции существенно, что как сами звёзды, так и галактики образовывались в результате конденсации первоначально диффузного газа. Эта концепция вытекает из огромного количества фактов, в частности из упомянутого различия подсистем. Действительно, более молодые звёзды включают в большом количестве те элементы, которые рассеиваются в межзвёздной среде при взрывах сверхновых. Форма подсистем разных возрастов показывает, что вещество, из которого образовались звёзды, уплощалось. но уплощаться может только диффузная среда, т. к. плотные тела движутся почти без трения. С помощью радиоастрономических наблюдений были обнаружены компактные области, окруженные плотным холодным газом. Это явление может быть интерпретировано как результат образования горячей звезды в центре холодного плотного сгустка. В. А. Амбарцумян выдвинул другую космогоническую концепцию, основанную на том факте, что в объектах самых разных масштабов — от звёзд-карликов до ядер галактик — наблюдаются взрывы, проявления нестационарности, а также на предполагаемом распаде некоторых звёздных систем и скоплений галактик. Согласно этой концепции, в ядрах галактик содержится сверхплотное «дозвёздное» вещество, которое и служит материалом для образования галактик. Входящие в состав галактик Звёздные ассоциации также образуются из «осколков» этого вещества. наблюдаемые на поверхности звёзд-карликов взрывы объясняются также распадом «дозвёздного» вещества. Скопления галактик также предполагаются относительно молодыми (в астрономическом смысле этого слова), образовавшимися из «дозвёздного» вещества. Свойства «дозвёздного» вещества ещё неизвестны. Однако в концепции В. А. Амбарцумяна предполагается, что для этого вещества фундаментальные законы современной физики могут оказаться несправедливыми. Лит.: Шварцшильд М., Строение и эволюция звезд, пер. с англ., М., 1961. Франк-Каменецкий Д. А., Физические процессы внутри звезд, М., 1959. Каплан С. А., Физика звезд, 2 изд., М., 1970. Проблемы современной космогонии, под ред. В. А. Амбарцумяна, 2 изд., М., 1972. С. Б. Пикельнер.

Ссылки

  • Gregory A.
    Ancient Greek Cosmogony. — London: Duckworth, 2007.
: неверное или отсутствующее изображениеДля улучшения этой статьи желательно:
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)
  • Добавить иллюстрации.К:Википедия:Статьи без изображений (тип: не указан)
  • Проверить достоверность указанной в статье информации.

Горячий Большой взрыв.

Согласно космологической модели Фридмана – Леметра, Вселенная возникла в момент Большого взрыва – ок. 20 млрд. лет назад, и ее расширение продолжается до сих пор, постепенно замедляясь. В первое мгновение взрыва материя Вселенной имела бесконечные плотность и температуру; такое состояние называют сингулярностью.

Согласно общей теории относительности, гравитация не является реальной силой, а есть искривление пространства-времени: чем больше плотность материи, тем сильнее искривление. В момент начальной сингулярности искривление тоже было бесконечным. Можно выразить бесконечную кривизну пространства-времени другими словами, сказав, что в начальный момент материя и пространство одновременно взорвались везде во Вселенной. По мере увеличения объема пространства расширяющейся Вселенной плотность материи в ней падает. С.Хокинг и Р.Пенроуз доказали, что в прошлом непременно было сингулярное состояние, если общая теория относительности применима для описания физических процессов в очень ранней Вселенной.

Чтобы избежать катастрофической сингулярности в прошлом, требуется существенно изменить физику, например, предположив возможность самопроизвольного непрерывного рождения материи, как в теории стационарной Вселенной. Но астрономические наблюдения не дают для этого никаких оснований.

Чем более ранние события мы рассматриваем, тем меньше был их пространственный масштаб; по мере приближения к началу расширения горизонт наблюдателя сжимается (рис. 1). В самые первые мгновения масштаб так мал, что мы уже не в праве применять общую теорию относительности: для описания явлений в столь малых масштабах требуется квантовая механика. Но квантовой теории гравитации пока не существует, поэтому никто не знает, как развивались события до момента 10–43 с, называемого планковским временем

(в честь отца квантовой теории). В тот момент плотность материи достигала невероятного значения 1090 кг/см3, которое нельзя сравнить не только с плотностью окружающих нас тел (менее 10 г/см3), но даже с плотностью атомного ядра (ок. 1012 кг/см3) – наибольшей плотностью, доступной в лаборатории. Поэтому для современной физики началом расширения Вселенной служит планковское время.

Вот при таких условиях немыслимо высокой температуры и плотности состоялось рождение Вселенной. Причем это могло быть рождением в прямом смысле: некоторые космологи (скажем, Я.Б.Зельдович в СССР и Л.Паркер в США) считали, что частицы и гамма-фотоны были рождены в ту эпоху гравитационным полем. С точки зрения физики, этот процесс мог состояться, если сингулярность была анизотропной, т.е. гравитационное поле было неоднородным. В этом случае приливные гравитационные силы могли «вытащить» из вакуума реальные частицы, создав таким образом вещество Вселенной.

Изучая процессы, происходившие сразу после Большого взрыва, мы понимаем, что наши физические теории еще весьма несовершенны. Тепловая эволюция ранней Вселенной зависит от рождения массивных элементарных частиц – адронов, о которых ядерная физика знает еще мало. Многие из этих частиц нестабильны и короткоживущи. Швейцарский физик Р.Хагедорн считает, что может существовать великое множество адронов возрастающих масс, которые в изобилии могли формироваться при температуре порядка 1012 К, когда гигантская плотность излучения приводила к рождению адронных пар, состоящих из частицы и античастицы. Этот процесс должен был бы ограничить рост температуры в прошлом.

