Реферат: Модель Большого Взрыва расширяющейся Вселенной - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Модель Большого Взрыва расширяющейся Вселенной

Банк рефератов / Естествознание

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 118 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Модель Большого Взрыва расширяющейся Вселенной Планеты, звёзды, галактики поражают нас удивительным разно образием своих свойств, сложностью строения. А как устроена вся Вселенна я в целом ? Её главное свойство - однородность. Она предстаёт перед нами всюду одина ковой - «сплошной». Указывая из соображений максимальной простоты устро йства на общую однородность мира, замечательный мыслитель Паскаль (1623-1662) г оворил, что мир - это круг, центр которого везде, а окружность нигде. Так с по мощью наглядного геометрического образа он утверждал однородность мир а. У Вселенной есть и ещё одно важнейшее свойство. Она находится в движении, расширяется. Расстояние между скоплениями и сверхскоплениями постоянн о возрастает. Они как бы разбегаются друг от друга. А сеть ячеистой структ уры растягивается. Во все времена люди предпочитали считать Вселенную вечной и неизменной. Эта точка зрения господствовала вплоть до 20-х годов нашего века. В то врем я считалось, что она ограничена размерами нашей Галактики. Настоящий пер еворот в науке о Вселенной произвели в 1922 - 1924 годах работы ленинградского м атематика и физика А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда А. Э йнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что м ир - это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей д инамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по ст рого определённым законам. Фридман открыл подвижность звёздной Вселенной. Это было теоретическое предсказание, а выбор между расширением и сжатием нужно сделать на основ ании астрономических наблюдений. Такие наблюдения в 1928 - 1929 годах удалось п роделать Хабблу, известному уже нам исследователю галактик. Он обнаружил, что далёкие галактики и целые их коллективы движутся, удал яясь от нас во все стороны. Но так и должно выглядеть, в соответствии с пре дсказаниями Фридмана, общее расширение Вселенной. Конечно, это не означает, что галактики разбегаются именно от нас. В дейст вительности общее расширение Вселенной происходит так, что все они удал яются друг от друга, и из любого места картина этого разбегания выглядит так, как мы видим её с нашей планеты. Предполагаемый возраст Вселенной во много раз превышает те временные о трезки, которыми мы оперируем, описывая историю человечества или даже ис торию нашей планеты. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной, а с точки зрения человека, процес с эволюции Вселенной происходит очень медленно. Согласно общепринятой сегодня эволюционной теории Вселенной, началом ее был гигантский, раскаленный и плотный огненный шар. Это было около дес яти миллиардов лет назад. Предполагаемый состав этого первичного яйца б ыл весьма прост: огненный шар был настолько раскален, что, вероятнее всег о, состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно д вигались, сталкиваясь друг с другом, хотя, скорее всего, это были не те эле ментарные частицы, которые современные ученые привыкли наблюдать сего дня. Какое-то время шар находился в покое, а затем произошел Большой Взрыв, и на протяжении десяти миллиардов лет после этого события, грандиозной всел енской катастрофы, простейшее бесформенное вещество постепенно превра щалось в атомы, молекулы, кристаллы, породы, планеты. Рождались звезды, сис темы, состоящие из огромного количества элементарных частиц с весьма пр остой организацией, и, вероятно, на некоторых планетах могли возникнуть формы жизни, подобные земным или же радикально отличающиеся от них. Итак, произошел Взрыв, по-английски Big Bang, и с это й секунды началось расширение Вселенной, продолжающееся до сих пор, а мо мент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом , хотя, возможно, Мировое Яйцо, огненный шар, бесконечно долго пребывал в с табильном состоянии. Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда одно и то же количество элементарных частиц и фотонов зан имают постоянно возрастающий объём, а, следовательно, средняя плотность Вселенной в результате расширения постепенно понижается. Из этого след ует, что в прошлом плотность Вселенной была больше, чем в настоящее время. Можно предположить, что в начале времен (примерно десять миллиардов лет назад) плотность Вселенной была очень большой, ведь в относительно небол ьшом объеме содержалось все существующее сегодня вещество. Кроме того, в ысокой должна была быть и температура, настолько высокой, что плотность излучения превышала плотность вещества. Иначе говоря, энергия всех фото нов, содержащихся в 1 куб. см, была больше суммы общей энергии частиц, содер жащихся в 1 куб. см. На самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва”, вся материя была фантастически раскаленной густой смесью