Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции

     . Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции 

     Мегамир, или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Мегамир имеет системную организацию в форме планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд и звездных систем – галактик.

     Все существующие галактики входят в  систему самого высокого порядка  – Метагалактику. Размеры Метагалактики  очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд. световых лет.

     Понятия «Вселенная» и «Метагалактика»  – очень близкие понятия: они  характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» – тот же мир, но с точки зрения его структуры – как упорядоченную систему галактик.

     Строение  и эволюция Вселенной изучаются  космологией. Космология как раздел естествознания находится на своеобразном стыке науки, религии и философии. В основе космологических моделей Вселенной лежат определенные мировоззренческие предпосылки, а сами эти модели имеют большое мировоззренческое значение. [2 стр. 147]

     В классической науке существовала так  называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой же, как сейчас. Наука XIX в. рассматривала атомы как вечные простейшие элементы материи. Источник энергии звезд был неизвестен, поэтому нельзя было судить об их времени жизни. Когда они погаснут, Вселенная станет темной, но по-прежнему будет стационарной. Холодные звезды продолжали бы хаотическое и вечное блуждание в пространстве, а планеты порождали бы свой неизменный бег по рискованным орбитам. Астрономия была статичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды, создавались их классификации, что было, конечно, очень важно. Но вопрос об эволюции Вселенной не ставился.

     Современная релятивистская космология строит модели Вселенной, отталкиваясь от основного  уравнения тяготения, введенного А. Эйнштейном в общей теории относительности. [5 стр. 102]

     Вселенная в космологической модели А. Эйнштейна  стационарна, бесконечна во времени  и безгранична в пространстве.

     В том же 1917 г. голландский астроном В. де Сшптер предложил другую модель, представляющую собой также решение уравнений тяготения. Это решение имело то свойство, что оно существовало бы даже в случае «пустой» Вселенной, свободной от материи. Если же в такой Вселенной появлялись массы, то решение переставало быть стационарным: возникало некоторого рода космическое отталкивание между массами, стремящееся удалить их друг от друга. Тенденция к расширению, по В. де Ситтеру, становилась заметной лишь на очень больших расстояниях.

     В 1929 г. американский астроном Э.П. Хаббл обнаружил существование странной зависимости между расстоянием и скоростью галактик: все галактики движутся от нас, причем со скоростью, которая возрастает пропорционально расстоянию, – система галактик расширяется.

     Расширение  Вселенной долгое время считалось  научно установленным фактом, однако однозначно решить вопрос в пользу той или иной модели в настоящее  время не представляется возможным.

     Как бы ни решался вопрос о многообразии космологических моделей, очевидно, что наша Вселенная эволюционирует. Согласно теоретическим расчетам Ж. Леметра, радиус Вселенной в первоначальном состоянии был равен 10^-12см, что близко по размерам к радиусу электрона, а ее плотность составляла 10⁹⁶ г/см³. В сингулярном состоянии Вселенная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров.

     От  первоначального сингулярного состояния  Вселенная перешла к расширению в результате Большого взрыва. Начиная  с конца 40-х гг. прошлого века все  большее внимание в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения.

     Ретроспективные расчеты определяют возраст Вселенной  в 13-15 млрд. лет. Г.А. Гамов предположил, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты показали, что Вселенная  в своей эволюции проходит определенные этапы, в ходе которых происходит образование химических элементов  и структур. [4 стр. 44]

     Современная структура Вселенной является результатом  космической эволюции, в ходе которой  из протогалактик образовались галактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планеты.

     Метагалактика представляет собой совокупность звездных систем – галактик, а ее структура определяется их распределением в пространстве, заполненном чрезвычайно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

     Галактика – гигантская система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию. По форме галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные. [4 стр. 52]

     В ядре галактики сосредоточены самые  старые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены  в диске галактики.

     На  современном этапе эволюции Вселенной  вещество в ней находится преимущественно  в звездном состоянии. 97% вещества в  нашей Галактике сосредоточено  в звездах, представляющих собой  гигантские плазменные образования  различной величины, температуры, с  разной характеристикой движения.

     Возраст звезд меняется в достаточно большом  диапазоне значений: от 15 млрд. лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч – самых молодых. Есть звезды, которые образуются в  настоящее время и находятся  в протозвездной стадии, т.е. они  еще не стали настоящими звездами.

     Рождение  звезд происходит в газово-пылевых  туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил, благодаря которым идет формирование неустойчивых однородностей и диффузная материя распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются достаточно долго, то с течением времени они превращаются в звезды.

     Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять больших планет, десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероидов), сотни комет, бесчисленное множество метеоритных тел, движущихся как роями, так и в виде отдельных частиц. К 1979 г. было известно 34 спутника и 2000 астероидов. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела – Солнца. Солнечная система является упорядоченной системой, имеющей свои закономерности строения. Единый характер Солнечной системы проявляется в том, что все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости. [3 стр. 138]

     О механизме образования планет в  Солнечной системе также нет  общепризнанных заключений. Солнечная  система, по оценкам ученых, образовалась примерно 5 млрд. лет назад, причем Солнце – звезда второго (или еще более  позднего) поколения.

     Современные концепции происхождения планет Солнечной системы основываются на том, что нужно учитывать не только механические силы, но и другие, в частности электромагнитные. Эта  идея была выдвинута шведским физиком  и астрофизиком X. Алъфвеном и английским астрофизиком Ф. Хойлом. Считается вероятным, что именно электромагнитные силы сыграли решающую роль при зарождении Солнечной системы.

     Солнечной системы носят гипотетический характер, и однозначно решить вопрос об их достоверности  на современном этапе развития науки  невозможно. Во всех существующих теориях  имеются противоречия и неясные  места.