Реферат: Черные дыры 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

Черные дыры вселенной

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2877 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Реферат на тему : "Черные дыры Вселенной " Владивосток 2000 Содержание : Черные дыры вселенной _____________________________3 Гипотезы и парадоксы ______________________________6 Заключение _______________________________________14 Список использованной литературы _________________15 Черные дыры вселенной В этом явлении , казалось , содержится столько необъяс ни мого , почти мистического , что даже Альберт Эйнштейн , чьи теории , по сути дела , породили представление о черных ды рах , сам просто не верил в их существование . Сегодня астро физики все больше убеждаются , что черные дыры - это реаль ность. Математические расчеты показывают - невидимые гиганты есть . Четыре года назад группа американских и японских ас трономов направила свой телескоп на созвездие Гончих Псов , на нах одящуюся там спиральную туманность М 106. Эта галак тика удалена от нас на 20 миллионов световых лет , но ее можно увидеть даже с помощью любительского телескопа . Мно гие считали , что она такая же , как и тысячи других галак тик . При внимательном изучении ок а залось , что у туманности М 106 есть одна редкая особенность - в ее центральной части существует природный квантовый генератор - мазер . Это газо вые облака , в которых молекулы благодаря внешней «накачке» излучают радиоволны в микроволновой области . Мазер по м огает точно определить свое местоположение и скорость облака , а в итоге - и других небесных тел. Японский астроном Макото Мионис и его коллеги во время наблюдений туманности М 106 обнаружили странное поведение ее космического мазера . Оказалось , что облака в ращаются вокруг какого-то центра , удаленного от них на 0,5 светового года . Особенно заинтриговала астрономов особенность этого враще ния : периферийные слои облаков перемещались на четыре мил лиона километров в час ! Это говорит о том , что в центре со средо т очена гигантская масса . По расчетам она равна 36 мил лионам солнечных масс. М 106 - не единственная г а лактика , где подозревается че р ная дыра . В туманности Андром е ды , скорее всего , тоже есть и примерно такая же по массе - 37 миллионов Солнц . Предполагается , что и в галактике М 87 - чрезв ы чайно интен сивном источнике р а диоизлучения - обнаружена черная дыра , в которой сосредоточено 2 миллиарда масс Солнца ! Рис . 1 Галактика М 87 Лиш ь вестник радиоволн может быть черной дырой , еще не полностью закрытой «капсулой» искривленного пространства . Советский физик Яков Зельдович и его американский коллега Эдвин Солпитер сообщили о разработанной ими модели . Модель показала : черная дыра притяг и вает газ из окружающего про странства , и вначале он собирается в диск возле нее . От столкновений частиц газ разогревается , теряет энергию , ско рость и начинает по спирали приближаться к черной дыре . Газ , нагретый до нескольких миллионов градусов , образует вихрь , имеющий форму воронки . Его частицы мчатся со скоро стью 100 тысяч километров в секунду . В конце концов вихрь газа доходит до «горизонта событий» и навечно исчезает в черной дыре. Мазер в галактике М 106, о котором шла речь в самом на чале , находится в газовом диске . Черные дыры , возникающие во Вселенной , судя по тому , что наблюдали американские и японские астрономы в спиральной туманности М 106, обладают несравненно большей массой , нежели те , о которых говорит теория Оппенгеймера . Он рассмотрел случай коллапса одной звезды , масса которой не более трех солнечных . А как обра зуются такие гиганты , которые астрономы уже наблюдают , объ яснений пока нет. Последние компьютерные модели показали , что газовое об лако , находящееся в центре нарождающейся галактики, может породить огромную черную дыру . Но возможен и другой путь развития : скопление газа вначале распадается на множество боле мелких облаков , которые дадут жизнь большому числу звезд . Однако и в том , и в другом случае часть космического газа под действие м собственной гравитации в конце концов закончит свою эволюцию в виде черной дыры. По этой гипотезе черная дыра есть почти в каждой галак тике , в том числе и в нашей , где-то в центре Млечного Пути. Наблюдения так называемых систем двойных звезд , когда в телескоп видна лишь одна звезда , дают основание считать , что невидимый партнер - черная дыра . Звезды этой пары рас положены так близко одна к другой , что невидимая масса «в ы сасывает» вещество видимой звезды и поглощает его . В не которых случаях удается определить время оборота звезды во круг ее невидимого партнера и расстояние до невидимки , что позволяет рассчитать скрытую от набл ю дения массу. Первый кандидат на таку ю модель - пара , обнаруженная в начале 70-х г о дов . Она находится в созвездии Лебедя (обозначена индексом Cygnus XI ) и и с пускает рентгеновские лучи . Здесь вр а щаются горячая голубая звезда и , по всей ве роятности , черная дыра с ма с сой , равной 16 массам Солнц а . Другая пара ( V 404) имеет невидимую массу в 12 Рис . 2 Cygnus XI солнечных . Еще одна подозреваемая пара - рентгеновский источник ( LMCX 3) в девять солнечных масс находится в Большом Магел лановом Облаке. Все эти случаи хорошо объясняются в рассуждениях Джона Мишелла о «темных звездах» . В 1783 году он писал : «Если светящиеся тела вращаются вокруг невидимого чего-то , то мы должны быть в состоянии из движения этого вращающегося тела с известной вероятностью сделать вывод о существовании эт о го центрального тела». Гипотезы и парадоксы Общая теория относительности , как известно , предска зала , что масса искривляет пространство . И уже через четыре года после опубликования работы Эйнштейна этот эффект был обнаружен астрономами . При полном солнечном затмении , пр о водя наблюдения с телескопом , астрономы видели звезды , ко торые на самом деле были заслонены краем черного лунного диска , покрывшего Солнце . Под действием солнечной гравита ции изображения звезд сместились . (здесь поражает еще и точность измерения , пото м у что сместились они меньше , чем на одну тысячную градуса !) Астрономы теперь точно знают , что под влиянием «линзы тяготения» , которую представляют собой тяжелые звезды и , прежде всего черные дыры , реальные позиции многих небесных тел на самом деле отличают ся от тех , что нам видятся с Зе м ли . Далекие галактики могут выглядеть для нас бесформен ными и в виде «капсулы» . Это означает : тяготение столь ве лико и пространство так закручено , что свет проходит по кругу . П о истине там можно увидеть то , что происходит з а уг лом. Вообразим совершенно невероятное : некий отважный космо навт решил направить свой корабль к черной дыре , чтобы по знать ее тайны . Что он увидит в этом фантастическом путеше ствии ? По мере приближения к цели часы на космическом корабле будут все бо льше и больше отставать - это вытекает из тео рии относительности . На подлете к цели наш путешественник окажется как бы в трубе , кольцом окружающей черную дыру , но ему будет казаться , что он летит по совершенно прямому тон нелю , а вовсе не по кругу . Но ко с монавта ждет еще более удивительное явление : попав за «горизонт событий» и двига ясь по трубе , он будет видеть свою спину , свой затылок... Общая теория относительности говорит , что понятия «вовне» и «внутри» не имеют объективного смысла , они отно сительны также , как указания «налево» или «направо» , «вверх» или «вниз» . Вся эта парадоксальная путаница с на правлениями очень плохо согласуется с нашими повседневными оценками. Как только корабль пересечет границу черной дыры , люди на Земле уже не смогут ничего у видеть из того , что там бу дет происходить . А на корабле остановятся часы , все краски будут смешаны в сторону красного цвета : свет потеряет часть энергии в борьбе с гравитацией . Все предметы приобретут странные искаженные очертания . И , наконец , даже если э та черная дыра будет всего вдвое тяжелее , чем наше Солнце , притяжение станет столь сильным , что и корабль , и его гипо тетический капитан будут вытянуты в шнурок и вскорости ра зорваны . Материя , попавшая внутрь черной дыры , не сможет противостоять силам , в л екущим ее к центру . Вероятно , мате рия распадется и перейдет в сингулярное состояние . Согласно некоторым представлениям , эта распавшаяся материя станет частью какой-то иной Вселенной - черные дыры связывают наш космос с другими мирами. Как и все тела в природе , звёзды не остаются неизмен ными , они рождаются , эволюционируют , и наконец "умирают ". Чтобы проследить жизненный путь звёзд и понять , как они стареют , необходимо знать , как они возни кают . В прошлом это представлялось большой загадкой ; современные астрономы уже могут с большой уверенностью подробно описать пути , вед у щие к появлению ярких звёзд на нашем ночном небосводе . Не так давно астрономы считали , что на образование звезды из ме жзвёздных газа и пыли требуются миллионы лет . Но в последние годы были п о лучены поразительные фот о графии области неба , вход я щей в состав Большой Тума н ности Ориона , где в течение нескольких лет появилось н е большое скопление звёзд . На Рис .3 Большая Туманност ь Ориона снимках 1947г . в этом месте была видна группа из трёх зве з доподобных объектов . К 1954г . некоторые из них стали пр о долговатыми , а к 1959г . эти продолговатые образо вания ра с пались на отдельные звёзды - впервые в истории че ловечества люди наблюдали рождение звёзд буквально на гла зах этот бе с прецедентный случай показал астрономам , что звёзды могут рождаться за короткий интервал времени , и ка завшиеся ранее странными рассуждения о том , что звёзды обычно возникают в группах , или звёздных скоплениях , о каза лись справедливыми. Каков же механизм их возникновения ? Почему за многие годы астрономических визуальных и фотографических наблюде ний неба только сейчас впервые удалось увидеть "материал и зацию " звёзд ? Рождение звезды не может быть ис ключительным с обытием : во многих участках неба существуют условия , н е обходимые для появления этих тел. В результате тщательного изучения фотографий туманных участков Млечного Пути удалось обнаружить маленькие чёрные пятнышки неправильной формы , или глобулы , представляю щие собой массивные скопления пыли и газа . Они выглядят чёр ными , так как не испускают собственного света и находятся между нами и яркими звёздами , свет от которых они засло няют . Эти газово-пылевые облака содержат частицы пыли , очень сильно поглощающие с в ет , идущий от расположенных за ними звёзд . Если масса звезды в два раза прев ы шает солнечную , то к концу своей жизни звезда может взорваться как сверхновая , но если масса вещества оставшег ося после взрыва , всё ещё превосходит две солне ч ные , то звезда должна сжаться в кро шечное плотное тело , так как гравитац и онные силы всецело подавляют всякое Рис . 4 Рождение внутреннее сопротивление сжатию . Учёные черной дыры полагают , что имен но в этот момент кат а строфический грави тационный коллапс приводит к возникнов е нию чёрной дыры . Они считают , что с окончанием термоядерных реакций звезда уже не может находиться в устойчивом состо я нии . Тогда для мас сивной звезды остаётся один неизбежный п уть - путь всеоб щего и полного сжатия (коллапса ), превр а щающего её в неви димую чёрную дыру. В 1939г . Р . Оппенгеймер и его аспирант Снайдер в Кали форнийском университете (Беркли ) занимались выяснением окончательной судьбы большой массы холодного вещества . Од ним из наиболее впечатляющих следствий общей теории относи тельности Эйнштейна оказалось следующее : когда большая ма с са начинает коллапсировать , этот процесс не может быть остановлен и масса сжимается в чёрную дыру . Если , например , не вращающаяся симм етричная звезда начинает сжиматься до критического размера , известного как гравитационный радиус , или радиус Шварцшильда (назван так в честь Карла Шварц шильда , которой первым указал на его существование ). Если звезда достигает этого радиуса , то уже не чт о не может вос препятствовать ей завершить коллапс , то есть буквально з а мкнуться в себе . Чему же равен гравитационный радиус ? Строгое математическое уравнение показывает , что для тела с массой Солнца гравитационный радиус равен почти 3 км , тогда как для си стемы , включающей миллиард звёзд , - галактики - этот радиус оказывается равным расстоянию от Солнца до ор биты планеты Уран , то есть составляет около 3 млрд . км. Каковы же физические свойства «чёрных дыр» и как учёные предполагают обнаружить эти объекты ? Многие учёные разду мывали над этими вопросами ; получены кое-какие ответы , ко торые способны помочь в поисках таких объектов. Само название - чёрные дыры - говорит о том , что это класс объектов , которые нельзя увидеть . Их гравитационное поле настолько с ильно , что если бы каким-то путём удалось оказаться вблизи чёрной дыры и направить в сторону от её поверхности луч самого мощного прожектора , то увидеть этот прожектор было бы нельзя даже с расстояния , не превышающего расстояние от Земли до Солнца . Действ и тельно , даже если бы мы смогли сконцентрировать весь свет Солнца в этом мощном прожекторе , мы не увидели бы его , так как свет не смог бы преодолеть воздействие на него гравитационного поля чёрной дыры и покинуть её поверхность . Именно поэтому такая по вер х ность называется абсолютным горизонтом событий . Она представляет собой границу чёрной дыры. Учёные отмечают , что эти необычные объекты нелегко по нять , оставаясь в рамках законов тяготения Ньютона . Вблизи поверхности чёрной дыры гравитация столь сильна , ч то при вычные ньютоновские законы перестают здесь действовать . Их следует заменить законами общей теории относительности Эйн штейна . Согласно одному из трёх следствий теории Эйнштейна , покидая массивное тело , свет должен испытывать красное сме щение , так к ак он должен испытывать красное смещение , так как он теряет энергию на преодоление гравитационного поля звезды . Излучение , приходящее от плотной звезды , подобной белому карлику - спутнику Сириуса А , - лишь слегка смеща ется в красную область спектра . Чем п лотнее звезда , тем больше это смещение , так что от сверхплотной звезды совсем не будет приходить излучения в видимой области спектра . Но если гравитационное действие звезды увеличивается в резуль тате её сжатия , то силы тяготения оказываются настолько ве л ики , что свет вообще не может покинуть звезду . Таким обра зом , для любого наблюдателя возможность увидеть чёрную дыру полностью исключена ! Но тогда естественно возникает во прос : если она невидима , то как же мы можем её обнаружить ? Чтобы ответить на эт о т вопрос , учёные прибегают к искусным уловкам . Руффини и Уиллер досконально изучили эту проблему и предложили несколько способов пусть не увидеть , но хотя бы обнаружить чёрную дыру . Начнём с того , что , когда чёрная дыра рождается в процессе гравитационног о коллапса , она должна излучать гравитационные волны , которые могли бы пе ресекать пространство со скоростью света и на короткое вр е мя искажать геометрию пространства вблизи Земли . Это иска жение проявилось бы в виде гравитационных волн , действующих одновре менно на одинаковые инструменты , установленные на земной поверхности на значительных расстояниях друг от др у га . Гравитационное излучение могло бы приходить от звёзд , испытывающих гравитационный коллапс . Если в течение обычной жизни звезда вращалась , то , сж имаясь и становясь всё меньше и меньше , она будет вращаться всё быстрее сохра няя свой м о мент количества движения . Наконец она может дос тигнуть т а кой стадии , когда скорость движения на её эква торе прибл и зится к скорости света , то есть к предельно воз мож ной ск о рости . В этом случае звезда оказалась бы сильно деформир о ванной и могла бы выбросить часть вещества . При такой д е формации энергия могла бы уходить от звезды в виде гравит а ционных волн с частотой порядка тысячи колебаний в секунду (1000 Гц ). Дж . Вебе р установил ловушки гравитационных волн в Ар гоннской национальной лаборатории вблизи Чикаго и в Мэри лендском университете . Они состояли из массивных алюминие вых цилиндров , которые должны были колебаться , когда грави тационные волны достигнут Земли . Исп о льзуемые Вебером де текторы гравитационного излучения реагируют на высокие (1660 Гц ), так и на очень низкие (1 колебание в час ) час тоты . Для детектирования последней частоты используется чувствительный гравиметр , а детектором является сама Земля . Собстве н ная частота квадрупольных колебаний Земли равна од ному колебанию за 54 мин. Все эти устройства должны были срабатывать одновременно в момент , когда гравитационные волны достигнут Земли . Дей ствительно они срабатывали одновременно . Но к сожалению , ловушки включались слишком часто - примерно раз в месяц , что выглядело весьма странно . Некоторые учёные считают , что хотя опыты Вебера и полученные им результаты интересны , но они недостаточно надёжны . По этой причине многие относятся весьма скептически к идее де т ектирования гравитационных волн (эксперименты по детектированию гравитационных волн , аналогичные опытам Вебера , позднее были проверены в ряде других лабораторий и не подтвердили результатов Вебера . В настоящее время считается , что опыты Вебера ошибочны ). Роджер Пенроуз , профессор математики Биркбекского кол леджа Лондонского университета , рассмотрел любопытный слу чай коллапса и образования чёрной дыры . Он также допускает , что чёрная дыра исчезает , а затем проявляется в другое вр е мя в какой-то иной всел енной . Кроме того , он утверждает , что рождение чёрной дыры во время гравитационного коллапса является важным указанием на то , что с геометрией простран ства-времени происходит нечто необычное . Исследования Пен роуза показывают , что коллапс заканчивается о б разованием сингулярности , то есть он должен продолжаться до нулевых размеров и бесконечной плотности объекта . Последние условие даёт возможность другой вселенной приблизиться к нашей син гулярности , и не исключено , что сингулярность перейдёт в эту новую в с еленную . Она даже может появиться в каком-либо другом месте нашей собственной Вселенной. Заключение Некоторые учёные рассматривают о б разование чёрной дыры как маленькую м о дель то го , что , согласно предска заниям общей теории относительности , в коне ч ном счёте может случиться со Вселенной . Общепризнано , что мы жи вём в неизменно расширяющейся Вселенной , и один из наи более важных и насущных вопросов науки касается природы Вселенной , её прошлого Рис .5 Черная дыра и будущего . Без сомнения , все совреме н ные результаты наблюдений указывают на расшире ние Вселе н ной . однако на сегодня один из самых каверз ных вопросов т а ков : замедляется ли скорость этого рас ширения , и если да , то не сожмёт ся ли Вселенная через десятки миллиардов лет , образуя сингулярность . По-види мому , когда-нибудь мы сможем выяснить , по какому пути следует Вселенная , но , быть может , много раньше , изучая информацию , которая просачивается при рождении чёрных дыр , и те физи ч еские законы , которые упра в ляют их судь бой , мы сможем предсказать окончательную судьбу Вселен ной. Список использованной литературы : 1. Космос : Сборник . Научно - популярная литература / Ю . И . Коптев и С . А . Никитин ; - Л .: Дет . лит .,1987. - 223 с . 2. И . А . Климишин . Астрономия наших дней.-М .:«Наука» .,1976. - 453 с. 3. А . Н . Томилин . Небо Земли . Очерки по истории астрономии / К . Ф . Огородников . Л ., «Дет . лит.» , 1974. - 334 с ., ил. 4. Энциклопедический словарь юного астро нома / Сост . Н . П . Ерпылев . - 2-е изд ., - М .: Педагогика , 1986. - 336с .
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
Зашёл к бывшей жене на страницу, а у неё в статусе:
- Ищу волшебника! Сказочник уже был...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Черные дыры 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