частиц, античастиц и высо коэнергичных гамма-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующи ми античастицами аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны моментал ьно материализовались в частицы и античастицы, а энергия превращалась в вещество. Подробный анализ показывает, что температура вещества Т понижалась во времени в соответствии с простым соотношени ем : T = 10 10 / Ц t K . Зависимость темпера туры Т от времени t дает нам возможность определить, что например, в момент, когда возраст вселенной исчислялся всего одной д есятитысячной секунды, её температура представляла один биллион Кель винов. Температура раскаленной плотной материи на начальном этапе Вселенной со временем понижалась, что и отражается в соотношении. Это значит, что по нижалась средняя кинетическая энергия частиц kT . Согласно соотношению h n= kT понижалась и энергия фотонов. Это возможно лишь в том случае, если уменьшится их частота n . Понижение энергии фотонов во времени имело для возникнове ния частиц и античастиц путем материализации важные последствия. Для то го, чтобы фотон превратился (материализова лся) в частицу и античастицу с массой m o и энергией покоя m o c 2 , ему необходимо об ладать энергией 2m o c 2 или большей. Эта зависимость выраж ается так : h n >=2m o c 2 Со временем энергия фотонов понижалась, и как только она уп ала ниже произведения энергии частицы и античастицы ( 2m o c 2 ), фотоны уже н е способны были обеспечить возникновение частиц и античастиц с массой m o . Так, например, фотон, облада ющий энергией меньшей, чем 2.938 Мэв = 938 Мэв, не способен материализоваться в п ротон и антипротон, потому что энергия покоя протона равна 938 мэв. В предыдущем соотношении можно заменить энергию фотонов h n кинетической энергие й частиц kT , kT >= 2 m o c 2 то есть T >= 2 m o c 2 / k Знак неравенства оз начает следующее: частицы и соответствующие им античастицы возникали п ри материализации в раскаленном веществе до тех пор, пока температура ве щества T не упала ниже значения 2 m o c 2 / k На начальном этапе расширения Вселенной из фотонов рождались частицы и античастицы. Этот процесс постоянно ослабевал, что привело к вымиранию ч астиц и античастиц. Поскольку аннигиляция может происходить при любой т емпературе, постоянно осуществляется процесс частица + античаст ица Ю 2 гамма-фотона при ус ловии соприкосновения вещества с антивеществом. Процесс материализаци и гамма-фотон Ю частица + античастица мог протекать лишь при достаточно высокой температуре. Согласно тому, как материализация в рез ультате понижающейся температуры раскал енного вещества приостановилась. Эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры : адронную, лептонную, фотонную и звездную. Адронная э ра. При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Веще ство на самом раннем этапе состояло прежде всего из адронов, и поэтому ра нняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны. Через миллионную долю секунды с момента рождения Вселенной, температу ра T упала на 10 бил лионов Кельвинов( 10 13 K ) . Средняя кинетическая энергия частиц kT и фотонов h n составляла около миллиарда эв ( 10 3 Мэ в ), что соответствует энергии покоя барион ов. В первую миллионную долю секунды эволюции Вселенной происходила мат ериализация всех барионов неограниченно, так же, как и аннигиляция. Но по прошествии этого времени материализация барионов прекратилась, так ка к при температуре ниже 10 13 K фотоны не обладали уже достаточной энергией для ее осущес твления. Процесс аннигиляции барионов и антибарионов продолжался до те х пор, пока давление излучения не отделило вещество от антивещества. Нес табильные гипероны (самые тяжелые из барионов) в процессе самопроизволь ного распада превратились в самые легкие из барионов (протоны и нейтроны ). Так во вселенной исчезла самая большая группа барионов - гипероны. Нейтр оны могли дальше распадаться в протоны, которые далее не распадались, ин аче бы нарушился закон сохранения барионного заряда. Распад гиперонов п роисходил на этапе с 10 -6 до 10 -4 секунды. К моменту, когда возраст Вселенной достиг одной десятитысячной секунд ы ( 10 -4 с.), температура ее пониз илась до 10 12 K , а энергия частиц и фотонов представляла лишь 100 Мэв. Ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могл и возникнуть. Это означает, что к тому моменту, когда возраст Вселенной до стиг 10 -4 с., в ней исчезли все м езоны. На этом адронная эра заканчивается, потому что пионы являются не т олько самыми легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после э того сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды. Лептонная эра. Когда энергия частиц и фотонов понизилась в пределах от 100 Мэв до 1 Мэв в вещ естве было много лептонов. Температура была достаточно высокой, чтобы об еспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. Барионы (протоны и нейтроны), пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже. Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов - в мюоны и м юонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 10 10 K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов и позитронов прекратилась. Во врем я этого этапа начинается независимое существование электронного и мюо нного нейтрино, которые мы называем “реликтовыми”. Всё пространство Все ленной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюон ных нейтрино. Возникает нейтринное море. Фотонная эра или эра излучения. На смену лептонной эры пришла эра излучения, как только тем пература Вселенной понизилась до 10 10 K , а энергия гамма фотонов достигл а 1 Мэв, произошла только аннигиляция электро нов и позитронов. Новые электронно-позитронные пары не могли возникать в следствие материализации, потому, что фотоны не обладали достаточной эн ергией. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пок а давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества. Со времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К ко нцу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов. Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становя тся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии. Для того чтобы можно было сравнивать роль частиц и фотонов во Вселенной , была введена величина плотности энергии. Это количество энергии в 1 куб.см, точнее, среднее количество (исходя из пре дпосылки, что вещество во Вселенной распределено равномерно). Если сложи ть вместе энергию h n всех фот онов, присутствующих в 1 куб.см, то мы получим п лотность энергии излучения E r . Сумма энергии покоя всех частиц в 1 куб.с м является средней энергией вещества E m во Вселенной. Вследствие расширения Вселенной понижалась плотность энергии фотонов и частиц. С увеличением расстояния во Вселенной в два раза, объём увеличи лся в восемь раз. Иными словами, плотность частиц и фотонов понизилась в в осемь раз. Но фотоны в процессе расширения ведут себя иначе, чем частицы. В то время как энергия покоя во время расширения Вселенной не меняется, эн ергия фотонов при расширении уменьшается. Фотоны понижают свою частоту колебания, словно “устают” со временем. Вследствие этого плотность энер гии фотонов ( E r ) падает быстре е, чем плотность энергии частиц ( E m ). Преобладание во вселенной фотонной составной над составной части ц (имеется в виду плотность энергии) на протяжении эры излучения уменьша лось до тех пор, пока не исчезло полностью. К этому моменту обе составные п ришли в равновесие (то есть E r = E m ). Кончается эра излучения и вместе с этим период “ большого взрыва ”. Так выглядела Вселенная в возрасте примерно 300 000 лет. Расстояния в тот период были в тысячу раз к ороче, чем в настоящее время. “Большой взрыв” продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну трид цатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срок а, это всё же была самая грандиозная эра Вселенной. Никогда после этого эв олюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом её начале, во вре мя “большого взрыва”. Все события во Вселенной в тот период касались сво бодных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляц ии. Не следует забывать, что в столь короткое время (всего лишь несколько с екунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почт и все: одни путем аннигиляции (превращение в гамма-фотоны), иные путем расп ада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептон ы (электроны). После “большого взрыва” наступила продолжительная эра вещества, эпох а преобладания частиц, так называемая "звездная эра". Она продолжается со времени завершения “большого взрыва” (приб лизительно 300 000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом “большим взрыва” её развитие представляется как будто слишк ом замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и температур ы. Вселенная вступила в звездную эру в форме водородного газа с огромным ко личеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширя лся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была т акже и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионо в световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разрежен ного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с п омощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скоплен ия галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалак тики - являются результатом неравномерного распределения водорода, кот орое происходило на ранних этапах истории Вселенной. Правда, стоит отмет ить, что эти сверхгалактики обладают на редкость упорядоченным ячеисты м строением. Колоссальные водородные сгущения - зародыши сверхгалактик и скоплений галактик - медленно вращались. Внутри их образовывались вихр и, похожие на водовороты. Их диаметр достигал примерно ста тысяч световы х лет. Мы называем эти системы протогалактиками , т.е. зародышами галактик. Несмотря на свои невероятные размеры, вихр и протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и по раз меру не превышали одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации образо вывала из этих вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками . Некоторые из галактик до сих пор напоминаю т гигантское завихрение. Астрономические исследования показывают, что скорость вращения завих рения предопределяет форму галактики, родившейся из этого вихря. Из медл енно вращающихся вихрей возникли эллиптические галактики, в то время ка к из быстро вращающихся родились сплющенные спиральные галактики. В результате силы тяготения очень медленно вращающийся вихрь сжимался в шар или несколько сплюнутый эллипсоид. Размеры такого правильного гиг антского водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч световых лет. Нетрудно определить, какие из водородных атомо в вошли в состав рождающейся эллиптической, точнее говоря эллипсоидаль ной галактики, а какие остались в космическом пространстве вне нее. Если энергия связи сил гравитации атома на периферии превышала его кинетиче скую энергию, атом становился составной частью галактики. Это условие на зывается критерием Джинса. С его помощью мож но определить, в какой степени зависела масса и величина протогалактики от плотности и температуры водородного газа. Протогалактика, которая вообще не вращалась, становилась родоначальни цей шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики рождались и з медленно вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной центробежно й силы преобладала сила гравитационная. Протогалактика сжималась и пло тность водорода в ней возрастала. Как только плотность достигала опреде ленного уровня, начали выделятся и сжимается сгустки водорода. Рождалис ь протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды. Рождение всех зв езд в шаровой или слегка приплюснутой галактике происходило почти одно временно. Этот процесс продолжался относительно недолго, примерно сто м иллионов лет. Это значит, что в эллиптических галактиках все звезды приб лизительно одинакового возраста, т.е. очень старые. В эллиптических гала ктиках весь водород был исчерпан сразу же в самом начале, примерно в перв ую сотую существования галактики. На протяжении последующих 99 сотых это го периода звезды уже не могли возникать. Таким образом, в эллиптических галактиках количество межзвездного вещества ничтожно. Спиральные галактики, в том числе и наша, состоят из очень старой сферич еской составляющей ( в этом они похожи на эллиптические галактики) и из бо лее молодой плоской составляющей, находящейся в спиральных рукавах. Меж ду этими составляющими существует нескол ько переходных компонентов разного уровня сплюснутости, разного возра ста и скорости вращения. Строение спиральных галактик, таким образом, сл ожнее и разнообразнее, чем строение эллиптических. Спиральные галактик и кроме этого вращаются значительно быстрее, чем галактики эллиптическ ие. Не следует забывать, что они образовались из быстро вращающихся вихр ей сверхгалактики. Поэтому в создании спиральных галактик участвовали и гравитационная и центробежная силы. Если бы из нашей галактики через сто миллионов лет после ее возникновен ия (это время формирования сферической составляющей) улетучился весь ме жзвездный водород, новые звезды не смогли бы рождаться, и наша галактика стала бы эллиптической. Но межзвездный газ в те далекие времена не улетучился, и, таким образом г равитация и вращение могли продолжать строительство нашей и других спи ральных галактик. На каждый атом межзвездного газа действовали две силы - гравитация, притягивающая его к центру галактики и центробежная сила, в ыталкивающая его по направлению от оси вращения. В конечном итоге газ сж имался по направлению к галактической плоскости. В настоящее время межз вездный газ сконцентрирован к галактической плоскости в весьма тонкий слой. Он сосредоточен прежде всего в спиральных рукавах и представляет с обой плоскую или промежуточную составляющую, названную звездным насел ением второго типа. На каждом этапе сплющивания межзвездного газа во все более утончающий ся диск рождались звезды. Поэтому в нашей галактике можно найти, как стар ые, возникшие примерно десять миллиардов лет назад, так и звезды родивши еся недавно в спиральных рукавах, в так называемых ассоциациях и рассеян ных скоплениях. Можно сказать, что чем более сплющена система, в которой р одились звезды, тем они моложе. Список литературы 1. Кесарев В.В. "Эволюц ия вещества во вселенной"- М.: Атомиздат, 1976. 2. Климишин И.А. "Астро номия наших дней" - М.: Наука,1976.

1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Разговаривают два укропских мента:
- Слушай, давай этому козлу подбросим кило героина и пару гранат в машину да еще труп в багажник! У него будут ба-а-а-льшие проблемы!
- Нет, давай лучше российский триколор в бардачок сунем!
- Ну, ты совсем озверел!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по естествознанию "Модель Большого Взрыва расширяющейся Вселенной", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru