Крупномасштабная структура вселенной

Современная модель Вселенной

Лень читать?

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Задать вопрос

Альберт Эйнштейн стал ученым, который совершил первый шаг в направлении к созданию современной нам модели Вселенной.

В 1917 году Эйнштейн ввёл модель стационарной Вселенной, основанной на его же общей теории относительности. Согласно модели Эйнштейна Вселенная является бесконечной во времени и в то же время конечной в пространстве.

Эйнштейн считал, что Вселенная представляет собою некую замкнутую оболочку гиперсферы. В пример можно привести обычный глобус. Сколько бы путник не шёл по Земле края её он не встретит, но что не означает бесконечность планеты. Согласно Эйнштейнуу Вселенная обладает конечным объёмом, количеством звёзд и конечной массой.

Но в 1922 году советский физик Александр Фридман дополнил модель Эйнштейна выводом, что Вселенная не статичная, а может расширяться или сжиматься со временем.

Подтвердил выводы Фридмана уже Эдвин Хаббл.

В результате Вселенная получила определённый возраст, который был строго зависим от постоянной Хаббла, которая характеризовала скорость её расширения.

В 1948 году советский физик Георгий Гамов разработал гипотезу «горячей Вселенной». Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением. Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва.

В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной.

В 1998 году исследователи определили, что Вселенная расширяется с ускорением. Это открытие определило современные нам представления о природе изучаемой Вселенной.

Было введено понятие темной материи, которая содержала большую часть массы Вселенной.

Тест по теме

1. Самый большой объект во вселенной: топ-10

   Вопрос 1 из 10

   Что стало главной причиной русско-японской войны?

   • Противоречия Антанты и Тройственного союза
   • Столкновение сфер влияния России и Японии
   • Нехватка ресурсов в Японии
   • Стремление России завоевать Корею

Начать тест(новая вкладка)

История исследований размеров Вселенной

В древности границы мира человека ограничивались сначала пределами его поселения, потом они расширились, и Земля казалась диском, лежащим на черепахе и слонах. Однако, уже древнегреческий философ Аристотель пришёл к выводу, что Земля является круглой, при этом она является центром мира, вокруг которого обращаются планеты и Солнце.

Такое мировоззрение продержалось до Нового времени, когда в результате развития европейской науки и техники появились новые научные знания. Исследования Николая Коперника, Галилео Галилея, Исаака Ньютона и многих других ученых поменяли мировоззрение людей и границы Вселенной вновь расширились. Земля хоть и перестала быть центром Солнечной системы, но видимый мир замыкался в пределах одной единственной пусть и огромной галактики Млечный Путь, включающей в себя все остальные небесные объекты.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Размеры Вселенной 470 руб.
• Реферат Размеры Вселенной 260 руб.
• Контрольная работа Размеры Вселенной 220 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость Новый этап развития в познании границ Вселенной наступил в ХХ веке.

В начале ХХ века исследователи Эйнар Герцшрунг и Харлоу Шелпи разработали метод, по которому, делая сравнения абсолютной светимости звёзд с видимой светимостью, можно с довольно высокой точностью рассчитать расстояние до звёзд.

На основе данного метода в 1922 году советский астроном Эрнст Эпик смог определить расстояние до Андромеды. Расстояние оказалось на порядок больше, чем размеры Млечного пути.

В результате дальнейших исследований удалось установить, что галактики являются одной из очень малых частей Вселенной. Галактики складываются в скопления, а скопления в сверхскопления галактик. Сверхскопления в свою очередь складываются в галактические нити, а они вместе с гигантскими пустотами- войдами, образуют галактические стены – относительно плоские участки скоплений и сверхскоплений галактик.

Именно эти структуры, галактические нити, войды и стены и составляют крупномасштабную структуру изучаемой Вселенной. —

Альтернативный взгляд

Регистрация подтверждена

Отзывы владельцев

Причины войны

Основные составляющие элементы Вселенной

Система «планета – спутник» является одним из примеров простейшей структуры в космосе. Так, наша планета Земля и её спутник Луна являются одним из таких примеров. В свою очередь планеты, вращаясь около Солнца, образуют планетную систему.

Солнечная система является примером планетарной системы, однако, примером не типичным. Это связано с тем, что согласно наблюдениям исследователей, основную часть звёздных систем составляют парные звёздные системы. Также может быть ситуация, когда количество светил является чётным, а наше Солнце, как мы можем убедиться, у нас всего лишь одно.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Структура Вселенной 430 руб.
• Реферат Структура Вселенной 220 руб.
• Контрольная работа Структура Вселенной 250 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Солнечная система согласно разработанной структуре входит в местное межзвездное облако.

Межзвездным облаком называют скопления газа, пыли и плазмы в нашей и в иных галактиках.

Наша Солнечная система вошла в такое облако по расчетам специалистов примерно 44 — 150 тысяч лет назад.

По оценкам специалистов наша родная Солнечная система останется в пределах Местного межзвездного облака ещё примерно в течении 10 -20 тысяч лет.

Следующим этапом в выделяемой структуре является галактический рукав.

Галактический рукав – так называют часть структуры спиральной галактики.

В таких рукавах согласно исследованиям, имеется некоторое количество пыли, молодых звёзд, и, разумеется, большое количество звездных скоплений.

Солнечная система входит в так называемый рукав Ориона.

Рукавом Ориона называют небольшую часть Млечного Пути, его галактический рукав. Специалисты определяют толщину рукава Ориона примерно в 3500 тысячи световых лет. Длину рукава определяют примерно в 11 тысяч световых лет.

Отметим, что Рукав Ориона также могут называть Местным рукавом или Шпорой Ориона.

Лень читать?

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Задать вопрос

Название рукава происходит от расположенных в нем звёзд из созвездия Ориона.

Основным свойством и одновременно одной из проблем является длительность жизни спиральных рукавов. Считается в данный момент, что спиральные ветви являются волнами плотности, которые образовались в результате развития возникших неустойчивостей в диске.

Следующим более сложным и крупным типом структуры являются галактики, в которые входят звёздные скопления и их планетные системы.

Земля и Солнечная система входят в галактику Млечный Путь.

Замечание 1

Галактика Млечный Путь – это система звезд, звёздных скоплений межзвёздного газа, пыли, темной материи и планет, которые связаны гравитацией. Все объекты, входящие в состав галактики, принимают участие в движении относительно общего для всех центра масс.

Рисунок 1. Галактика Млечный Путь. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Галактики, за исключением той, в которой пребываем мы, являются очень далекими объектами.

На небе мы можем разглядеть без приборов всего четыре галактики. Это галактика Андромеды (ее можно увидеть в северном полушарии), Большое и Малое Магелланово облако которые возможно наблюдать в южном полушарии Земли. Последние две галактики являются спутниками нашей галактики Млечный Путь. А также возможно наблюдать галактику, носящую скромное имя Треугольник или М33, что находится в созвездии Треугольника. Эту галактику можно увидеть в северном полушарии в незасвеченном небе.

Замечание 2

Сколько всего галактик неизвестно. Есть предположение, что их около двух триллионов. Отмечается, что галактики распределяются неравномерно, пустые зоны между ними называют войдами.

Популярное

Какие единицы применяются для измерения расстояний в космосе?

Сантиметр, метр и даже километр — все эти величины оказываются ничтожными уже в пределах Солнечной системы. Что же говорить о Вселенной. Чтобы указать расстояние в пределах Галактики, используется величина, названная световым годом. Это время, которое потребуется свету, движущемуся в течение одного года. Напомним, что одна световая секунда равна почти 300 тысячам км. Поэтому при переводе в привычные километры световой год оказывается приблизительно равным 10 тысячам миллиардов. Представить его невозможно, поэтому масштабы Вселенной невообразимы для человека. Если нужно указать расстояние между соседними галактиками, то и световой год оказывается недостаточным. Нужна еще более крупная величина. Ею оказался парсек, который равен 3,26 светового года.

Строение Вселенной

Во все времена люди предпочитали считать Вселенную вечной и неизменной. Эта точка зрения господствовала вплоть до 20-х годов нашего века. В то время считалось, что она ограничена размерами нашей Галактики. Пути могут рождаться и умирать, Галактика все равно остается все той же, как неизменным остается лес, в котором поколение за поколением сменяются деревья.

Настоящий переворот в науке о Вселенной произвели в 1922 — 1924 годах работы ленинградского математика и физика А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда А. Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир — это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго определённым законам.

Структура Вселенной довольно сложна и имеет несколько уровней организации, которые мы можем классифицировать в соответствии с масштабом объектов:

• Астрономические тела во Вселенной обычно группируются в системы. Звезды нередко образуют пары или входят в состав скоплений, которые содержат десятки, а то и сотни светил. В этом отношении наше Солнце довольно нетипично, так как оно не имеет «двойника»;
• Следующей ступенью организации являются галактики. Они могут быть спиральными, эллиптическими, линзовидными, неправильными. Ученые пока не до конца понимают, почему галактики обладают разной формой. На этом уровне мы обнаруживаем такие чудеса Вселенной, как черные дыры, темную материю, межзвездный газ, двойные звезды. Кроме звезд, в их состав входит пыль, газ, электромагнитное излучение. В известной Вселенной обнаружено несколько сотен миллиардов галактик.
• Несколько галактик образуют Местную группу. В нашу, кроме Млечного пути, входит Туманность Треугольника, Туманность Андромеды и еще 31 система. Скопления галактик – самые крупные из известных устойчивых структур Вселенной, их удерживает воедино гравитационная сила и еще какой-то фактор. Ученые подсчитали, что одного лишь притяжения явно недостаточно для поддержания стабильности этих объектов. Научного обоснования данного феномена пока не существует;
• Следующим уровнем структуры Вселенной являются сверхскопления галактик, каждая из которых содержит десятки, а то и сотни галактик и скоплений. Однако тяготение их уже не удерживает, поэтому они следуют за расширяющейся Вселенной;
• Последним уровнем организации мироздания являются ячейки или пузыри, стенки которых формируют сверхскопления галактик. Между ними находятся пустотные области, именуемые войдами. Эти структуры Вселенной имеют масштабы около 100 Мпк. На этом ярусе наиболее заметны процессы расширения Вселенной, также с ним связано реликтовое излучение – отголосок Большого взрыва.

Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование с таинственной структурой.

Сегодня мы гораздо лучше понимаем устройство Вселенной, но каждое полученное знание лишь рождает новые вопросы. Исследование атомных частиц в коллайдере, наблюдение за жизнью в дикой природе, высадку межпланетного зонда на астероиде также можно назвать изучением Вселенной, ибо данные объекты входят в ее состав. Человек тоже часть нашей прекрасной звездной Вселенной. Изучая Солнечную систему или далекие галактики, мы больше узнаем о самих себе.

Как получить гражданство Германии?

Структура и строение Вселенной

Самым распространённым элементом является водород (H) — 75%, гелий (He) занимает порядка 23%, ну а оставшиеся 2% делят между собой кислород (O), углерод (С) и другие элементы.

Средняя плотность материи во Вселенной — 10-29 г/см3 (да-да, настолько низкая). Порядка 95% всей плотности разделены между двумя субстанциями: Тёмной энергией и Тёмной материей. Следует понимать, откуда взялись такие названия — всё, что находится во Вселенной — материя. Эта материя бывает двух видов: структурированная — это вещество (нечто осязаемое), и не имеющая структуры — энергия (также существует, но увидеть не можем). Ну и вещество делится на тёмное и обычное, но деление происходит не по цвету, а по способности взаимодействовать с электромагнитным излучением (если не может — тёмное).

Таким образом, становится понятна структура Вселенной — некая энергия с неким веществом в ней, которое мы не можем наблюдать, так как оно не испускает электромагнитного излучения, а также межгалактический газ, Звёзды, планеты и иные привычные нам небесные тела, занимающие крохотную часть общего пространства. Также следует знать, что для Вселенной нехарактерны такие понятия, как масса, размер или же форма. Это просто некая система, мы можем выделить лишь плотность в этой системе, состав, температуру и так далее.

Вселенную можно поделить на секторы: Галактики. Это такие системы, состоящие из звёзд, межзвёздной пыли, газа и тёмной материи. Все эти вещества вращаются вокруг некого центра. Таким образом и происходит разделение на галактики (например, звёзды, вращающиеся вокруг одного центра принадлежат к одной галактике, а вращающиеся вокруг другого — к другой).

Земля, кстати, принадлежит к Галактике «Млечный путь». А всего их порядка сотни миллиардов, а может и больше (кто же сосчитает). Но увидеть невооружённым взглядом мы можем лишь три из них, что наглядно демонстрирует нам, насколько огромна Вселенная, а она ещё и расширяется постоянно!

Так вот, в любой галактике огромное количество звёзд. Одной из таких звёзд является наше Солнце. Вокруг этой звезды вращаются планеты и иные небесные тела. И всё вместе это является сложной системой — Солнечной. И таких систем в каждой Галактике неисчислимое множество. Например, лишь один «Млечный путь» включает в себя порядка нескольких сотен миллиардов звёзд, многие из которых образуют такие же планетные системы, как и наша. Именно поэтому огромна вероятность наличия разумной жизни и на других планетах, о существовании которых мы можем лишь догадываться.

Думаю, стоит перечислить основные небесные тела, которые включает в себя наша Солнечная система.

В первую очередь, это планеты земной группы, то есть, схожие по строению с нашей Землёй:
Меркурий — горячая планета (она ближе всех к Солнцу); Венера — она хоть и вторая по удалённости от нашей звезды, но обладает самой высокой температурой на поверхности — около 400 градусов по Цельсию; красная планета Марс, расположена сразу за нашей Землёй.

Планеты гиганты: самая большая из них — Юпитер, его масса в 318 раз больше земной (!); Сатурн — интересен своей системой колец; Уран — относительно лёгкая планета; Нептун — самая маленькая из них.

Маленькие планеты, называемые карликовыми, также весьма интересны и являются неотъемлемой частью Солнечной системы.

На орбитах многих планет вращаются спутники, одним из таких является Луна — спутник нашей планеты.

Астероиды — очень распространённые небесные тела в системе, правда, они очень малы.

На небе мы, порою, так любим наблюдать Кометы. И правда, они весьма красивы. На удалении от звезды представляют собой небольшие (пару километров) скопления газов (льды, преимущественно). При приближении к Солнцу ледяная поверхность комет испаряется и мы можем наблюдать оставшееся облако пыли и газа даже без оптических приборов.

Надеюсь, теперь вы хорошо понимаете, что представляет из себя Вселенная.

Строение мироздания

Тайны, ждущие своего исследователя

Существует много вопросов, ответить на которые могло бы помочь исследование первоначально происходивших процессов. Например, когда и как возникли чудовищно большие черные дыры, замеченные в сердцах фактически всех больших скоплений? Сегодня известно, что Млечный путь имеет черную дыру, вес которой составляет приблизительно 4 миллиона масс нашего Солнца, а некоторые древние галактики Вселенной имеют в своем составе черные дыры, размеры которых вообще сложно представить. Наиболее огромным является образование в системе ULAS J1120+0641. Ее черная дыра имеет вес, в 2 миллиарда раз превышающий массу нашего светила. Эта галактика возникла спустя только 770 миллионов лет после Большого взрыва.

Какие единицы применяются для измерения расстояний в космосе?

Сантиметр, метр и даже километр — все эти величины оказываются ничтожными уже в пределах Солнечной системы. Что же говорить о Вселенной. Чтобы указать расстояние в пределах Галактики, используется величина, названная световым годом. Это время, которое потребуется свету, движущемуся в течение одного года. Напомним, что одна световая секунда равна почти 300 тысячам км. Поэтому при переводе в привычные километры световой год оказывается приблизительно равным 10 тысячам миллиардов. Представить его невозможно, поэтому масштабы Вселенной невообразимы для человека. Если нужно указать расстояние между соседними галактиками, то и световой год оказывается недостаточным. Нужна еще более крупная величина. Ею оказался парсек, который равен 3,26 светового года.

СМИ о нас

Администратор

Подробно о том, что собою представляет керамбит

Похожее

• Эксперимент BICEP2 подтверждает важнейшее предсказание теории космической инфляции

  Специализированный телескоп BICEP2, работающий на Южном полюсе и измеряющий поляризацию космического микроволнового излучения, обнаружил реликтовые B-моды поляризации. Их наличие указывает на то, что по ранней Вселенной гуляли сильные гравитационные волны. Они, в свою очередь, могли возникнуть только на стадии инфляции — сверхбыстрого раздувания Вселенной, когда ей было примерно 10^–32 секунды от роду.

• Парадоксы Большого взрыва

  Даже астрономы не всегда правильно понимают расширение Вселенной. Раздувающийся воздушный шар – старая, но хорошая аналогия расширения Вселенной. Галактики, расположенные на поверхности шара, неподвижны, но поскольку Вселенная расширяется, расстояние между ними возрастает, а размеры самих галактик не увеличиваются.

• О начале Вселенной для начинающих
  Как зародилась вселенная и как она расширяется? Том Уитни, физик ЦЕРН, покажет, как космологи и физики, занимающиеся элементарными частицами, ищут ответы на эти вопросы, пытаясь воспроизвести температуру, энергию и события первых секунд после Большого взрыва.

• Что было до большого взрыва? / What Happened Before the Big Bang?
  BBC

  Откуда появилась наша Вселенная? Как это все началось? На протяжении почти ста лет, мы думали, что Большой взрыв был около 14 миллиардов лет назад. Но теперь некоторые ученые считают, что было на самом деле не «начало», наша Вселенная, возможно, была уничтожена «до». Этот фильм унесёт Вас в неизвестность, чтобы изучить головокружительный мир космоса и многочисленных вселенных, и Вы узнаете, что было до Большого взрыва.

• Теория инфляционной Вселенной, или теория Мультивселенной (Мультиверса)
  Линде А. Д.

  Андрей Дмитриевич Линде рассказывает о теории инфляционной Вселенной или теории Мультивселенной (Мультиверса). Термин «Multi-verse», заменяющий слово «Universe», означает, что вместо одной Вселенной — много вселенных сразу в одной.

• Наша Вселенная — лишь один из этапов в череде вселенных
  Наша Вселенная — лишь один из этапов в череде вселенных, регулярно порождаемых Большими взрывами. Этот результат работы ученых, о котором стало известно на днях, хотя и нуждается в серьезной проверке, демонстрирует, что в науке не закончилась эпоха фундаментальных открытий.

• Что было до Большого взрыва?
  Мозговой штурм
  Сегодня мы решили говорить о самой начальной точке, с которой ученые-космологи начинают историю нашей Вселенной. Многие думают, что такой начальной точкой может считаться Большой взрыв — начало расширения вселенной, которое продолжается до настоящего времени. Однако, простая логика подсказывает, что Большой взрыв тоже должен из-за чего-то произойти. А это значит, что какие-то процессы в нашей Вселенной шли и до него. Получается, что историю Вселенной можно начинать вести с какой-то еще более ранней точки. Мы пригласили в студию ученых, которые размышляют над началом всех начал.

• Мир многих миров. Физики в поисках иных вселенных
  Александр Виленкин

  Физик, профессор Университета Тафтса (США) Алекс Виленкин знакомит читателя с последними научными достижениями в сфере космологии и излагает собственную теорию, доказывающую возможность — и, более того, вероятность — существования бесчисленных параллельных вселенных. Выводы из его гипотезы ошеломляют: за границами нашего мира раскинулось множество других миров, похожих на наш или принципиально иных, населенных невообразимыми созданиями или существами, неотличимыми от людей.

• Параллельные вселенные
  Макс Тегмарк
  Статья этой статье Макса Тегмарка выдвигается гипотеза о строении предполагаемой сверхвселенной, теоретически включающей в себя четыре уровня. Однако уже в ближайшее десятилетие у ученых может появиться реальная возможность получить новые данные о свойствах космического простраства и, соответственно, подтвердить или опровергнуть данную гипотезу.

• Одна Вселенная или множество?
  Александр Виленкин

  Как выглядит Вселенная на очень больших расстояниях, в областях, недоступных наблюдению? И есть ли предел тому, как далеко мы можем заглянуть? Наш космический горизонт определяется расстоянием до самых далеких объектов, свет которых успел прийти к нам за 14 миллиардов лет с момента Большого взрыва. Из-за ускоренного расширения Вселенной эти объекты сейчас удалены уже на 40 миллиардов световых лет. От более далеких объектов свет к нам еще не дошел. Так что же находится там, за горизонтом?

Далее >>>

Аналоги и модификации

Будущее Вселенной

Наше мироздание началось с маленькой точки. Быстрое развитие и расширение границ привело к образованию необъятных космических просторов. Но, будет ли остановлено расширение? Возможен ли обратный вариант развития, то есть сжатия в ту же исходную плотную точку?

В 1990-х годах, специалисты пришли к выводу, что реальны два варианта будущего Вселенной.

“Сжатие” космических просторов возможно! При достижении максимальных размеров, она может разрушиться. Плотность черной материи может достичь критических показателей, из-за чего будет сжиматься.

Также, существует предположение, что причиной разрушения мироздания могут стать черные дыры. Все звездные скопления могут прекратить передачу энергии и преобразоваться в черные дыры. Если температура космического пространства приблизиться к нулю, возможно их испарение. В результате чего, все разрушиться и наступит логичный конец.

Как вырастить имбирь на даче в открытом грунте

Квантовая теория гравитации

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. В поле элементарных частиц слева — фермионы, справа — бозоны. (Изображение интерактивно.)

Несмотря на более чем полувековую историю попыток, гравитация — единственное из фундаментальных взаимодействий, для которого пока ещё не построена общепризнанная непротиворечивая квантовая теория. При низких энергиях, в духе квантовой теории поля, гравитационное взаимодействие можно представить как обмен гравитонами — калибровочными бозонами со спином 2. Однако получающаяся теория неперенормируема, и поэтому считается неудовлетворительной.

В последние десятилетия разработаны несколько перспективных подходов к решению задачи квантования гравитации: теория струн, петлевая квантовая гравитация и прочие.

Теория струн

В ней вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Вариантом теории струн является М-теория.

Петлевая квантовая гравитация

В ней делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону, пространство и время по этой теории состоят из дискретных частей. Эти маленькие квантовые ячейки пространства определённым способом соединены друг с другом, так что на малых масштабах времени и длины они создают пёструю, дискретную структуру пространства, а на больших масштабах плавно переходят в непрерывное гладкое пространство-время. Хотя многие космологические модели могут описать поведение вселенной только от Планковского времени после Большого Взрыва, петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, и даже заглянуть раньше. Петлевая квантовая гравитация позволяет описать все частицы стандартной модели, не требуя для объяснения их масс введения бозона Хиггса.

Причинная динамическая триангуляция

Причинная динамическая триангуляция — пространственно-временное многообразие в ней строится из элементарных евклидовых симплексов (треугольник, тетраэдр, пентахор) размеров порядка планковских с учётом принципа причинности. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории.