(8 оценок, среднее: 4,75 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Главный персонаж Вселенной
Фактически все, что мы лицезреем в мироздании,- это звезды, наиболее либо мение похожие на солнце. Очевидно, существует вещество и вне звезд: планетки, их спутники, кометы и астероиды, межзвездные газ и пыль. Но все это- некординально по отношению к огромным звездам, объединенным в агрегаты различного масштаба: от галактик до их скоплений. Но возникает аргументы, что во вселенной находятся небарионные вещества, состоящие из протонов и нейтронов, а из частиц неясной пока природы; его взаимодействие с обыденным веществом происходит лишь через силу гравитации.
Наиболее 10 миллиардов. лет вспять, когда происходило расширение вселенной, наш мир был заполнен весьма жарком однородным веществом и излучением, при этом по плотности энергии излучение превосходило вещество. Но еще почти все сотки миллионов лет опосля того, как вещество сделалось главным компонентом вселенной оно оставалось фактически однородным; только звуковые волны, бегущие в различных направлениях, слабо возмущали его плотность. Но до сего времени астрологи не знают буквально, как вышло деление практически однородного вещества на звезды. Принципных проблем в осознании этого процесса нет. Распространение звуковых волн делает в галлактическом веществе перепады плотности. В галлактических масштабах, в неких областях завышенной плотности газа его давление не способно противостоять его же собственному тяготению, то случаем возникшее уплотнение продолжает сжиматься. По-видимому, конкретно таковой процесс гравитационной неустойчивости породил звезды и звездные системы, власть в каких захватила гравитация.
Итак, в мире звезд царит гравитация. Другие физические взаимодействия: магнитные, ядерные_ фактически никакой роли в жизни звезд и в эволюции звездных систем не играют. Сила гравитации чрезвычайно обычным законом, изложенным И. Ньютоном в 1687г. и описывающим взаимодействие 2-ух вещественных точек. Он применил их к огромным телам, т. к. каждое из их можно представить, как совокупа точек. законглобального тяготения ньютона говорит: две точки притягиваются друг к другу силой прямопропорциональной произведению их масс и назад пропорциональна квадрату расстояний меж ними. законгравитации прост для арифметики, но физик и астролог помнят, что настоящие тела не точки, а протяженные объекты. Означает, производя расчеты, придется иметь дело с интегрированием, т. е. вычислением суммы сил, работающих на пробное тело со стороны всех частей какой-нибудь звезды либо планетки. В наше время такую задачку недозволено именовать сложной: комп решит ее за секунды. Но во время Ньютона неоднократное суммирование было очень трудозатратной операцией, которую приходилось делать пером на бумаге. Ньютон продвинулся далековато в собственных исследовательских работах благодаря двум аксиомам, которые он сделал.
Аксиома 1. Сферическое тело неизменной плотности притягивает находящуюся снаружи вещественную точку так, как как будто вся масса тела сосредоточена в его центре.
Эта аксиома отдала возможность небесным механикам, вычисляющим движение звезд, планет и галлактических аппаратов, свести большая часть задач о содействии галлактических тел к задачке о притяжении 2-ух точек. Счастье в том, что большая часть небесных тел можно уподобить последовательности вложенных друг в друга сфер неизменной плотности. К примеру, у практически шарообразной земли плотность вырастает к центру; разбив ее на нескончаемое количество сферических слоев, мы убеждаемся, что любой из их притягивает внешнюю точки так, как будто вся его масса сосредоточена в центре, потому суммирования сил не требуется: с высочайшей степенью точности Земля притягивает наружные тела как точка.
Аксиома 2. Если вещественную точку поместить снутри однородной среды (при этом в любом месте, а не только лишь в центре), то она не ощутит притяжения данной нам сферы, так как силы, действующие на нее со стороны всех простых частей сферы, в точности уравновесятся.
Эта аксиома посодействовала тем спецам, которые изучают недра небесных тел: сделалось вероятным решать задачки, на уровне мыслей поместив наблюдающего вовнутрь планетки и не заботясь о тех слоях вещества, которые находятся снаружи от него, так как их суммарное притяжение равно нулю. Ньютон решил и задачку о том, как движутся две вещественные точки, к примеру планетка и ее спутник, взаимно притягивающие друг друга по закону гравитации: они обращаются по эллиптической орбите вокруг общего центра тяжести, лежащего в фокусах эллипсов. Если сила взаимодействия меняется назад квадрату расстояния, то спутник вправду должен двигаться по эллипсу. Но теория Ньютона не только лишь растолковала уже известные закономерности- она открыла и перспективу: эллипс оказался только личным случаем линии движения; зависимо от исходной скорости спутника ею могло быть хоть какое коническое сечение- окружность, парабола, гипербола либо, в предельном случае, ровная.
Интересно, что закон тяготения в формулировки Ньютона справедлив лишь в нашем, трехмерном пространстве. Если б мы жили в геометрическом пространстве большего либо наименьшего числа измерений, законпритяжения имел бы иную форму. к примеру в четырехмерном пространстве сила была бы назад пропорциональна кубу расстояния. Но для чего глумиться над обычным и роскошным законом Ньютона, дающим зависимость 1/R2? Дело в том, что, обращаясь к настоящим небесным объектам, мы замечаем их отличие от безупречных сфер. Форма Земли и Солнца только в первом приближении похожа на сферу. Понятно, что Земля из-за вращения сплюснута вдоль полярной оси: расстояние меж ее северным и южным полюсами на 43 км меньше, чем меж противолежащими точками экватора. Из-за этого, к огорчению, теория Ньютона в точности не производится, и Земля притягивает к для себя не как помещенная в ее центре мощная точка- а по наиболее сложному закону. Нарушается простота ньютоновского закона, а означает, нарушается и простота обоюдного движения тел. При всем этом их орбиты получаются не замкнутыми и еще наиболее сложными, чем эллиптические.
Вправду, следя за планетками, астрологи нашли, что они все движутся не буквально по эллипсам, а быстрее по «розеткам». Очевидно, это никого не изумило, так как, начиная с Ньютона, все ясно соображали, что обычной эллипс, как и сама задачка о 2-ух точках, только 1-ое приближение к действительности. Беря во внимание обоюдное притяжение планет, обращающихся вокруг Солнца, удалось практически на сто процентов разъяснить форму их орбит. Линии движения спутников, близких к своим планеткам, в главном искажаются из-за несферичности планет, а на движение дальних спутников (в их числе- Луна) решающее воздействие оказывает солнце.
Но тщательное наблюдения не стыковались с теорией Ньютона. Не все получало физического разъяснения. к примеру, наиблежайшая к Солнцу планетка Меркурий движется по достаточно вытянутой эллиптической орбите, поворот оси которой просто увидеть. Обычно этот поворот выражает как скорость углового перемещения перигелия- наиблежайшей к Солнцу точки орбиты. Наблюдения демонстрируют, что перигелий Меркурия поворачивается на 574« за столетие в сторону движения самой планетки. Было подтверждено, что поворот на 531« за 100 лет вызван воздействия остальных планет- в главном Венеры, Юпитера и Земли. Это 93% от наблюдаемого эффекта; чудилось бы, можно ликовать. Но оставшиеся 43« в столетие не давали астрологам покоя: сказывалась проф гордость за несчастную астрономическую точность. Найдя неувязку в движении Меркурия, Леверье решил, что ему вторично улыбнулась фортуна, как в случае с Нептуном. Он вычислил характеристики неведомой планетки, которая могла бы находиться снутри орбиты Меркурия и добавочно возмущать его движение. Ее длительно находили, но не отыскали. Потому появился феномен: ньютоновская физика разъясняет движение всех тел Галлактики, не считая Меркурия. К Счастью пришел на помощь Энштейн и растолковал, что теория Ньютона- это только 1-ое приближение к описанию природы. Заместо маленьких поправок к ньютоновской теории тяготения Энштейн занес в физику нечто совсем новое- общую теорию относительности (ОТО). правда ее математическая форма не так ординарна, как у ньютоновской теории, зато она верно обрисовывает притяжение и движение тел. Когда на базе ОТО было рассчитано движение Меркурия, теория сошлась с наблюдениями в границах таковой точности, какую лишь могут отдать современные астрологи. Даже существенно наименьший эффект- поворот эллиптической орбиты Земли всего на 4« в столетие- очень буквально разъясняется в рамках ОТО.
Но спустя время в восхитительном согласии энштейновской физики с астрономическими наблюдениями был также усмотрен феномен. Сущность его в том, что все расчеты, как по Ньютону так и по Энштейну, проводились для сферического солнца, как будто вся его масса сосредоточена в центре. Но солнце вращается, означает сферическим оно быть не может. В телескоп мы смотрим вращение его поверхности с периодом 25.4 сут. Если с таковым же периодом вращаются и недра Солнца, то фигура его обязана быть сплюснутой. Если же внутренность Солнца вращается по другому, то и сплюснутость будет другая. Требовалось буквально знать, какова форма Солнца и как конкретно оно вращается. Теория Энштейна утверждает, что в силе притяжения объекта сказывается не только лишь отличие его формы от безупречного шара, но нрав вращения: даже тяготение безупречного шара будет различным зависимо от того, неподвижен он либо вращается. Гравитационное вращающегося тела в рамках ОТО имеет вихревой компонент: тело не только лишь притягивает объекты, да и раскручивает их вокруг себя. правда, измерения остальных исследователей не подтвердили сильную сплюснутость Солнца. До конца эта неувязка не решена и по сей денек. Уже почти все годы над ней работают астрологи и физики: одни изучают солнце, определяют скорость его вращения и степень сплюснутости, остальные рассчитывают движение планет вокруг вращающейся и сжатой звезды в рамках разных теорий тяготений.
От формы звезды зависит взаимодействие с соседями, а те в свою очередь влияют на ее форму. Разглядим близкий просвет 2-ух случайных звезд. Если в процессе сближения они остаются шарообразными, то притягиваются по закону Ньютона, а означает, движутся по гиперболическим траекториям и опосля движения вновь расползаются на бесконечность. На самом же деле обоюдное приливное воздействие искажает форму звезд- они стают вытянутыми эллипсоидами, и это влияет на их движение. Приближаясь друг к другу, звезды растягиваются вдоль соединяющей их прямой. Этот эффект именуют приливным по аналогии с морскими приливами, возникающими на Земле под воздействием Луны. Как и в земных океанах, на поверхности звезды появляются приливные выступы- горбы, а так как звезды движутся, приливной горб пробует отследить направление меж ними. Но в силу инерции вязкости он не может буквально следовать движению звезд: поначалу запаздывает, а потом опережает его. В итоге взаимодействие происходит по ньютоновскому закону: наиболее близкий горб притягивается посильнее, чем наиболее дальний, а как следует, возникает составляющая силы притяжения, тормозящая движение звезд по орбите и уводящая ее с простои гиперболической линии движения. Звезда перебегает на эллиптическую орбиту и оказывается навечно привязанной к этому светилу, с которым она случаем приблизилась. Так и из 2-ух одиночных звезд появляется двойная система.
Формирование двойных систем влияет на эволюцию звездного скопления, в каком они живут. Объединившись, звезды очень своеобразно ведут взаимодействие друг с другом и с одиночными членами скопления, заставляя крайних двигаться наиболее активно. От встреч с иными звездами стремительно эволюционируют и сами двойные светила. Некие из их сближаются и обмениваются веществом, что приводит к их омоложению и порождает очень экзотичные объекты, обнаруженные в крайние время в звездных скоплениях- рентгеновские и ультрафиолетовые источники, вспыхивающие звезды и резвые пульсары, юные белоснежные лилипуты и омолодившиеся нейтронные звезды. А в базе этого астрофизического контраста лежит гравитационное взаимодействие звезд, в каком еще не не много загадок.
]]>