Согласно другой точке зрения, количество типов массивных элементарных частиц ограничено, поэтому температура и плотность в период адронной эры должны были достигать бесконечных значений. В принципе это можно было бы проверить: если бы составляющие адронов – кварки – были стабильными частицами, то некоторое количество кварков и антикварков должно было сохраниться от той горячей эпохи. Но поиск кварков оказался тщетным; скорее всего, они нестабильны.

После первой миллисекунды расширения Вселенной сильное (ядерное) взаимодействие перестало играть в ней определяющую роль: температура снизилась настолько, что атомные ядра перестали разрушаться. Дальнейшие физические процессы определялись слабым взаимодействием, ответственным за рождение легких частиц – лептонов (т.е. электронов, позитронов, мезонов и нейтрино) под действием теплового излучения. Когда в ходе расширения температура излучения понизилась примерно до 1010 К, лептонные пары перестали рождаться, почти все позитроны и электроны аннигилировали; остались лишь нейтрино и антинейтрино, фотоны и немного сохранившихся с предшествующей эпохи протонов и нейтронов. Так завершилась лептонная эра.

Следующая фаза расширения – фотонная эра – характеризуется абсолютным преобладанием теплового излучения. На каждый сохранившийся протон или электрон приходится по миллиарду фотонов. Вначале это были гамма-кванты, но по мере расширения Вселенной они теряли энергию и становились рентгеновскими, ультрафиолетовыми, оптическими, инфракрасными и, наконец, сейчас стали радиоквантами, которые мы принимаем как чернотельное фоновое (реликтовое) радиоизлучение.

Отрывок, характеризующий Космогония

Услыхав этот равнодушный голос, Ростов испугался того, что он делал; мысль встретить всякую минуту государя так соблазнительна и оттого так страшна была для него, что он готов был бежать, но камер фурьер, встретивший его, отворил ему дверь в дежурную и Ростов вошел. Невысокий полный человек лет 30, в белых панталонах, ботфортах и в одной, видно только что надетой, батистовой рубашке, стоял в этой комнате; камердинер застегивал ему сзади шитые шелком прекрасные новые помочи, которые почему то заметил Ростов. Человек этот разговаривал с кем то бывшим в другой комнате. – Bien faite et la beaute du diable, [Хорошо сложена и красота молодости,] – говорил этот человек и увидав Ростова перестал говорить и нахмурился. – Что вам угодно? Просьба?… – Qu’est ce que c’est? [Что это?] – спросил кто то из другой комнаты. – Encore un petitionnaire, [Еще один проситель,] – отвечал человек в помочах. – Скажите ему, что после. Сейчас выйдет, надо ехать. – После, после, завтра. Поздно… Ростов повернулся и хотел выйти, но человек в помочах остановил его. – От кого? Вы кто? – От майора Денисова, – отвечал Ростов. – Вы кто? офицер? – Поручик, граф Ростов. – Какая смелость! По команде подайте. А сами идите, идите… – И он стал надевать подаваемый камердинером мундир. Ростов вышел опять в сени и заметил, что на крыльце было уже много офицеров и генералов в полной парадной форме, мимо которых ему надо было пройти. Проклиная свою смелость, замирая от мысли, что всякую минуту он может встретить государя и при нем быть осрамлен и выслан под арест, понимая вполне всю неприличность своего поступка и раскаиваясь в нем, Ростов, опустив глаза, пробирался вон из дома, окруженного толпой блестящей свиты, когда чей то знакомый голос окликнул его и чья то рука остановила его. – Вы, батюшка, что тут делаете во фраке? – спросил его басистый голос. Это был кавалерийский генерал, в эту кампанию заслуживший особенную милость государя, бывший начальник дивизии, в которой служил Ростов. Ростов испуганно начал оправдываться, но увидав добродушно шутливое лицо генерала, отойдя к стороне, взволнованным голосом передал ему всё дело, прося заступиться за известного генералу Денисова. Генерал выслушав Ростова серьезно покачал головой. – Жалко, жалко молодца; давай письмо. Едва Ростов успел передать письмо и рассказать всё дело Денисова, как с лестницы застучали быстрые шаги со шпорами и генерал, отойдя от него, подвинулся к крыльцу. Господа свиты государя сбежали с лестницы и пошли к лошадям. Берейтор Эне, тот самый, который был в Аустерлице, подвел лошадь государя, и на лестнице послышался легкий скрип шагов, которые сейчас узнал Ростов. Забыв опасность быть узнанным, Ростов подвинулся с несколькими любопытными из жителей к самому крыльцу и опять, после двух лет, он увидал те же обожаемые им черты, то же лицо, тот же взгляд, ту же походку, то же соединение величия и кротости… И чувство восторга и любви к государю с прежнею силою воскресло в душе Ростова. Государь в Преображенском мундире, в белых лосинах и высоких ботфортах, с звездой, которую не знал Ростов (это была legion d’honneur) [звезда почетного легиона] вышел на крыльцо, держа шляпу под рукой и надевая перчатку. Он остановился, оглядываясь и всё освещая вокруг себя своим взглядом. Кое кому из генералов он сказал несколько слов. Он узнал тоже бывшего начальника дивизии Ростова, улыбнулся ему и подозвал его к себе. Вся свита отступила, и Ростов видел, как генерал этот что то довольно долго говорил государю. Государь сказал ему несколько слов и сделал шаг, чтобы подойти к лошади. Опять толпа свиты и толпа улицы, в которой был Ростов, придвинулись к государю. Остановившись у лошади и взявшись рукою за седло, государь обратился к кавалерийскому генералу и сказал громко, очевидно с желанием, чтобы все слышали его. – Не могу, генерал, и потому не могу, что закон сильнее меня, – сказал государь и занес ногу в стремя. Генерал почтительно наклонил голову, государь сел и поехал галопом по улице. Ростов, не помня себя от восторга, с толпою побежал за ним. На площади куда поехал государь, стояли лицом к лицу справа батальон преображенцев, слева батальон французской гвардии в медвежьих шапках. В то время как государь подъезжал к одному флангу баталионов, сделавших на караул, к противоположному флангу подскакивала другая толпа всадников и впереди их Ростов узнал Наполеона. Это не мог быть никто другой. Он ехал галопом в маленькой шляпе, с Андреевской лентой через плечо, в раскрытом над белым камзолом синем мундире, на необыкновенно породистой арабской серой лошади, на малиновом, золотом шитом, чепраке. Подъехав к Александру, он приподнял шляпу и при этом движении кавалерийский глаз Ростова не мог не заметить, что Наполеон дурно и не твердо сидел на лошади. Батальоны закричали: Ура и Vive l’Empereur! [Да здравствует Император!] Наполеон что то сказал Александру. Оба императора слезли с лошадей и взяли друг друга за руки. На лице Наполеона была неприятно притворная улыбка. Александр с ласковым выражением что то говорил ему. Ростов не спуская глаз, несмотря на топтание лошадьми французских жандармов, осаживавших толпу, следил за каждым движением императора Александра и Бонапарте. Его, как неожиданность, поразило то, что Александр держал себя как равный с Бонапарте, и что Бонапарте совершенно свободно, как будто эта близость с государем естественна и привычна ему, как равный, обращался с русским царем. Александр и Наполеон с длинным хвостом свиты подошли к правому флангу Преображенского батальона, прямо на толпу, которая стояла тут. Толпа очутилась неожиданно так близко к императорам, что Ростову, стоявшему в передних рядах ее, стало страшно, как бы его не узнали. – Sire, je vous demande la permission de donner la legion d’honneur au plus brave de vos soldats, [Государь, я прошу у вас позволенья дать орден Почетного легиона храбрейшему из ваших солдат,] – сказал резкий, точный голос, договаривающий каждую букву. Это говорил малый ростом Бонапарте, снизу прямо глядя в глаза Александру. Александр внимательно слушал то, что ему говорили, и наклонив голову, приятно улыбнулся. – A celui qui s’est le plus vaillament conduit dans cette derieniere guerre, [Тому, кто храбрее всех показал себя во время войны,] – прибавил Наполеон, отчеканивая каждый слог, с возмутительным для Ростова спокойствием и уверенностью оглядывая ряды русских, вытянувшихся перед ним солдат, всё держащих на караул и неподвижно глядящих в лицо своего императора. – Votre majeste me permettra t elle de demander l’avis du colonel? [Ваше Величество позволит ли мне спросить мнение полковника?] – сказал Александр и сделал несколько поспешных шагов к князю Козловскому, командиру батальона. Бонапарте стал между тем снимать перчатку с белой, маленькой руки и разорвав ее, бросил. Адъютант, сзади торопливо бросившись вперед, поднял ее. – Кому дать? – не громко, по русски спросил император Александр у Козловского. – Кому прикажете, ваше величество? – Государь недовольно поморщился и, оглянувшись, сказал: – Да ведь надобно же отвечать ему. Козловский с решительным видом оглянулся на ряды и в этом взгляде захватил и Ростова. «Уж не меня ли?» подумал Ростов. – Лазарев! – нахмурившись прокомандовал полковник; и первый по ранжиру солдат, Лазарев, бойко вышел вперед. – Куда же ты? Тут стой! – зашептали голоса на Лазарева, не знавшего куда ему итти. Лазарев остановился, испуганно покосившись на полковника, и лицо его дрогнуло, как это бывает с солдатами, вызываемыми перед фронт.

Значение слова космогония

космогония
(греч. kosmogonia, от kosmos — мир, Вселенная и gone, goneia — рождение), область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех входящих в неё тел — Солнца, планет (включая Землю), их спутников, астероидов (или малых планет), комет, метеоритов. Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. В современной К. широко используются законы физики и химии. Космогонические гипотезы 18-19 вв. относились главным образом к происхождению Солнечной системы. Лишь в 20 в. развитие наблюдательной и теоретической астрофизики и физики позволило начать серьёзное изучение происхождения и развития звёзд. В 60-х гг. 20 в. началось изучение происхождения и развития галактик, природа которых была выяснена только в 20-х гг. Процессы формирования и развития большинства космических тел и их систем протекают чрезвычайно медленно и занимают миллионы и миллиарды лет. Однако наблюдаются и быстрые изменения, вплоть до процессов взрывного характера. При изучении К. звёзд и галактик можно использовать результаты наблюдений многих сходных объектов, возникших в разное время и находящихся на разных стадиях развития. Однако, изучая К. Солнечной системы, приходится опираться только на данные о её структуре и о строении и составе образующих её тел. Очерк истории космогонических исследований. После общих идей о развитии небесных тел, высказанных ещё греческими философами 4-1 вв. до н. э. (Левкипп, Демокрит, Лукреций), наступил многовековой период господства теологии. Лишь в 17 в. Р. Декарт отбросил миф о сотворении мира и нарисовал картину образования всех небесных тел в результате вихревого движения мельчайших частиц материи. Фундамент научной планетной К. заложил И. Ньютон , который обратил внимание на закономерности движения планет. Открыв основные законы механики и закон всемирного тяготения, он пришёл к выводу, что устройство планетной системы не может быть результатом случайного стечения обстоятельств. В 1745 Ж. Бюффон высказал гипотезу, что планеты возникли из сгустков солнечного вещества, исторгнутых из Солнца ударом огромной кометы (в то время кометы считались массивными телами). В 1755 И. Кант опубликовал книгу ‘Всеобщая естественная история и теория неба…’, в которой впервые дал космогоническое объяснение закономерностям движения планет (см. Канта гипотеза ) . В конце 18 в. В. Гершель , наблюдая небо в построенные им большие телескопы, открыл туманности овальной формы, обладающие различными степенями сгущения к центральному яркому ядру. Возникла гипотеза об образовании звёзд из туманностей путём их ‘сгущения’. Опираясь на эти наблюдения Гершеля и на закономерности движения планет, П. Лаплас выдвинул гипотезу о происхождении Солнечной системы (см. Лапласа гипотеза ) , во многом сходную с гипотезой Канта. (Когда интересуются главным образом идеей естественного образования Солнечной системы из протяжённой рассеянной среды, часто говорят о единой гипотезе Канта — Лапласа.) Гипотеза Лапласа быстро завоевала признание и благодаря ей астрономия оказалась в числе наук, первыми внёсших идею развития в современное естествознание. Однако на протяжении 19 в. в гипотезе Лапласа выявлялись всё новые и новые трудности, преодолеть которые в то время не удалось. В частности, не удалось объяснить, почему современное Солнце вращается очень медленно, хотя ранее, во время своего сжатия, оно вращалось столь быстро, что происходило отделение вещества под действием центробежной силы. В конце 19 в. появилась гипотеза американских учёных Ф. Мультона и Т. Чемберлина, предполагавшая образование планет из мелких твёрдых частиц, названных ими ‘планетезималями’. Они ошибочно считали, что обращающиеся вокруг Солнца планетезимали могли возникнуть путём застывания вещества, выброшенного Солнцем в виде огромных протуберанцев. (Такое образование планетезималей противоречит закону сохранения момента количества движения.) В то же время в планетезимальной гипотезе были правильно обрисованы многие черты процесса образования планет. В 20-30-х гг. 20 в. широкой известностью пользовалась гипотеза Дж. Джинса , считавшего, что планеты образовались из раскалённого вещества, вырванного из Солнца притяжением пролетевшей поблизости массивной звезды (см. Джинса гипотеза ) .Идея об образовании звёзд путём сгущения рассеянного туманного вещества сохранилась до нашего времени и разделяется большинством исследователей. После открытия механического эквивалента тепла была подсчитана энергия. освобождающаяся при сжатии звезды (Г. Гельмгольц , 1854; У. Томсон , 1862). Оказалось, что её хватило бы для поддержания излучения Солнца в течение 107-108 лет. В то время такой срок казался достаточным. Но позже изучение истории Земли показало, что Солнце излучает несравненно дольше. В начале 20 в. проблему источников энергии звёзд безуспешно пытались решить с помощью радиоактивных элементов, в то время лишь недавно открытых. Установление взаимосвязи массы и энергии, показавшее, что звёзды, излучая, теряют массу, привело к гипотезам о возможности аннигиляции вещества в недрах звёзд, т. е. превращения вещества в излучение. В этом случае превращение массивных звёзд в звёзды малой массы длилось бы 1013-1015 лет. Правильной оказалась гипотеза о трансмутации элементов, т. е. об образовании более сложных атомных ядер из простых, в первую очередь — гелия из водорода. В 1938-39 были выяснены конкретные ядерные реакции, могущие обеспечить излучение звёзд [К. Вейцзеккер (Германия), Х. Бете ] , и это явилось началом современного этапа развития звёздной К. В разработке К. галактик делаются лишь первые шаги. Проводится классификация галактик и их скоплений. Изучаются эволюционные изменения звёзд и газовой составляющей галактик, их химического состава и др. параметров. Изучается природа начальных возмущении, развитие которых привело к распаду расширяющегося газа Метагалактики на отдельные сгущения. Рассчитывается, как зависят морфологический тип и др. свойства галактик от массы и вращения этих первичных сгущений. Большое внимание привлекают компактные плотные ядра, имеющиеся у ряда галактик. Изучается природа мощного радиоизлучения, которым обладают некоторые галактики, и связь его с взрывными процессами в ядрах. Мощные взрывы, происходящие в квазарах и ядрах активных галактик — сейфертовских, N-галактик и др., — представляют собой существенные этапы эволюции галактик. К. развивается, опираясь на большое количество фактов, охватывающих самые различные свойства небесных тел. Планетная космогония. При выяснении вопроса, в каком состоянии находилось ранее вещество, ныне образующее планеты, важную роль играют закономерности движения планет — их обращение вокруг Солнца в одном направлении по почти круговым орбитам, лежащим почти в одной плоскости, — и деление планет на 2 группы, отличающиеся по массе и составу,- группу близких к Солнцу планет земного типа и группу далёких от Солнца планет-гигантов. При выяснении вопроса о том, откуда взялось около Солнца допланетное вещество, важную роль играет проблема распределения момента количества движения (МКД) между Солнцем и планетами: почему всего 2% общего МКД всей Солнечной системы заключено в осевом вращении Солнца, а 98% приходится на орбитальное движение планет, суммарная масса которых в 750 раз меньше массы Солнца- В 40-х гг. 20 в., после крушения гипотезы Джинса, планетная К. вернулась к классическим идеям Канта и Лапласа об образовании планет из рассеянного вещества (см. Шмидта гипотеза ) . В настоящее время (70-е гг. 20 в.) является общепризнанным, что большинство планет аккумулировалось из твёрдого, а Юпитер и Сатурн также и из газового вещества, По-видимому, существовавшее вблизи экваториальной плоскости Солнца газово-пылевое облако простиралось до современных границ Солнечной системы. Исходя из господствующих представлений об образовании Солнца из сжимающейся и вращающейся туманности, большинство астрономов считает, что протопланетное облако той или иной массы отделилось под действием центробежной силы от этой туманности на заключительной стадии её сжатия [Ф. Хойл (Великобритания), А. Камерон (США), Э. Шацман (Франция)]. Но, в отличие от Лапласа, рассматривавшего это отделение чисто механически, сейчас учитываются эффекты, связанные с наличием магнитного поля и корпускулярного излучения Солнца, Именно это позволило объяснить распределение МКД между Солнцем и планетами в рамках гипотез о совместном образовании Солнца и протопланетного облака. Наряду с этими гипотезами высказывались гипотезы о захвате вещества уже сформировавшимся Солнцем (О. Ю. Шмидт , Х. Альфвен ) .Если протопланетное облако было первоначально горячим и состояло только из газов, то твёрдые пылинки образовались в ходе его охлаждения. Сначала конденсировались наименее летучие вещества, в том числе силикаты и железо, а затем — всё более и более летучие. Внутренняя зона протопланетного облака прогревалась Солнцем и там могли образоваться только нелетучие, в основном каменистые пылинки, тогда как в холодной внешней зоне конденсировались также и летучие вещества. Хотя присутствие пыли делало облако непрозрачным, что способствовало очень низкой температуре внешней зоны, наиболее летучие вещества — водород и гелий — не могли конденсироваться даже там. Если же протопланетное облако первоначально было холодным и пылинки состояли в основном из летучих веществ, то они могли сохраниться во внешней холодной зоне облака, тогда как во внутренней зоне летучие вещества испарялись, оставляя лишь небольшие каменистые остатки. В космическом (солнечном) веществе летучих веществ много больше, чем нелетучих. Поэтому должно было возникнуть огромное различие не только в составе, но и в общем количестве пылевого вещества во внутренних и внешних зонах. В дальнейшем эти зональные различия привели к различиям в составе и массах планет земной группы и планет-гигантов. Протекание процесса конденсации (или испарения) пылинок в зоне астероидов пытаются обнаружить путём тщательного анализа метеоритов, которые являются обломками астероидов и в некоторых случаях могут служить образцами допланетного вещества, мало изменившихся при последующих процессах. Некоторые исследователи видят в результатах такого анализа указания на то, что конденсация пылинок и их аккумуляция в крупные тела протекали параллельно. Однако это не удаётся согласовать с результатами теоретических расчётов, указывающими на то, что длительность аккумуляции должна была в сотни или тысячи раз превосходить длительность остывания и конденсации. Образование планет из протопланетного облака наиболее полно исследовано О. Ю. Шмидтом и его сотрудниками и сторонниками. Процесс можно условно разделить на 2 этапа. На первом этапе длившемся, вероятно, менее 106 лет из пылевой компоненты облака образовалось множество ‘промежуточных’ тел размером в сотни км. На втором этапе длительностью около 108 лет из роя ‘промежуточных’ тел и их обломков аккумулировались планеты. (У наиболее далёких планет — Урана, Нептуна и Плутона, вещество которых было рассеяно по огромным кольцевым зонам, второй этап мог длиться около 109 лет.) Самые крупные планеты — Юпитер и Сатурн — на основной стадии аккумуляции вбирали в себя не только твёрдые тела, но и газы. Разные гипотетические варианты процесса образования облака ведут к разным вариантам протекания первого этапа. ‘Промежуточные’ тела должны были образоваться либо в результате собирания пыли в тонкий диск и распада этого диска на сгущения, либо в результате коагуляции пылинок, т. е. их ‘слипания’. Протекание аккумуляции планет из роя ‘промежуточных’ тел практически не зависит от механизма их образования. Сперва они двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом и вычерпывая окружающее рассеянное вещество — остатки ‘первичной’ пыли и обломки, образовавшиеся, когда ‘промежуточные’ тела сталкивались с большими относительными скоростями. Гравитационное взаимодействие ‘промежуточных’ тел, усиливающееся по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты, увеличивая средний эксцентриситет и средний наклон к центральной плоскости. Те из ‘промежуточных’ тел, которые вырвались вперед в процессе роста, оказались зародышами будущих планет. При объединении многих тел в планеты произошло усреднение индивидуальных свойств движения отдельных объединяющихся тел, и потому орбиты планет получились почти круговыми и компланарными. Анализ процесса аккумуляции планет из роя твёрдых тел позволил О. Ю. Шмидту указать путь к объяснению происхождения прямого вращения планет и закона планетных расстояний. Рост планет земной группы прекратился тогда, когда они вобрали в себя практически всё твёрдое вещество, имевшееся в районе их орбит (только у Марса часть вещества из его ‘зоны питания’, вероятно, была поглощена массивным Юпитером). Но у планет-гигантов рост прекратился тогда, когда они действием своего притяжения выбросили из зоны своего формирования все ‘промежуточные’ тела и их обломки, а также газы (в рассеянии последних важную роль могло сыграть интенсивное корпускулярное излучение молодого Солнца). Неупругие столкновения тел, происходившие в окрестностях растущих планет, приводили к тому, что часть тел переходила на спутниковые орбиты. В результате вокруг планет возникали рои твёрдых тел и частиц. Из них аккумулировались спутники планет. Луна, вероятно, аккумулировалась из околоземного роя на расстоянии около 10 земных радиусов, а затем отодвинулась на современное расстояние от Земли в результате приливного взаимодействия с Землёй. Существуют и др. гипотезы происхождения Луны: гипотеза Дж. Дарвина, согласно которой Луна отделилась от Земли, и гипотеза о захвате Землёй Луны, образовавшейся на орбите, близкой к земной. Радиус орбиты Луны после захвата был мал, а потом увеличился, как и в упомянутой выше гипотезе. Возможность плавного отделения Луны от Земли, предполагавшаяся Дарвином, опровергнута работами А. М. Ляпунова и Э. Картана . У Юпитера и Сатурна из около планетных роев аккумулировались системы спутников, движущихся в направлении вращения планет по круговым орбитам, лежащим в экваториальной плоскости планеты. Эти системы спутников подобны Солнечной системе. Те спутники Юпитера, Сатурна и Нептуна, которые обладают обратным движением, были, вероятно) захвачены из числа ‘промежуточных’ тел. Остатками этих тел и их обломков являются современные астероиды (каменистые тела внутренней зоны) и ядра комет (ледяные тела внешней зоны). Столкновения астероидов друг с другом ведут к их дроблению. Как показывает изучение метеоритов, структура некоторых из них изменена под действием высокого давления (до сотен килобар), возникающего при столкновениях. Содержание в метеоритах короткоживущих изотопов, возникающих под действием космических лучей, показывает, что дробления, породившие эти метеориты, произошли 107-108 лет назад. Ледяные ядра комет образуют облако вокруг планетной системы, простирающееся до 100-150 тыс. а. е. от Солнца. Там при низкой температуре льды сохраняются неограниченно долго. Под действием звёздных, а потом и планетных возмущений отдельные ядра переходят на меньшие орбиты и превращаются в короткопериодические кометы. Часто приближаясь к Солнцу, они испаряются и разрушаются за несколько десятков или сотен оборотов. Измерения радиоактивных изотопов и продуктов их распада показывают, что возрасты древнейших метеоритов составляют 4,7 млрд. лет. Поскольку астероиды, являющиеся родительными телами метеоритов, быстро аккумулировались в самом начале образования Солнечной системы, этот возраст принимается за возраст всей Солнечной системы. Измерение возраста лунных образцов показывает, что Луна образовалась в ту же эпоху, что и Земля. Излияния тёмных лав, заполнивших впадины лунных ‘морей’, произошли на миллиард лет позже (3,1-3,6 млрд. лет назад). При аккумуляции планет происходил их разогрев, но у планет земной группы средняя температура поверхности определялась в основном нагревом от Солнца с влиянием парникового эффекта. Из более глубоких слоев тепло выходит медленно. Достаточно было остатка в 3-4%, чтобы нагреть недра Земли и Венеры до 1000-1500 |С, а недра планет-гигантов до десятков тысяч градусов. Начальный разогрев Земли и Луны был связан как с выделением гравитационной энергии при их сжатии, так, вероятно, и с приливными деформациями этих двух первоначально близких тел. Дальнейшая эволюция их и др. планет земной группы определялась в основном накоплением тепла, выделившегося при медленном распаде радиоактивных элементов — урана, тория и др.,-имеющихся в ничтожно малых количествах во всех горных породах. Разогрев и частичное расплавление недр этих планет привело к выплавлению коры и выделению газов и паров. Последние у планет малой массы (Меркурий, Марс, Луна) полностью или в значительной мере рассеялись в пространство, а у более массивных планет в основном сохранились, образовав атмосферу и гидросферу (Земля) либо только атмосферу (Венера).Лит.: Вопросы космогонии, т. 1-10, М., 1952-64; Шмидт О. Ю., Четыре лекции о теории происхождения Земли, 3 изд., М., 1957; Левин Б. Ю. Происхождение Земли. ‘Изв. АН СССР Физика Земли’, 1972, | 7; Сафронов В. С., Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет, М., 1969; Symposium of the origine of the Solar system. Nicce, april 1972, P.,

1972. Б. Ю. Левин.Звёздная космогония. Проблемы происхождения и эволюции звёзд, а также звёздных систем изучаются в разделе К., называемой звёздной К. В ходе эволюции звезда проходит стадии, которые определяются изменениями условий механического и теплового равновесия в её недрах (см. Звёзды ). В результате ядерных реакций превращения водорода в гелий (которые служат источником энергии звёзд главной последовательности на Герцшпрунга-Ресселла диаграмме и части звёзд-гигантов) постепенно изменяется химический состав ядра звезды, причём средний молекулярный вес газа увеличивается, ядро уплотняется и разогревается. Исследования показывают, что это сопровождается увеличением светимости и радиуса звезды. На диаграмме Герцшпрунга-Ресселла звезда, в начале эволюции располагавшаяся на главной последовательности, приподнимается над ней. По мере дальнейшего выгорания водорода у звёзд малой массы образуется ядро с плотностью, в сотни тыс. раз большей плотности воды, и температурой свыше 107 К. Газ при такой плотности оказывается вырожденным (см. Вырожденный газ ) . В ядре звезды водорода уже нет, вследствие чего ядерные реакции идут только в оболочке ядра, где температура достаточно высока и имеется водород. Звезда вздувается, на этой стадии её радиус в десятки раз больше, чем тот, который звезда имела на главной последовательности; светимость также сильно увеличивается, и звезда превращается в гиганта. Точка, соответствующая звезде на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла, вследствие эволюции звезды перемещается вправо вверх. Постепенно оболочка, расширяясь, становится прозрачной, и сквозь неё видно горячее ядро. Ультрафиолетовое излучение ядра заставляет газ оболочки светиться, из звезды-гиганта образуется планетарная туманность . После остывания ядра звезда превращается в белый карлик , который не имеет источников энергии и медленно остывает в течение миллиардов лет. У звёзд, имеющих на начальной стадии несколько большую массу, эволюционные изменения протекают иначе. У таких звёзд температура ядра повышается до 120-140 млн. градусов и начинается реакция превращения гелия в углерод; при ещё более высоких температурах синтезируются и более тяжёлые ядра. Вследствие мощного выделения энергии ядро звезды расширяется. Соответствующая точка на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла сложным образом движется между ветвью гигантов и левой частью главной последовательности. Сбросив около половины массы, звезда также превращается в белый карлик. Ещё более массивные звёзды (до 2 масс Солнца) скачком переходят от главной последовательности в область красных сверхгигантов. В их ядрах образуются всё более тяжёлые элементы, вплоть до наиболее плотно упакованного ядра атома железа. При дальнейшем повышении температуры ядра железа превращаются в ядра др. элементов, но при этом энергия уже не выделяется, а поглощается, и ядро звезды не нагревается при сжатии. Давление вырожденного газа не может уравновесить вес ядра, если его масса больше 1,4 массы Солнца, и оно продолжает сжиматься до тех пор, пока плотность вещества в нём не будет того же порядка, что и плотность атомных ядер. В это время под действием огромного давления электроны объединяются с ядрами, образуя нейтроны. Такими нейтронными звёздами, имеющими радиус около 10 км, являются пульсары . Часть гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, передаётся оболочке, которая выбрасывается со скоростью несколько тыс. км/сек; происходит вспышка сверхновой звезды II типа. Сверхновые звёзды I типа образуются в конце эволюции звёзд меньшей массы. Если масса ядра звезды превышает 2 массы Солнца, то сжатие не останавливается даже при ядерной плотности и происходит с увеличивающейся скоростью. Когда скорость падения вещества к центру звезды приближается к скорости света, звезда, в силу эффектов теории относительности, как бы застывает, перестаёт излучать (см. Коллапс гравитационный ) . Обнаружить такую коллапсировавшую звезду можно только по её гравитации или по излучению падающего на неё газа. Время эволюции звёзд существенно зависит от их массы. Для Солнца оно составляет 1010 лет, для звёзд спектрального класса О — несколько млн. лет (у таких звёзд запасы водорода быстро истощаются). Поэтому все наблюдаемые горячие звёзды — молодые, недавно образовавшиеся. Концентрация молодых звёзд в скопления и ассоциации показывает, что звёзды образуются группами. Связь этих групп с межзвёздной средой, в частности с тёмной полосой сжатого газа на кромке спиральных ветвей, и ряд др. фактов привели к представлению, что звёзды формируются при сжатии и дроблении больших газово-пылевых облаков на отдельные сгустки, которые продолжают сжиматься под действием собственного тяготения. На начальной стадии эволюции (до момента прихода на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга — Ресселла) звезда светит за счёт энергии гравитационного сжатия. В это время точки, соответствующие звёздам, находятся на диаграмме выше и правее своего будущего положения на главной последовательности. Типичными представителями молодых звёзд средней массы, ещё не вполне сжавшимися, являются звёзды типа Т Тельца. Звёзды очень малой массы сжимаются миллиарды лет; представителями таких сжимающихся звёзд являются вспыхивающие звёзды типа UV Кита. При образовании звёзд большую роль играет магнитное поле. Под действием сил гравитации межзвёздный газ скользит вдоль силовых линий, собирается с большого расстояния в плотные комплексы. Когда масса комплекса становится достаточно большой, он сжимается и поперёк силовых линий. При сжатии комплекса его вращение ускоряется. Дальнейшее сжатие становится возможным только при условии передачи части МКД окружающему газу. Это осуществляется вследствие закручивания силовых линий, натяжение которых передаёт вращение во внешнюю среду. Галактическая космогония. Звёзды разных типов составляют в Галактике определенные подсистемы, которые образовались на различных стадиях формирования Галактики (см. Звёздные подсистемы ) . Сначала Галактика была протяжённым медленно вращающимся газовым облаком. Газ сжимался к центру; в процессе этого сжатия из него формировались звёздные скопления, большая часть которых позже рассеялась. Звезды, образовавшиеся в это время, движутся по очень вытянутым орбитам и заполняют слабо сплюснутый сфероид — тот объём, в котором ранее был газ. Эти звёзды входят в звёздные подсистемы, относящиеся к сферической составляющей Галактики. В отличие от звёзд, которые движутся практически без трения, газ теряет кинетическую энергию хаотических движений и сжимается. Радиус сфероида уменьшается, он ускоряет своё вращение, пока центробежная сила не уравновесит тяготение на экваторе. После этого сжатие происходит главным образом к экваториальной плоскости. На этой стадии образовались подсистемы, относящиеся к промежуточной составляющей Галактики. После образования подсистем плоской составляющей газ уже не сжимался; он удерживался не столько движениями, сколько давлением магнитного поля. Звёзды, образовавшиеся из газа на этой стадии, входят в подсистемы плоской составляющей. Горячие звёзды и скопления, в состав которых они входят, — молодые, они входят также в плоскую составляющую. В других составляющих Галактики массивных звёзд нет, их эволюция уже закончилась. Различаются и скопления в разных составляющих. В плоских они содержат по нескольку сотен или тысяч звёзд и называются рассеянными, в сферических — десятки и сотни тысяч звёзд и называются по их виду шаровыми скоплениями. В плоских составляющих звёзды движутся в среднем по орбитам, близким к круговым, и колеблются относительно галактической плоскости. В промежуточных они движутся по более вытянутым орбитам, а в сферических составляющих плоскости вытянутых орбит ориентированы почти хаотически. Чем толще подсистема, тем больше дисперсия скоростей звёзд перпендикулярно плоскости. Помимо возрастных и кинематических различий, подсистемы различаются и по химическому составу звёзд. В подсистемах промежуточных составляющих содержание тяжёлых элементов по отношению к водороду и гелию в несколько раз меньше, чем в плоских, а в сферических оно меньше в десятки и даже сотни раз, причём чем старше группа звёзд и чем больше её среднее расстояние от плоскости, тем меньше содержание тяжёлых элементов. Эта особенность объясняется тем, что тяжёлые элементы образуются внутри звёзд при ядерных реакциях и при взрывах сверхновых. Вместе с оболочками сверхновых и со звёздным ветром тяжёлые элементы попадают в межзвёздную среду, и следующее поколение звёзд образуется из газа, уже обогащенного этими элементами. Гелий тоже образуется при ядерных реакциях, но основная часть его образовалась, по-видимому, на дозвёздной стадии эволюции Вселенной. Различие химического состава влияет на спектр и на внутреннее строение звёзд. В частности, субкарлики — это тоже звёзды главной последовательности, но в сферических и промежуточных подсистемах они не совпадают с главной последовательностью из-за отличия химического состава, искажающего их цвет. Звёзды и межзвёздная среда представляют собой 2 фазы эволюции вещества галактик. Со временем межзвёздная среда истощится, в Галактике исчезнут молодые звёзды, большая часть массы будет сосредоточена в звёздах малой массы, которые эволюционируют медленно, а также в остатках звёзд: в белых карликах, нейтронных звёздах и более массивных остатках, находящихся в состоянии коллапса. В изложенной концепции существенно, что как сами звёзды, так и галактики образовывались в результате конденсации первоначально диффузного газа. Эта концепция вытекает из огромного количества фактов, в частности из упомянутого различия подсистем. Действительно, более молодые звёзды включают в большом количестве те элементы, которые рассеиваются в межзвёздной среде при взрывах сверхновых. Форма подсистем разных возрастов показывает, что вещество, из которого образовались звёзды, уплощалось; но уплощаться может только диффузная среда, т. к. плотные тела движутся почти без трения. С помощью радиоастрономических наблюдений были обнаружены компактные области, окруженные плотным холодным газом. Это явление может быть интерпретировано как результат образования горячей звезды в центре холодного плотного сгустка. В. А. Амбарцумян выдвинул другую космогоническую концепцию, основанную на том факте, что в объектах самых разных масштабов — от звёзд-карликов до ядер галактик — наблюдаются взрывы, проявления нестационарности, а также на предполагаемом распаде некоторых звёздных систем и скоплений галактик. Согласно этой концепции, в ядрах галактик содержится сверхплотное ‘дозвёздное’ вещество, которое и служит материалом для образования галактик. Входящие в состав галактик звёздные ассоциации также образуются из ‘осколков’ этого вещества; наблюдаемые на поверхности звёзд-карликов взрывы объясняются также распадом ‘дозвёздного’ вещества. Скопления галактик также предполагаются относительно молодыми (в астрономическом смысле этого слова), образовавшимися из ‘дозвёздного’ вещества. Свойства ‘дозвёздного’ вещества ещё неизвестны. Однако в концепции В. А. Амбарцумяна предполагается, что для этого вещества фундаментальные законы современной физики могут оказаться несправедливыми.Лит.: Шварцшильд М., Строение и эволюция звезд, пер. с англ., М., 1961; Франк-Каменецкий Д. А., Физические процессы внутри звезд, М., 1959; Каплан С. А., Физика звезд, 2 изд., М., 1970; Проблемы современной космогонии, под ред. В. А. Амбарцумяна, 2 изд., М.,

1972. С. Б. Пикельнер.

Большая советская энциклопедия, БСЭ

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: