Системы СИСТЕМА Состав: водород, гелий, азот, кислород, пары

воды, метила и углерода;

Излучает энергию оксид кремния, магния, железа.

3.9 ×10²⁰ МВт

нормальный карлик,

желтый цвет

Планеты – это тела с m = 10¹⁷ – 10²⁶ т;

СОЛНЦЕ ПЛАНЕТЫ Меркурий, Венера, Земля, Марс, пояс

Астероидов, Юпитер, Сатурн, Уран,

Нептун, Плутон, 10-ая планета, пояс

R_c = 696265 км ЗЕМЛЯ астероидов: Облако Орта.

R_ядро = 0,3 R_c M_З = 5.976 ×10²¹ т; r =5.517 г/см³;

M_c = 2 ×10²⁷ т ω = 7.29211·10^-5с^-1; R_З =6371 км;

r = 1,41 г/см³ (ядро 150 т/см³) ЛУНА ω_р = 50.25″/год; H=1/305.51;

t = 14 млн. ° С V_cолнца = 250 км/c;

Состав: водород 70%, Время обращения Солнца вокруг

гелий 27%, тяжелые эл-ты 3% центра Галактики 212 млн. лет.

* Плазма – ионизованный газ, в котором концентрация положительных и отрицательных зарядов равны (квазинейтральность). В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной: звезды, галактические туманности и межзвездная среда. Около Земли плазма существует в виде солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы. Плазма подразделяется на высокотемпературную (Т~10⁶…10^{8 0}К) и низкотемпературную (Т~10^{5 0}К).

P.S. Единицы измерения расстояний в космическом пространстве:

1 а.е. = 149600000 км

1пк(парсек) = 206265 а.е. = 3.26 св. лет

1 св. год = 9.46·10¹² км

Звёзды и их планетные системы образуются из газопылевых туманностей. Академик О.Ю. Шмидт, изучая эту проблему, пришёл к заключению, что Солнце и планеты образовались не из горячей, а из холодной газопылевой туманности. Ранее Кантом-Лапласом развивалась гипотеза о происхождении Солнца и планет из горячей газопылевой туманности. В общей сложности процесс образования Солнца занимает порядка 50 млн. лет. Планеты формируются на периферии этого газопылевого облака. Образование землеподобных планет происходит в течение ~100 млн. лет. В настоящее время считается, что Солнце образовалось 4.6, а землеподобные планеты – 4.55 млрд. лет назад. Процесс формирования Юпитера и Сатурна протекал порядка 100 млн. лет, а Урана и Нептуна – 0.5 млрд. лет. Плутон же, возможно, ещё не закончил этот процесс.

Рассмотренный процесс образования звёзд и планет подтверждают данные астрономии. В Галактике много аналогичных облаков. Процессы образования звёзд и планет в ней до сих пор продолжаются. Области звёздообразования обычно имеют размеры 0.5…10 световых лет, массу (10²…10⁶)М_с, светимость (10³…10⁷)L_c и плотность газа 10⁴…10⁶ атомов/см³. Ряд таких объектов зафиксирован от нас на расстоянии 1.5…30 тыс. световых лет. Такие газопылевые облака имеют температуру 20…70 °К. Многие из туманностей, обнаруженных в нашей Галактике, излучают радиоволны сверхвысокочастотного диапазона. Они получили название мазеров.

На Солнце, планетах земной группы и в метеоритах встречаются практически все химические элементы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Тяжелые химические элементы в газопылевое облако могли попасть лишь при взрыве сверхновых звёзд. Исследователи установили, что 85% всех тяжелых химических элементов, встречавшихся в горных породах Земли, Луны и метеоритах, образовались 9…10 млрд. лет назад, т.е. в ранний период существования Галактики. Однако 11…13% тяжелых элементов имеют возраст около 5 млрд. лет, т. е. были «впрыснуты» в газопылевую туманность перед началом образования Солнечной системы. Кроме того, сама вспышка сверхновой звезды явилась тем спусковым механизмом, который способствовал ускорению образования Солнечной системы. Эту мысль высказал советский астроном С.К. Всехсвятский.

Тем не менее, со временем на основе экспериментальной проверки абстрактных построений, подтверждения их наблюдательными данными, осмысления и сопоставления результатов исследований в астрономии и физике, происходит их адекватная оценка, что позволяет развивать на новом уровне познания и иные теории развития Вселенной. С одной из таких теорий, рожденной за последние 20-30 лет, развивающей идею множественности вселенных, следует привести как альтернативную. Материалы использованы из журнала «В МИРЕ НАУКИ» за июль 2005 № 7 Тины Катаевой, побеседовавшей с одним из авторов этой теории Андреем Линде:

««Проблемы космологии

Очередной шаг на пути дальнейшего развития космологии сделал создатель теории хаотической инфляции, воспитанник Московского государственного университета, ныне профессор Стэнфордского университета Андрей Дмитриевич Линде, внесший существенный вклад в понимание самой ранней стадии развития Вселенной. Многие годы он проработал в одном из ведущих академических российских институтов - Физическом институте им. Лебедева Академии наук (ФИАН), занимался следствиями современных теорий элементарных частиц, работая вместе с профессором Давидом Абрамовичем Киржницем.

В 1972 г. Киржниц и Линде пришли к выводу, что в ранней Вселенной происходили своеобразные фазовые переходы, когда различия между разными типами взаимодействий вдруг исчезали: сильные и электрослабые взаимодействия сливались в одну единую силу. (Единая теория слабого и электромагнитного взаимодействий, осуществляемых кварками и лептонами посредством обмена безмассовыми фотонами (электромагнитное взаимодействие) и тяжелыми промежуточными векторными бозонами (слабое взаимодействие), создана в конце 1960-х гг. Стивеном Вайнбергом, Шелдоном Глэшоу и Абдусом Саламом.) В дальнейшем Линде сосредоточился на изучении процессов на еще более ранних стадиях развития Вселенной, в первые 10^-30 с после ее рождения. Раньше казалось маловероятным, что до нас может дойти эхо событий, происходивших в первые миллисекунды рождения Вселенной. Однако в последние годы современные методы астрономических наблюдений позволили заглянуть в далекое прошлое.

Рассматривая теорию Большого взрыва, исследователи сталкивались с проблемами, ранее воспринимавшимися как метафизические. Однако вопросы неизменно возникали и требовали ответов. Что было тогда, когда ничего не было? Если Вселенная родилась из сингулярности, значит, когда-то ее не существовало. В "Теоретической физике" Ландау и Лившица сказано, что решение уравнений Эйнштейна нельзя продолжить в область отрицательного времени, и потому в рамках общей теории относительности вопрос "Что было до рождения Вселенной?" не имеет смысла.

Пересекаются ли параллельные линии? В школе нам говорили, что нет. Однако когда речь заходит о космологии, ответ не столь однозначен. Например, в замкнутой Вселенной, похожей на поверхность сферы, линии, которые были параллельными на экваторе, пересекаются на северном и южном полюсах. Так прав ли Евклид? Почему Вселенная кажется настолько плоской (по последним данным - с точностью до 10^-60)? Была ли она такой с самого начала? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо установить, что представляла собой Вселенная на самом раннем этапе развития.

Почему Вселенная однородна? На самом деле это не совсем так. Существуют галактики, звезды и иные неоднородности. Если посмотреть на ту часть Вселенной, которая находится в пределах видимости современных телескопов, и проанализировать среднюю плотность распределения вещества в космических масштабах, окажется, что она одинакова во всех направлениях с точностью до 10^-5. Почему же Вселенная везде однородна? Вообще говоря, все объясняется космологическим принципом Эйнштейна: каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения, обнаруживает во Вселенной одну и ту же картину. Но так ли это?

Сомнения возникали всегда, и чем больше ученые узнавали о строении и истории существования нашего мира, тем больше вопросов оставалось без ответов. Однако люди старались о них не думать, воспринимая большую однородную Вселенную и непересекающиеся параллельные линии как данность, не подлежащую обсуждению. Проблема реликтовых монополей стала последней каплей, заставившей физиков пересмотреть отношение к теории ранней Вселенной.

КВАНТОВАЯ ПЕНА

Разработка инфляционных сценариев в космологии завершилась, по словам одного из авторов А. Д. Линде, созданием теории хаотической инфляции. В его сценарии становление Вселенной описывается как случайное следствие хаотического "кипения" пространственно-временной квантовой пены. Процесс рождения вселенных в такой пене не только случаен и хаотичен, но и бесконечен: одни вселенные, рождаясь, тут же коллапсируют, другие растут, оставаясь мертвыми, третьи лишены времени и развития, а четвертые заполняются галактиками, звездами, планетами и становятся подобны нашей Вселенной.
Пересмотр теории ранней Вселенной

Одна из трудностей, с которой сталкивается традиционная теория Большого взрыва, - необходимость объяснить, откуда взялось колоссальное количество энергии, требующееся для рождения частиц. На этот и ряд других вопросов попытались ответить авторы теорий раздувающейся Вселенной.

Инфляционная теория. В 1980 г. сотрудник Массачусетского технологического института Алан Гус (Alan Guth) в статье "Раздувающаяся Вселенная: возможное решение проблемы горизонта и плоскостности" изложил интересный сценарий раздувающейся Вселенной. Основным его отличием от традиционной теории Большого взрыва стало описание рождения мироздания в период с 10^-35 до 10^-32 с. Гус предположил, что скорость расширения Вселенной была высока в течение более длительного времени, чем предполагалось ранее. Примерно через 10^-35 с Вселенная перешла в состояние псевдовакуума, при котором ее энергия исключительно велика. Поэтому расширение (раздувание) происходило быстрее, чем по теории Большого взрыва. Через 10^-35 с после рождения мира не было ничего, кроме черных мини-дыр и "обрывков" пространства. При резком раздувании участки "пены" превратились в отдельные вселенные. Некоторые из них, возможно, оказались вложенными друг в друга. Следовательно, может существовать множество вселенных, недоступных для нашего наблюдения.

Инфляционная теория была основана на так называемой теории фазовых переходов в ранней Вселенной. В отличие от Стробинского, Гус придумал некий механизм и постарался с помощью одного простого принципа объяснить, почему Вселенная большая, плоская, однородная, изотропная, а также почему монополей нет. Модель такого решения не давала. Так же трудно было объяснить, почему, начавшись, раздувание в конце концов прекращается. Несмотря на ряд противоречий и трудностей, модель Гуса стала значительным достижением космологии и стимулировала разработку новых сценариев раздувающейся Вселенной.

Новая инфляционная теория. В середине 1981 г. Линде предложил первый вариант нового сценария раздувающейся Вселенной, основывающийся на более детальном анализе фазовых переходов в модели Великого объединения. Он пришел к выводу, что экспоненциальное расширение не заканчивается образованием пузырьков, а инфляция может идти не только до фазового перехода с образованием пузырьков, но и после, уже внутри них. (В рамках этого сценария наблюдаемая часть Вселенной считается содержащейся внутри одного пузырька.)

В новом сценарии Линде показал, что разогрев после раздувания происходит за счет рождения частиц. Таким образом, соударения стенок пузырьков, порождающих неоднородности, стали не нужны, и тем самым была решена проблема крупномасштабной однородности и изотропности Вселенной. Новый сценарий содержал два ключевых момента: во-первых, процесс нарушения симметрии должен идти сначала медленно, чтобы обеспечивалось раздувание внутри пузырька; во-вторых, на более поздних стадиях должны происходить процессы, обеспечивающие разогрев Вселенной после фазового перехода. Спустя год исследователь пересмотрел свой подход, предложенный в новой инфляционной теории, и пришел к выводу, что фазовые переходы не нужны, равно как переохлаждения и ложный вакуум, с которого начинал Алан Гус. Это был эмоциональный шок, т.к. предстояло отказаться от считавшихся истинными представлений о горячей Вселенной, фазовых переходах, переохлаждении, которым соответствовали наблюдательные данные. Необходимо было найти новый способ решения проблемы. Тогда была выдвинута теория хаотической инфляции.

Хаотическая инфляция. Идея, лежащая в основе теории хаотической инфляции Линде, очень проста. Существуют направленные поля - электромагнитное, электрическое, магнитное, гравитационное, но может быть по крайней мере еще одно - скалярное, которое никуда не направлено, а представляет собой просто функцию координат.

Начиная с 1970-х гг. в теории элементарных часто использовалась концепция скалярного поля, самым близким аналогом которого можно считать электростатический потенциал. Напряжение в электрических сетях США - 110 В, а в России - 220 В. Если бы человек одной рукой держался за американский провод, а другой - за российский, его бы убила разница потенциалов. Если бы напряжение везде было одинаковым, не было бы разницы потенциалов и ток бы не тек. Так вот в постоянном скалярном поле разницы потенциалов нет. Поэтому мы не можем увидеть постоянное скалярное поле: оно выглядит как вакуум, который в некоторых случаях может обладать большой плотностью энергии.

Считается, что без полей такого типа очень трудно создать реалистичную теорию элементарных частиц. В последние годы были обнаружены практически все частицы, предсказанные теорией электрослабых взаимодействий, кроме скалярной. В рамках земной экспериментальной физики наблюдательное подтверждение инфляционной теории пока остается трудноразрешимой задачей. Однако уже активно ведется поиск скалярных частиц, для чего в CERN (Европейская лаборатория физики элементарных частиц) построен огромный ускоритель, так как их обнаружение представляет чисто техническую проблему.

РАЗДУВАЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ АЛАНА ГУСА

Модель Гуса использует представление о "ложном" вакууме, из которого началась инфляция Вселенной. Он отличается от "истинного" (т.е. от состояния с самой плотностью энергии) тем, что может обладать огромной энергией. Нарушение принципа энергодоминантности, характерное для вакуума, наделяет его отрицательным давлением, которое приводит к гравитационному отталкиванию, обеспечивающему раздувание Вселенной. При расширении ложного вакуума его полная энергия не уменьшается, а растет. Если вероятность образования пузырьков очень мала, то до их возникновения Вселенная быстро расширяется и становится большой и однородной.

В целом "ложный" вакуум - симметричное, но энергетически невыгодное, нестабильное состояние, т.е. он стремится к распаду. Квантовый распад вакуума и знаменует собой конец фазового перехода и прекращение инфляции. Новая фаза представляет собой "истинный" вакуум, для которого выполняется условие энергодоминантности. Внутри каждого пузырька новой фазы Вселенная переходит во власть гравитационного притяжения, и экспоненциальное расширение заканчивается. Благодаря первоначальному импульсу, приобретенному в период инфляции, она продолжает расширяться, но скорость с течением времени уменьшается, как в теории горячей Вселенной.

Переход из стадии инфляции на стадию, описываемую теорией горячей Вселенной, представляет основную трудность для модели Гуса. Дело в том, что для того, чтобы энергия, выделяемая при фазовом переходе, перешла в тепловую энергию Вселенной, необходимо столкновение стенок огромных пузырей при достаточно большой плотности. Это противоречит малой скорости их образования, необходимой для замедления фазового перехода, и, следовательно, для значительного раздувания Вселенной. Кроме того, столкновения пузырьков должны приводить к нарушению однородности и изотропности Вселенной после раздувания, что противоречит поставленной задаче.

Поиск по сайту: