صفحه اصلی
گچ
ابعاد کیهان. ابعاد غیر قابل تصور فضای بیرونی فاصله بین زمین و ماه

ابعاد کیهان. ابعاد غیر قابل تصور فضای بیرونی فاصله بین زمین و ماه

از کیهان چه می دانیم، فضا چگونه است؟ کائنات دنیایی است بی کران و دشوار برای درک ذهن انسان که غیر واقعی و ناملموس به نظر می رسد. در واقع، ما توسط ماده احاطه شده ایم که از نظر مکان و زمان بی حد و حصر است و می تواند اشکال مختلفی به خود بگیرد. برای اینکه بخواهیم مقیاس واقعی فضای بیرونی، نحوه عملکرد کیهان، ساختار جهان و فرآیندهای تکامل را درک کنیم، باید از آستانه جهان بینی خود عبور کنیم، از زاویه ای دیگر به جهان اطراف خود نگاه کنیم. از داخل

نگاهی به فضاهای وسیع فضا از زمین

آموزش کیهان: گام های اولیه

فضایی که ما از طریق تلسکوپ مشاهده می کنیم تنها بخشی از جهان ستاره ای است که به اصطلاح مگا کهکشان نامیده می شود. پارامترهای افق کیهانی هابل بسیار زیاد است - 15-20 میلیارد سال نوری. این داده ها تقریبی هستند، زیرا در روند تکامل جهان به طور مداوم در حال گسترش است. انبساط جهان از طریق انتشار اتفاق می افتد عناصر شیمیاییو تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی. ساختار کیهان دائما در حال تغییر است. خوشه هایی از کهکشان ها، اجرام و اجسام جهان در فضا ظاهر می شوند - اینها میلیاردها ستاره هستند که عناصر فضای نزدیک را تشکیل می دهند - منظومه های ستاره ای با سیارات و ماهواره ها.

آغاز کجاست؟ کیهان چگونه به وجود آمد؟ احتمالاً سن کیهان 20 میلیارد سال است. شاید منبع ماده کیهانی ماده گرم و متراکم بوده باشد که انباشتگی آن در لحظه خاصی منفجر شد. کوچکترین ذرات در نتیجه انفجار در همه جهات پراکنده شدند و در زمان ما به دور شدن از کانون زمین لرزه ادامه می دهند. تئوری بیگ بنگ، که اکنون بر محافل علمی تسلط دارد، شکل گیری کیهان را به بهترین شکل توصیف می کند. ماده ای که در نتیجه فاجعه کیهانی پدیدار شد، توده ای ناهمگن متشکل از ذرات ریز ناپایدار بود که با برخورد و پراکندگی شروع به تعامل با یکدیگر کردند.

بیگ بنگ نظریه ای در مورد منشأ کیهان است که شکل گیری آن را توضیح می دهد. بر اساس این نظریه، در ابتدا مقدار معینی از ماده وجود داشت که در نتیجه فرآیندهای خاص، با نیروی عظیمی منفجر شد و جرم مادر را به فضای اطراف پراکنده کرد.

پس از مدتی، با استانداردهای کیهانی - یک لحظه، بر اساس زمان بندی زمینی - میلیون ها سال، مرحله مادی شدن فضا آغاز شد. کیهان از چه ساخته شده است؟ ماده پراکنده شروع به متمرکز شدن به توده‌های بزرگ و کوچک کرد که متعاقباً در محل آن‌ها اولین عناصر کیهان، توده‌های گازی عظیم - مهد کودک ستاره‌های آینده - شروع به ظهور کردند. در بیشتر موارد، فرآیند تشکیل اجسام مادی در جهان با قوانین فیزیک و ترمودینامیک توضیح داده می شود، اما تعدادی از نکات وجود دارد که هنوز قابل توضیح نیستند. به عنوان مثال، چرا ماده در حال انبساط بیشتر در یک بخش از فضا متمرکز است، در حالی که در بخش دیگری از جهان ماده بسیار کمیاب است؟ پاسخ به این سوالات تنها زمانی بدست می آید که مکانیسم تشکیل اجسام فضایی اعم از بزرگ و کوچک مشخص شود.

اکنون روند شکل گیری جهان با عمل قوانین جهان توضیح داده می شود. بی ثباتی گرانشی و انرژی در نواحی مختلف باعث شکل گیری پیش ستاره ها شد که به نوبه خود تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز و گرانش، کهکشان ها را تشکیل دادند. به عبارت دیگر، در حالی که ماده ادامه داشت و همچنان در حال گسترش است، فرآیندهای فشرده سازی تحت تأثیر نیروهای گرانشی آغاز شد. ذرات ابرهای گازی شروع به تمرکز در اطراف یک مرکز خیالی کردند و در نهایت یک تراکم جدید را تشکیل دادند. مصالح ساختمانی در این پروژه ساخت و ساز غول پیکر هیدروژن مولکولی و هلیوم است.

عناصر شیمیایی کیهان ماده اولیه ساختمانی هستند که اجسام جهان متعاقباً از آنها تشکیل شدند.

سپس قانون ترمودینامیک شروع به کار می کند و فرآیندهای فروپاشی و یونیزاسیون فعال می شوند. مولکول‌های هیدروژن و هلیوم به اتم‌ها متلاشی می‌شوند که از آن‌ها هسته یک پیش‌ستاره تحت تأثیر نیروهای گرانشی تشکیل می‌شود. این فرآیندها قوانین کیهان هستند و شکل یک واکنش زنجیره ای را به خود گرفته اند که در تمام نقاط دوردست کیهان رخ می دهد و جهان را با میلیاردها، صدها میلیارد ستاره پر می کند.

تکامل جهان: نکات برجسته

امروزه در محافل علمی فرضیه ای در مورد ماهیت چرخه ای حالت هایی وجود دارد که تاریخ جهان از آنها بافته شده است. خوشه های گازی که در نتیجه انفجار مواد اولیه به وجود آمدند، به مهدکودک ستارگان تبدیل شدند که به نوبه خود کهکشان های متعددی را تشکیل دادند. با این حال، با رسیدن به مرحله خاصی، ماده در جهان شروع به گرایش به حالت اولیه و متمرکز خود می کند، یعنی. انفجار و متعاقب آن انبساط ماده در فضا با فشرده سازی و بازگشت به حالت فوق متراکم، به نقطه شروع، همراه است. متعاقباً، همه چیز تکرار می شود، تولد به پایان می رسد، و به همین ترتیب برای چندین میلیارد سال، بی نهایت.

آغاز و پایان جهان مطابق با تکامل چرخه ای کیهان

با این حال، با حذف مبحث تشکیل کیهان، که همچنان یک سوال باز است، باید به سراغ ساختار کیهان برویم. در دهه 30 قرن بیستم، مشخص شد که فضای بیرونی به مناطقی تقسیم می شود - کهکشان ها، که تشکیلات عظیمی هستند که هر کدام دارای جمعیت ستاره ای خاص خود هستند. علاوه بر این، کهکشان ها اجرام ایستا نیستند. سرعت دور شدن کهکشان ها از مرکز خیالی کیهان دائماً در حال تغییر است که همگرایی برخی از آنها و حذف برخی دیگر از یکدیگر نشان می دهد.

تمام فرآیندهای فوق از نظر طول عمر زمینی بسیار کند به طول می انجامد. از دیدگاه علم و این فرضیه ها، همه فرآیندهای تکاملی به سرعت رخ می دهند. به طور متعارف، تکامل جهان را می توان به چهار مرحله - دوران تقسیم کرد:

  • دوران هادرون؛
  • دوران لپتون؛
  • عصر فوتون؛
  • دوران ستاره ای

مقیاس زمانی کیهانی و تکامل کیهان که بر اساس آن می توان ظاهر اجرام کیهانی را توضیح داد.

در مرحله اول، تمام مواد در یک قطره هسته ای بزرگ، متشکل از ذرات و ضد ذرات، در گروه هایی - هادرون ها (پروتون ها و نوترون ها) ترکیب شدند. نسبت ذرات به ضد ذرات تقریباً 1:1.1 است. در مرحله بعدی فرآیند نابودی ذرات و پادذرات می آید. پروتون ها و نوترون های باقی مانده هستند مصالح ساختمانی، که از آن کیهان تشکیل شده است. مدت زمان دوره هادرون ناچیز است، فقط 0.0001 ثانیه - دوره واکنش انفجاری.

سپس پس از 100 ثانیه فرآیند سنتز عناصر آغاز می شود. در دمای یک میلیارد درجه، فرآیند همجوشی هسته ای مولکول های هیدروژن و هلیوم را تولید می کند. در تمام این مدت، این ماده در فضا به گسترش خود ادامه می دهد.

از این لحظه، مرحله طولانی، از 300 هزار تا 700 هزار سال، مرحله نوترکیب هسته ها و الکترون ها آغاز می شود و اتم های هیدروژن و هلیوم را تشکیل می دهند. در این حالت، کاهش دمای ماده مشاهده می شود و شدت تابش کاهش می یابد. جهان شفاف می شود. هیدروژن و هلیوم که در مقادیر عظیمی تحت تأثیر نیروهای گرانشی تشکیل شده اند، جهان اولیه را به یک جهان غول پیکر تبدیل می کنند. سایت ساخت و ساز. پس از میلیون‌ها سال، عصر ستارگان آغاز می‌شود - که فرآیند شکل‌گیری پیش ستاره‌ها و اولین پیش کهکشان‌ها است.

این تقسیم تکامل به مراحل با مدل جهان داغ مطابقت دارد که بسیاری از فرآیندها را توضیح می دهد. دلایل واقعی بیگ بنگ و مکانیسم انبساط ماده هنوز توضیح داده نشده است.

ساختار و ساختار کیهان

دوران ستاره ای تکامل کیهان با تشکیل گاز هیدروژن آغاز می شود. تحت تأثیر گرانش، هیدروژن به خوشه ها و توده های بزرگ انباشته می شود. جرم و چگالی چنین خوشه هایی عظیم است، صدها هزار بار بیشتر از جرم خود کهکشان تشکیل شده. توزیع نابرابر هیدروژن، مشاهده شده در مرحله اولیه شکل گیری جهان، تفاوت در اندازه کهکشان های حاصل را توضیح می دهد. مگا کهکشان ها در جایی تشکیل شدند که حداکثر تجمع گاز هیدروژن باید وجود داشته باشد. جایی که غلظت هیدروژن ناچیز بود، کهکشان‌های کوچک‌تری ظاهر شدند، شبیه به خانه ستاره‌ای ما - کهکشان راه شیری.

نسخه ای که بر اساس آن جهان نقطه آغاز و پایانی است که کهکشان ها در مراحل مختلف توسعه به دور آن می چرخند.

از این لحظه به بعد، کیهان اولین تشکیلات خود را با مرزها و پارامترهای فیزیکی واضح دریافت می کند. اینها دیگر سحابی، تجمع گاز ستاره ای و غبار کیهانی (محصولات یک انفجار)، پیش خوشه های ماده ستاره ای نیستند. اینها کشورهای ستاره ای هستند که وسعت آنها از نظر ذهن انسان بسیار بزرگ است. جهان در حال پر شدن از پدیده های جالب کیهانی است.

از دیدگاه توجیه علمی و مدل مدرن کیهان، کهکشان ها ابتدا در نتیجه عمل شکل گرفتند. نیروهای گرانشی. تبدیل ماده به یک گرداب عظیم جهانی وجود داشت. فرآیندهای گریز از مرکز، تکه تکه شدن بعدی ابرهای گازی را به خوشه ها تضمین کرد، که زادگاه اولین ستارگان شد. پیش کهکشان هایی با دوره های چرخش سریع به مرور زمان به کهکشان های مارپیچی تبدیل شدند. در جایی که چرخش آهسته بود و فرآیند فشرده سازی ماده عمدتاً مشاهده می شد، کهکشان های نامنظم تشکیل می شدند که اغلب بیضی شکل بودند. در برابر این پس زمینه، فرآیندهای باشکوه تری در کیهان اتفاق افتاد - تشکیل ابرخوشه های کهکشانی، که لبه های آنها در تماس نزدیک با یکدیگر هستند.

ابرخوشه ها گروه های متعددی از کهکشان ها و خوشه های کهکشانی در ساختار بزرگ مقیاس کیهان هستند. در عرض 1 میلیارد St. برای سال ها حدود 100 ابرخوشه وجود دارد

از آن لحظه به بعد مشخص شد که جهان یک نقشه عظیم است که در آن قاره ها خوشه هایی از کهکشان ها هستند و کشورها ابر کهکشان ها و کهکشان هایی هستند که میلیاردها سال پیش شکل گرفته اند. هر یک از این تشکل‌ها شامل خوشه‌ای از ستاره‌ها، سحابی‌ها، انباشته‌ای از گاز بین ستاره‌ای و غبار است. با این حال، کل این جمعیت تنها 1٪ از حجم کل تشکیلات جهانی را تشکیل می دهد. بخش عمده ای از جرم و حجم کهکشان ها را ماده تاریک اشغال کرده است که تعیین ماهیت آن ممکن نیست.

تنوع جهان: طبقات کهکشان ها

به لطف تلاش‌های ادوین هابل، اخترفیزیکدان آمریکایی، اکنون مرزهای کیهان و طبقه‌بندی واضحی از کهکشان‌های ساکن در آن را داریم. طبقه بندی بر اساس ویژگی های ساختاری این سازندهای غول پیکر است. چرا کهکشان ها دارند اشکال مختلف? پاسخ به این و بسیاری از سؤالات دیگر توسط طبقه بندی هابل داده شده است که طبق آن جهان از کهکشان هایی از طبقات زیر تشکیل شده است:

  • مارپیچ؛
  • بیضوی
  • کهکشان های نامنظم

اولین ها شامل رایج ترین شکل هایی است که جهان را پر می کند. خصوصیاتکهکشان های مارپیچی وجود یک مارپیچ کاملاً مشخص است که به دور یک هسته درخشان می چرخد ​​یا به سمت یک میله کهکشانی متمایل می شود. کهکشان های مارپیچی با هسته S تعیین می شوند، در حالی که اجرام با میله مرکزی SB تعیین می شوند. کهکشان راه شیری ما نیز به این طبقه تعلق دارد که در مرکز آن هسته با یک پل نورانی تقسیم شده است.

یک کهکشان مارپیچی معمولی. در مرکز، هسته ای با پلی که از انتهای آن بازوهای مارپیچی بیرون می زند، به وضوح قابل مشاهده است.

تشکیلات مشابهی در سراسر جهان پراکنده شده اند. نزدیکترین کهکشان مارپیچی، آندرومدا، غولی است که به سرعت در حال نزدیک شدن به کهکشان راه شیری است. بزرگترین نماینده این کلاس که برای ما شناخته شده است، کهکشان غول پیکر NGC 6872 است. قطر قرص کهکشانی این هیولا تقریباً 522 هزار سال نوری است. این جرم در فاصله 212 میلیون سال نوری از کهکشان ما قرار دارد.

طبقه متداول بعدی تشکیلات کهکشانی کهکشان های بیضوی هستند. نام آنها مطابق با طبقه بندی هابل حرف E (بیضوی) است. این سازندها بیضی شکل هستند. علیرغم این واقعیت که اجرام مشابه زیادی در کیهان وجود دارد، کهکشان های بیضوی به ویژه بیانگر نیستند. آنها عمدتاً از بیضی های صاف تشکیل شده اند که با خوشه های ستاره ای پر شده اند. برخلاف مارپیچ‌های کهکشانی، بیضی‌ها حاوی انباشته‌ای از گاز بین‌ستاره‌ای و غبار کیهانی نیستند که اثرات نوری اصلی تجسم چنین اجرامی هستند.

یک نماینده معمولی از این طبقه که امروزه شناخته شده است، سحابی حلقه بیضی شکل در صورت فلکی لیرا است. این جرم در فاصله 2100 سال نوری از زمین قرار دارد.

نمایی از کهکشان بیضی شکل قنطورس A از طریق تلسکوپ CFHT

آخرین دسته از اجرام کهکشانی که کیهان را پر می کنند، کهکشان های نامنظم یا نامنظم هستند. نام طبق طبقه بندی هابل نماد لاتین I است. ویژگی اصلی شکل نامنظم است. به عبارت دیگر، چنین اجسامی دارای اشکال متقارن و الگوهای مشخصه نیستند. در شکل خود، چنین کهکشانی شبیه تصویری از هرج و مرج جهانی است، جایی که خوشه های ستاره ای با ابرهای گاز و غبار کیهانی متناوب می شوند. در مقیاس کیهان، کهکشان های نامنظم پدیده ای رایج هستند.

به نوبه خود، کهکشان های نامنظم به دو زیر گروه تقسیم می شوند:

  • کهکشان های نامنظم زیرگروه I دارای ساختار نامنظم پیچیده، سطحی با متراکم بالا هستند و از نظر روشنایی متمایز می شوند. اغلب این شکل آشفته کهکشان های نامنظم نتیجه مارپیچ های فروریخته است. یک مثال معمولی از چنین کهکشانی، ابر ماژلانی بزرگ و کوچک است.
  • کهکشان های نامنظم و نامنظم زیرگروه II سطحی کم، شکلی آشفته دارند و چندان درخشان نیستند. به دلیل کاهش روشنایی، تشخیص چنین تشکیلاتی در وسعت کیهان دشوار است.

ابر ماژلانی بزرگ نزدیکترین کهکشان نامنظم به ماست. هر دو سازنده به نوبه خود، ماهواره های راه شیری هستند و ممکن است به زودی (در 1-2 میلیارد سال) توسط یک جسم بزرگتر جذب شوند.

کهکشان نامنظم ابر ماژلانی بزرگ - ماهواره ای از کهکشان راه شیری ما

علیرغم این واقعیت که ادوین هابل کهکشان ها را کاملاً دقیق در طبقات مرتب کرد، این طبقه بندیایده آل نیست اگر نظریه نسبیت انیشتین را در فرآیند درک جهان قرار دهیم، می‌توانیم به نتایج بیشتری دست یابیم. کائنات با انبوهی از اشکال و ساختارهای مختلف نشان داده شده است که هر یک ویژگی ها و ویژگی های مشخصه خود را دارند. اخیراً اخترشناسان توانستند تشکیلات کهکشانی جدیدی را کشف کنند که به عنوان اجرام میانی بین کهکشان های مارپیچی و بیضوی توصیف می شوند.

کهکشان راه شیری مشهورترین بخش کیهان است

دو بازوی مارپیچی که به طور متقارن در اطراف مرکز قرار گرفته اند، بدنه اصلی کهکشان را تشکیل می دهند. مارپیچ ها به نوبه خود از بازوهایی تشکیل شده اند که به آرامی به یکدیگر می ریزند. در محل اتصال بازوهای کمان و ماکیان، خورشید ما در فاصله 2.62·10¹7 کیلومتری از مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد. مارپیچ ها و بازوهای کهکشان های مارپیچی، خوشه هایی از ستاره ها هستند که با نزدیک شدن به مرکز کهکشانی، چگالی آنها افزایش می یابد. بقیه جرم و حجم مارپیچ های کهکشانی ماده تاریک است و تنها بخش کوچکی از گاز بین ستاره ای و غبار کیهانی تشکیل شده است.

موقعیت خورشید در بازوهای کهکشان راه شیری، مکان کهکشان ما در کیهان

ضخامت مارپیچ ها تقریباً 2 هزار سال نوری است. کل این کیک لایه ای در حرکت ثابت است و با سرعت فوق العاده 200-300 کیلومتر بر ثانیه می چرخد. هر چه به مرکز کهکشان نزدیکتر باشد، سرعت چرخش بیشتر می شود. خورشید و منظومه شمسی ما 250 میلیون سال طول می کشد تا یک انقلاب در اطراف مرکز کهکشان راه شیری کامل شود.

کهکشان ما از یک تریلیون ستاره بزرگ و کوچک، فوق سنگین و متوسط ​​تشکیل شده است. متراکم ترین خوشه ستارگان کهکشان راه شیری بازوی کمان است. در این منطقه است که حداکثر روشنایی کهکشان ما مشاهده می شود. برعکس، قسمت مخالف دایره کهکشانی در هنگام مشاهده بصری کمتر روشن است و تشخیص آن دشوار است.

بخش مرکزی کهکشان راه شیری با هسته ای نشان داده شده است که ابعاد آن بین 1000-2000 پارسک تخمین زده می شود. در این درخشان ترین منطقه کهکشان، حداکثر تعداد ستارگان متمرکز شده است که طبقات مختلف، مسیرهای توسعه و تکامل خود را دارند. اینها اکثراً ستاره های قدیمی فوق سنگین در مراحل پایانی سکانس اصلی هستند. تایید وجود مرکز پیری کهکشان راه شیری وجود تعداد زیادی ستاره نوترونی و سیاهچاله در این منطقه است. در واقع، مرکز قرص مارپیچی هر کهکشان مارپیچی، سیاهچاله‌ای است که مانند یک جاروبرقی غول‌پیکر، اجرام سماوی و ماده واقعی را می‌مکد.

یک سیاهچاله بسیار پرجرم واقع در بخش مرکزی کهکشان راه شیری محل مرگ همه اجرام کهکشانی است.

در مورد خوشه های ستاره ای، امروزه دانشمندان موفق شده اند دو نوع خوشه را طبقه بندی کنند: کروی و باز. علاوه بر خوشه های ستاره ای، مارپیچ ها و بازوهای کهکشان راه شیری، مانند هر کهکشان مارپیچی دیگری، از ماده پراکنده و انرژی تاریک تشکیل شده است. در نتیجه انفجار بزرگ، ماده در حالت بسیار کمیاب قرار دارد که توسط گاز و ذرات غبار بین‌ستاره‌ای ضعیف نشان داده می‌شود. قسمت مرئی ماده از سحابی ها تشکیل شده است که به نوبه خود به دو نوع سحابی سیاره ای و سحابی پراکنده تقسیم می شوند. قسمت قابل مشاهده طیف سحابی ها به دلیل انکسار نور از ستارگان است که نور را در داخل مارپیچ در همه جهات ساطع می کنند.

منظومه شمسی ما در این سوپ کیهانی وجود دارد. نه، ما در این دنیای عظیم تنها نیستیم. مانند خورشید، بسیاری از ستارگان منظومه های سیاره ای خاص خود را دارند. کل سوال این است که چگونه می توان سیارات دوردست را تشخیص داد، اگر فاصله ها حتی در کهکشان ما از مدت زمان وجود هر تمدن هوشمندی بیشتر باشد. زمان در کیهان با معیارهای دیگری اندازه گیری می شود. سیارات با ماهواره هایشان کوچکترین اجرام کیهان هستند. تعداد چنین اشیایی غیرقابل محاسبه است. هر یک از آن ستارگانی که در محدوده مرئی قرار دارند می توانند منظومه های ستاره ای خود را داشته باشند. ما فقط می توانیم سیارات موجود را که نزدیک به ما هستند ببینیم. اینکه در همسایگی چه اتفاقی می افتد، چه جهان هایی در بازوهای دیگر کهکشان راه شیری وجود دارد و چه سیاره هایی در کهکشان های دیگر وجود دارند، یک راز باقی مانده است.

Kepler-16 b یک سیاره فراخورشیدی در نزدیکی ستاره دوگانه کپلر-16 در صورت فلکی ماکیان است.

نتیجه گیری

انسان با داشتن درک سطحی از چگونگی پیدایش جهان و چگونگی تکامل آن، تنها گامی کوچک در جهت درک و درک مقیاس جهان برداشته است. اندازه و گستره عظیمی که امروزه دانشمندان باید با آن سروکار داشته باشند نشان می دهد که تمدن بشری فقط یک لحظه در این بسته ماده، فضا و زمان است.

مدلی از کیهان مطابق با مفهوم حضور ماده در فضا با در نظر گرفتن زمان

مطالعه جهان از کوپرنیک تا امروز ادامه دارد. در ابتدا دانشمندان از مدل heliocentric شروع کردند. در واقع معلوم شد که فضا مرکز واقعی ندارد و تمام چرخش، حرکت و حرکت طبق قوانین کیهان اتفاق می افتد. علیرغم این واقعیت که توضیح علمی برای فرآیندهای در حال وقوع وجود دارد، اشیاء جهانی به طبقات، انواع و انواع تقسیم می شوند، هیچ جسم واحدی در فضا شبیه به دیگری نیست. اندازه اجرام آسمانی و جرم آنها تقریبی است. مکان کهکشان ها، ستاره ها و سیارات دلخواه است. مسئله این است که هیچ سیستم مختصاتی در کیهان وجود ندارد. با رصد فضا، بر روی کل افق مرئی طرح ریزی می کنیم و زمین خود را به عنوان نقطه مرجع صفر در نظر می گیریم. در واقع، ما فقط یک ذره میکروسکوپی هستیم که در گستره های بی پایان کیهان گم شده ایم.

کیهان ماده ای است که در آن همه اشیاء در ارتباط نزدیک با مکان و زمان وجود دارند

همانند ارتباط با اندازه، زمان در کیهان نیز باید به عنوان جزء اصلی در نظر گرفته شود. منشا و قدمت اجرام فضایی به ما امکان می دهد تصویری از تولد جهان ایجاد کنیم و مراحل تکامل جهان را برجسته کنیم. سیستمی که ما با آن سروکار داریم ارتباط نزدیکی با بازه های زمانی دارد. تمام فرآیندهای رخ داده در فضا دارای چرخه هایی هستند - شروع، شکل گیری، تبدیل و پایان که با مرگ یک شی مادی و انتقال ماده به حالت دیگر همراه است.

مقیاس های فاصله در کیهان روش های تخمین اندازه ها و فواصل

بی نهایت و وسعت کیهان احساس تحسین و هیبت را بر می انگیزد.

بنابراین، فیزیکدان آلمانی، مخترع پمپ هوا، که وجود فشار هوا را نشان داد (آزمایشی با "نیمکره های ماگدبورگ") و بسیاری از خواص ᴇᴦο را مطالعه کرد، O. von Guericke آزمایش هایی را انجام داد تا ثابت کند که جهان خالی، همه جا حاضر و وجود دارد. بی نهایت این با علم اوایل قرن هفدهم در تضاد بود. او نوشت که در تمایل خود برای یادگیری ساختار جهان، اول از همه از میزان غیرقابل تصور شوکه شده است.

کیهان این او بود که میل شدیدی را در او برانگیخت تا مطمئن شود آنچه بین اجرام آسمانی پخش می شود، در اصل چیست؟ اما همه چیز را در خود دارد و جایی برای هستی و هستی فراهم می کند. آیا این می تواند نوعی ماده آسمانی آتشین، جامد (همانطور که ارسطویی ها ادعا می کردند)، مایع (همانطور که کوپرنیک و تیکو براهه فکر می کنند) یا جوهر پنجم شفاف باشد؟ یا فضا خالی از همه ماده است، یعنی. یک پوچی دائماً انکار شده وجود دارد.

فواصل در جهان ستارگان بر حسب سال نوری (1 سال نوری ≈ ≈ 9.5 ‣‣‣ 10 12 کیلومتر) یا بر حسب پارسک (1 pc = 3.26 سال نوری = 206 265 AU = = 3، 1 ‣‣‣‣ 106 1 ≈ ≈ ≈ ≈ ‣‣‣ ‣ 206 = 206 265 AU = = 3، 1 ‣‣‣‣ ‣ 206 اندازه گیری می شود. م). فاصله زمین تا خورشید 1 واحد نجومی است. (واحد نجومی) ≈ 150 میلیون کیلومتر، نور در 8.5 دقیقه حرکت می کند. فاصله ماه حدود 1 نور است. s یا 384 هزار کیلومتر یا 60 شعاع زمین. قطر منظومه شمسی- چندین ساعت نوری، و نزدیکترین ستاره (پراکسیما صورت فلکی قنطورس) در فاصله حدود 4 سال نوری قرار دارد. سال

در دوران باستان، مردمان مختلف تصورات مختلفی در مورد زمین و شکل آن داشتند. بنابراین، هندوها زمین را مانند هواپیمایی تصور می کردند که روی پشت فیل ها قرار دارد. ساکنان بابل - به شکل کوهی که در دامنه غربی آن بابل قرار دارد. یهودیان - به شکل دشت و غیره. اما به هر حال اعتقاد بر این بود که در جایی گنبد آسمانی به فلک زمین متصل است. پیدایش و توسعه علم زمین و جغرافیا مدیون یونانیان باستان است که جهان را مانند کیک گردی با یونان در مرکز تصور می کردند. هکاتائوس میلتوس حتی قطر آن را 8000 کیلومتر محاسبه کرد. برای اجداد دور ما، جهت گیری در فضا اهمیت زیادی داشت. سفارش ایمنی تضمین شده است.

در بین النهرین و مصر، رصد آسمان در انحصار کاهنان بود و با طالع بینی مرتبط بود. مردم متوجه شدند که سیارات در پس زمینه ستارگان (از یونانی. سیاره ها- سرگردان). آنها شروع به ساختن مدل هایی از فضای جهانی پیرامون انسان، مدل های جهان کردند. انسان و در نتیجه، زمین ما در مرکز جهان قرار گرفت. این موقعیت برجسته شخص با ایده های ناظر مطابقت داشت. ارسطو یک توجیه فلسفی طبیعی برای چنین نظامی ارائه کرد تعداد زیادیحوزه های مادی مرتبط با یکدیگر که هر کدام تابع قوانین خاص خود هستند. او نتوانست حرکت ظاهری اجرام آسمانی را از شرق به غرب توضیح دهد و خود را به این جمله اکتفا کرد که "طبیعت همیشه بهترین امکانات خود را درک می کند." یکی دیگر از شاگردان افلاطون، Eudoxus، تلاش کرد سینماتیک سیارات را بر اساس فرضیه حرکت در امتداد یک منحنی ایده آل - یک دایره، بیابد. برای انجام این کار، او باید سرعت و جهت حرکت سه (و سپس هفت) کره را برای توصیف حرکت ظاهری خورشید و ماه و 26 کره برای سیارات انتخاب می کرد. ارسطو قبلاً از 56 کره استفاده کرده بود و ریاضیدان آپولونیوس نظریه اپی چرخه ها را ارائه کرد: سیاره در مداری دایره ای حرکت می کند که مرکز آن دایره ای را به دور زمین توصیف می کند. این منظومه توسط هیپارخوس، ستاره شناس معروف، ایجاد شد که اولین فهرست 850 ستاره را گردآوری کرد، صورت های فلکی را شناسایی کرد و امتداد محور زمین را کشف کرد. او را یکی از بنیانگذاران نجوم می دانند. با ارسطو همه چیز نیست -

مقیاس های فاصله در کیهان روش های تخمین اندازه ها و فواصل - مفهوم و انواع. طبقه بندی و ویژگی های رده "مقیاس های فواصل در کیهان. روش های تخمین اندازه ها و فواصل" 2015، 2017-2018.

بی نهایت کیهان بی کران تخیل انسان را شگفت زده می کند. بخشی از کیهان که از زمین قابل مشاهده است، تنها شامل صد میلیارد کهکشان است که هر کدام تقریباً صد میلیارد ستاره دارد. گسترش دامنه اکتشاف کیهان به دلیل استفاده از آخرین تجهیزات و فناوری های قرن بیست و یکم امکان پذیر شده است: فضاپیماهای متعدد، ایستگاه های بین سیاره ای خودکار، تلسکوپ های مداری مادون قرمز، ابزارهایی برای مطالعه ترکیب طیفی تابش فروسرخ و گاما. از سطح اجسام کیهانی، تجهیزات برای ثبت ذرات شهاب، رادار برای صداگذاری رادار و غیره.

مغز انسان با جهان کلان اطراف معمولی سازگار است: شهرها، استپ ها، دریاچه ها، کوه ها، اقیانوس ها، قاره ها و غیره. با توسعه فناوری نانو، جهان خرد برای بشریت آشنا می شود: مولکول ها، اتم ها، الکترون ها، باکتری ها، ویروس ها، نانوالیاف و غیره. اما برای یک فرد عادی عملا غیرممکن است که سرعت حرکت در فضا را بیش از صد میلیون کیلومتر در ساعت یا فضای بدون هوا به اندازه بیش از یک تریلیون کیلومتر تصور کند. آگاهی انسان حتی نمی تواند به طور ذهنی مقیاس فضای بیرونی را درک کند.

تصور اینکه چه حجم ها و جرم هایی از اجسام در جهان بی نهایت شناور هستند دشوار است. به عنوان مثال، جرم مشتری دو اکتیلیون (یعنی دو برابر ده تا توان بیست و هفتم) کیلوگرم است. جرم مشتری سیصد برابر بیشتر از زمین است. اما هیچ چیز از جرم غول پیکر ستاره ما فراتر نمی رود. خورشید بزرگترین جرم منظومه کیهانی ما است که وزن آن هزار برابر مشتری است. با این حال، در کهکشان ما ستارگان عظیمی در اندازه و جرم وجود دارند که بسیار بزرگتر از خورشید هستند. فاصله تا نزدیکترین چنین ستاره ای، Regulus از صورت فلکی شیر، هفتاد و هفت سال نوری است. رگولوس سه و نیم برابر بزرگتر از ستاره ماست.

تیتان های ستاره ای واقعی در کیهان وجود دارند. یک کهکشان نزدیک به نام ابر ماژلانی بزرگ، پرجرم ترین ستاره، R136A1 را در مرکز سحابی رتیل خود دارد. این یک ستاره نسبتا جوان است، سن آن حدود یک میلیون سال است. دمای سطح آن معادل چهل هزار درجه سانتیگراد است که هفت برابر گرمتر از خورشید ما است. ابعاد این ستاره دویست و پنجاه برابر بزرگتر از ابعاد ستاره ماست. اما خورشید با قطری معادل یک میلیون و چهارصد کیلومتر، صد و نه برابر بزرگتر از زمین است و جرمی سیصد هزار برابر زمین دارد.

اجسام بزرگ با جرم بسیار زیاد با گرانش یا به عبارت بهتر با مقادیر زیاد آن مشکل دارند. این باعث انفجارهای عظیم ستارگان در کیهان می شود. به عنوان مثال، قطعه ای که پس از انفجار بعدی یک ابرنواختر غول پیکر باقی می ماند، یک جرم کیهانی است که توسط علم به نام ستاره نوترونی شناخته می شود. این ابرنواختر که زمانی وجود داشت، به طرز باورنکردنی چگال و بزرگ بود.

تیتان های غول پیکر ستاره ای از دیگر کهکشان های کیهانی با اندازه خود می توانند کل منظومه شمسی ما را به طور کامل پوشش دهند. در اینجا فقط نام برخی از ستارگان غول پیکری است که ستاره شناسان به آنها داده اند: Vega، Bellatrix، Adhara (Epsilon Canis Majoris)، Dubhe، Aldebaran، ابرغول های Betelgeuse و VY Canis Majoris.

ستاره داغ آبی و بسیار درخشان وگا از صورت فلکی لیرا در فاصله بیست و پنج سال نوری از زمین قرار دارد. ستاره درخشان غول پیکر بلاتریکس در شانه راست صورت فلکی شکارچی قرار دارد. از آن تا سیاره ما دویست و چهل سال نوری. بزرگتر از بلاتریکس، ستاره آبی داغ Adhara از صورت فلکی است Canis Major، در نیمکره جنوبی آسمان پرستاره در فاصله چهارصد و سی سال نوری از ما قرار دارد. ستاره غول پیکر نارنجی دوبه دو برابر شد ستاره های بیشتر Adhara و سی برابر بزرگتر از خورشید ما است. این ستاره یک غول سرخ است. در لبه دب اکبر در فاصله صد و بیست سال نوری از زمین قرار دارد. و چنین تیتان ستاره ای مانند آلدباران از صورت فلکی ثور چهل و پنج برابر بزرگتر از نور ما است. فاصله آن تا زمین شصت و پنج سال نوری است. نوری که از ستاره آلدباران می آید رنگ نارنجی دارد.

یکی از بزرگترین ستارگان کهکشان ما، بتل ژوز از صورت فلکی شکارچی است. ششصد و پنجاه سال نوری دورتر. این ستاره غول پیکر هزار بار بزرگتر از خورشید است، یعنی. شعاع آن به اندازه مدار مشتری است. اما واقعاً عظیم‌ترین ستاره در کهکشان ما، تیتان ستاره شماره یک، VY در نظر گرفته می‌شود. تیتان ستاره VY Canis Majoris از صورت فلکی Canis Major در حال حاضر دو هزار برابر بزرگتر از خورشید ما است.

حتی در منظومه شمسی، کهکشان راه شیری فواصل غیرقابل تصوری دارد. از خورشید تا نزدیکترین سیاره عطارد پنجاه و چهار میلیون کیلومتر فاصله است. سیاره بعدی منظومه شمسی، زهره، در صد و هشت میلیون کیلومتری خورشید قرار دارد. سیاره ما زمین، سومین سیاره منظومه شمسی، در فاصله صد و پنجاه میلیون کیلومتری از جسم مرکزی قرار دارد. در کنار سیاره ما مریخ قرار دارد که در فاصله دویست و سی میلیون کیلومتری از خورشید قرار دارد. در پشت آن مشتری قرار دارد و فاصله خورشید تا آن سه برابر بیشتر از مریخ است. برای مقایسه بیشتر، نیازی به فهرست کردن هر هشت سیاره منظومه شمسی نیست، کافی است که بیرونی ترین سیاره نپتون را تصور کنیم. فاصله آن از خورشید چهار و نیم میلیارد کیلومتر است. به دلیل چنین گردش گسترده ای به دور خورشید، یک سال در نپتون معادل صد و شصت و پنج سال زمینی است. با وجود این دوری، تمام سیارات منظومه شمسی توسط گرانش قدرتمند خورشید کنار هم نگه داشته شده اند.

با این حال، تمام این گستره های عظیم کهکشان ها و اندازه های غول پیکر تیتان های ستاره ای که تخیل انسان را شگفت زده می کند، فقط دانه های شن در فضای بی پایان بی پایان کیهانی است.

هیچ پیوند مرتبطی یافت نشد



> مقیاس کیهان

آنلاین استفاده کنید مقیاس تعاملی کیهان: ابعاد واقعی کیهان، مقایسه اجرام فضایی، سیارات، ستاره ها، خوشه ها، کهکشان ها.

همه ما به ابعاد به صورت کلی فکر می کنیم، مانند واقعیتی دیگر، یا درک خود از محیط اطرافمان. با این حال، این تنها بخشی از اندازه گیری های واقعی است. و بالاتر از همه، درک موجود اندازه گیری مقیاس کیهان- این بهترین توصیف در فیزیک است.

فیزیکدانان پیشنهاد می‌کنند که اندازه‌گیری‌ها جنبه‌های متفاوتی از درک مقیاس کیهان هستند. به عنوان مثال، چهار بعد اول شامل طول، عرض، ارتفاع و زمان است. با این حال، با توجه به فیزیک کوانتومی، ابعاد دیگری نیز وجود دارد که ماهیت جهان و شاید همه جهان ها را توصیف می کند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که در حال حاضر حدود 10 بعد وجود دارد.

مقیاس تعاملی کیهان

اندازه گیری مقیاس کیهان

بعد اول همانطور که گفته شد طول است. یک مثال خوب از یک جسم تک بعدی خط مستقیم است. این خط فقط یک بعد طول دارد. بعد دوم عرض است. این اندازه گیری همچنین شامل طول، مثال خوبیک جسم دو بعدی صفحه بسیار نازکی خواهد داشت. اشیاء در دو بعد را فقط می توان به صورت مقطعی مشاهده کرد.

بعد سوم شامل ارتفاع است و این بعد است که ما بیشتر با آن آشنا هستیم. همراه با طول و عرض، واضح ترین بخش جهان از نظر ابعادی است. بهترین شکل فیزیکی برای توصیف این بعد یک مکعب است. بعد سوم زمانی وجود دارد که طول، عرض و ارتفاع همدیگر را قطع کنند.

اکنون همه چیز کمی پیچیده تر می شود زیرا 7 بعد باقی مانده با مفاهیم ناملموسی مرتبط است که ما نمی توانیم مستقیماً آنها را مشاهده کنیم اما می دانیم که وجود دارند. بعد چهارم زمان است. این تفاوت بین گذشته، حال و آینده است. بنابراین، بهترین توصیفبعد چهارم زمان بندی خواهد بود.

ابعاد دیگر با احتمالات سروکار دارند. بعد پنجم و ششم با آینده مرتبط است. بر اساس فیزیک کوانتومی، هر تعداد آینده ممکن است وجود داشته باشد، اما تنها یک نتیجه وجود دارد و دلیل آن انتخاب است. بعد پنجم و ششم با انشعاب (تغییر، انشعاب) هر یک از این احتمالات همراه است. اساساً، اگر می‌توانستید بعد پنجم و ششم را کنترل کنید، می‌توانید به گذشته برگردید یا از آن بازدید کنید گزینه های مختلفآینده

ابعاد 7 تا 10 با کیهان و مقیاس آن مرتبط است. آنها مبتنی بر این واقعیت هستند که جهان های متعددی وجود دارد و هر کدام دنباله های خود را از ابعاد واقعیت و نتایج احتمالی. بعد دهم و آخر در واقع یکی از همه نتایج ممکن همه جهان هاست.

مقیاس نسبی منظومه شمسی را به وضوح می توانیم به صورت زیر تصور کنیم. بگذارید خورشید با یک توپ بیلیارد با قطر 7 سانتی متر نشان داده شود، سپس سیاره نزدیک به خورشید، عطارد، در فاصله 280 سانتی متری از آن قرار دارد، زمین در فاصله 760 سانتی متری قرار دارد سیاره غول پیکر مشتری در فاصله حدود 40 متری قرار دارد، و دورترین سیاره از بسیاری جهات، پلوتو هنوز مرموز است - در فاصله حدود 300 متری. ابعاد کره در این مقیاس کمی بزرگتر از 0.5 میلی متر، قطر ماه کمی بزرگتر از 0.1 میلی متر و مدار ماه دارای قطری در حدود 3 سانتی متر است.

مقیاس کیهان و ساختار آن

اگر ستاره شناسان حرفه ای به طور مداوم و ملموس بزرگی هیولایی فواصل کیهانی و فواصل زمانی تکامل اجرام آسمانی را تصور می کردند، بعید است که بتوانند علمی را که زندگی خود را وقف آن کرده اند با موفقیت توسعه دهند. مقیاس‌های فضا-زمانی که از دوران کودکی برای ما آشنا هستند در مقایسه با مقیاس‌های کیهانی آنقدر ناچیز هستند که وقتی صحبت از آگاهی به میان می‌آید، به معنای واقعی کلمه نفس شما را بند می‌آورد. هنگامی که با هر مشکلی در فضا سر و کار دارد، یک ستاره شناس یا برخی از آنها را حل می کند مشکل ریاضی(این کار اغلب توسط متخصصان مکانیک سماوی و اخترفیزیکدانان نظری انجام می شود)، یا درگیر بهبود ابزار و روش های رصدی است، یا در تخیل خود، آگاهانه یا ناخودآگاه، مدل کوچکی از مطالعه شده را می سازد. سیستم فضایی. در این مورد، اهمیت اصلی درک صحیح اندازه‌های نسبی سیستم مورد مطالعه است (به عنوان مثال، نسبت اندازه‌های بخش‌های یک سیستم فضایی معین، نسبت اندازه‌های این سیستم و سایر موارد مشابه یا غیر مشابه. به آن و غیره) و فواصل زمانی (به عنوان مثال، نسبت سرعت جریان یک فرآیند معین به سرعت وقوع هر فرآیند دیگر).

نویسنده این کتاب بسیار به عنوان مثال به تاج خورشیدی و کهکشان پرداخته است. و آنها همیشه به نظر او اجسام کروی شکل نامنظم با اندازه تقریباً یکسان هستند - چیزی حدود 10 سانتی متر ... چرا 10 سانتی متر؟ این تصویر ناخودآگاه به وجود آمد، فقط به این دلیل که اغلب اوقات، نویسنده هنگام فکر کردن در مورد یک یا موضوع دیگری از فیزیک خورشیدی یا کهکشانی، خطوط کلی اشیاء افکار خود را در یک دفترچه یادداشت معمولی (در یک جعبه) ترسیم می کرد. من طراحی کردم، سعی کردم به مقیاس پدیده ها پایبند باشم. به عنوان مثال، در مورد یک سوال بسیار جالب، می توان یک قیاس جالب بین تاج خورشیدی و کهکشان (یا به اصطلاح، تاج کهکشانی) ترسیم کرد. البته نویسنده این کتاب به اصطلاح از نظر عقلی به خوبی می دانست که ابعاد تاج کهکشانی صدها میلیارد بار بزرگتر از ابعاد تاج خورشیدی است. اما او با آرامش آن را فراموش کرد. و اگر در تعدادی از موارد ابعاد بزرگ تاج کهکشانی اهمیت اساسی پیدا کرد (این نیز اتفاق افتاد)، این به طور رسمی و ریاضی در نظر گرفته شد. و هنوز، از نظر بصری، هر دو تاج به یک اندازه کوچک به نظر می رسیدند...

اگر نویسنده در روند این اثر به تأملات فلسفی در مورد عظمت اندازه کهکشان، در مورد کمیاب شدن غیرقابل تصور گازی که تاج کهکشانی را تشکیل می دهد، در مورد بی اهمیت بودن سیاره کوچک ما و وجود خودمان می پرداخت. و در مورد سایر موضوعات نه چندان صحیح دیگر، کار بر روی مشکلات تاج خورشیدی و کهکشانی به طور خودکار متوقف می شود...

خواننده این انحراف غزلی مرا ببخشد. من شک ندارم که ستاره شناسان دیگر در هنگام حل مشکلات خود افکار مشابهی داشتند. به نظر من گاهی آشنایی بیشتر با آشپزخانه کار علمی مفید است...

اگر بخواهیم در صفحات این کتاب به پرسش‌های هیجان‌انگیز درباره امکان حیات هوشمند در کیهان بپردازیم، قبل از هر چیز، باید ایده درستی از مقیاس مکانی-زمانی آن به دست آوریم. تا همین اواخر، کره زمین برای مردم بزرگ به نظر می رسید. بیش از سه سال طول کشید تا همراهان شجاع ماژلان اولین سفر خود را به دور دنیا در 465 سال پیش انجام دهند، آن هم به قیمت سختی های باورنکردنی. کمی بیش از 100 سال از زمانی می گذرد که قهرمان مدبر رمان علمی تخیلی ژول ورن، با استفاده از آخرین پیشرفت های تکنولوژی زمان، در 80 روز به سراسر جهان سفر کرد. و تنها 26 سال از آن روزهای به یاد ماندنی برای همه بشر می گذرد، زمانی که اولین فضانورد شوروی گاگارین با فضاپیمای افسانه ای وستوک در 89 دقیقه به دور کره زمین پرواز کرد. و افکار مردم ناخواسته به وسعت وسیع فضا معطوف شد که سیاره کوچک زمین در آن گم شد...

زمین ما یکی از سیارات منظومه شمسی است. در مقایسه با سیارات دیگر، این سیاره کاملاً نزدیک به خورشید قرار دارد، اگرچه نزدیکترین آنها نیست. میانگین فاصله خورشید تا پلوتون، دورترین سیاره منظومه شمسی، 40 برابر بیشتر از میانگین فاصله زمین تا خورشید است. در حال حاضر مشخص نیست که آیا سیاراتی در منظومه شمسی وجود دارند که حتی بیشتر از پلوتون از خورشید فاصله دارند یا خیر. فقط می توان گفت که اگر چنین سیاراتی وجود داشته باشند، نسبتا کوچک هستند. به طور معمول، اندازه منظومه شمسی را می توان 50-100 واحد نجومی یا حدود 10 میلیارد کیلومتر در نظر گرفت.

در مقیاس زمینی ما، این مقدار بسیار بزرگ است، تقریباً 1 میلیون بزرگتر از قطر زمین.

مقیاس نسبی منظومه شمسی را به وضوح می توانیم به صورت زیر تصور کنیم. بگذارید خورشید با یک توپ بیلیارد با قطر 7 سانتی متر نشان داده شود، سپس سیاره نزدیک به خورشید، عطارد، در فاصله 280 سانتی متری از آن قرار دارد، زمین در فاصله 760 سانتی متری قرار دارد سیاره غول پیکر مشتری در فاصله حدود 40 متری قرار دارد، و دورترین سیاره از بسیاری جهات، پلوتو هنوز مرموز است - در فاصله حدود 300 متری. ابعاد کره در این مقیاس کمی بیشتر از 0.5 میلی متر است، قطر ماه کمی بیشتر از 0.1 میلی متر است، و مدار ماه نیز قطری در حدود 3 سانتی متر دارد فاصله بسیار زیادی از ما که در مقایسه با آن، فواصل بین سیاره ای در منظومه شمسی مانند چیزهای کوچکی به نظر می رسد. البته خوانندگان می دانند که هرگز از واحد طولی مانند کیلومتر برای اندازه گیری فواصل بین ستاره ای استفاده نمی شود**).

این واحد اندازه گیری (و همچنین سانتی متر، اینچ و غیره) از نیازهای فعالیت های عملی بشر بر روی زمین ناشی می شود. برای تخمین فواصل کیهانی که در مقایسه با یک کیلومتر بسیار بزرگ هستند، کاملاً نامناسب است.

در ادبیات عامیانه و گاهی در ادبیات علمی، سال نوری به عنوان واحد اندازه گیری برای تخمین فواصل بین ستاره ای و بین کهکشانی استفاده می شود. این مسافتی است که نور با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه در یک سال طی می کند. به راحتی می توان دید که یک سال نوری برابر با 9.46 × 1012 کیلومتر یا حدود 10000 میلیارد کیلومتر است.

در ادبیات علمی، معمولاً از واحد ویژه ای به نام پارسک برای اندازه گیری فواصل بین ستاره ای و بین کهکشانی استفاده می شود.

1 پارسک (Pc) برابر با 3.26 سال نوری است. پارسک به عنوان فاصله ای تعریف می شود که شعاع مدار زمین از آن با زاویه 1 ثانیه قابل مشاهده است. قوس ها این یک زاویه بسیار کوچک است. همین بس که از این زاویه یک سکه یک کوپکی از فاصله 3 کیلومتری قابل مشاهده است.

هیچ یک از ستارگان - نزدیکترین همسایگان منظومه شمسی - از 1 عدد به ما نزدیکتر نیستند. به عنوان مثال، پروکسیما قنطورس ذکر شده در فاصله حدود 1.3 pc از ما قرار دارد. در مقیاسی که منظومه شمسی را در آن ترسیم کردیم، این معادل 2 هزار کیلومتر است. همه اینها به خوبی انزوای منظومه شمسی ما از منظومه های ستاره ای اطراف را نشان می دهد.

اما ستارگان اطراف خورشید و خود خورشید تنها بخش ناچیزی از گروه غول پیکر ستاره ها و سحابی ها به نام کهکشان را تشکیل می دهند. ما این خوشه ستارگان را در شب های صاف بدون ماه به صورت نواری از کهکشان راه شیری در حال عبور از آسمان می بینیم. کهکشان ساختار نسبتاً پیچیده ای دارد. در اولین، خشن‌ترین تقریب، می‌توانیم فرض کنیم که ستارگان و سحابی‌هایی که از آن تشکیل شده است، حجمی شبیه یک بیضی بسیار فشرده از انقلاب را پر می‌کنند. اغلب در ادبیات رایج، شکل کهکشان را با یک عدسی دو محدب مقایسه می کنند. در واقعیت، همه چیز بسیار پیچیده تر است و تصویر ترسیم شده بیش از حد خشن است. در واقع، معلوم می شود که انواع مختلف ستارگان به روش های کاملاً متفاوتی به سمت مرکز کهکشان و به سمت صفحه استوایی آن متمرکز می شوند. به عنوان مثال، سحابی های گازی، و همچنین ستارگان پرجرم بسیار داغ، به شدت به سمت صفحه استوایی کهکشان متمرکز شده اند (در آسمان این صفحه مربوط به دایره بزرگی است که از بخش های مرکزی کهکشان راه شیری می گذرد). در عین حال، آنها تمرکز قابل توجهی را به سمت مرکز کهکشانی نشان نمی دهند. از سوی دیگر، برخی از انواع ستاره‌ها و خوشه‌های ستاره‌ای (به اصطلاح خوشه‌های کروی، شکل 2) تقریباً هیچ تمرکزی را به سمت صفحه استوایی کهکشان نشان نمی‌دهند، اما با تمرکز زیاد به سمت مرکز آن مشخص می‌شوند. بین این دو نوع شدید توزیع فضایی (که ستاره شناسان آن را مسطح و کروی می نامند) همه موارد میانی قرار دارند. با این حال، مشخص شد که بخش عمده ای از ستاره های کهکشان در یک صفحه غول پیکر قرار دارند که قطر آن حدود 100 هزار سال نوری و ضخامت آن حدود 1500 سال نوری است. این دیسک حاوی کمی بیش از 150 میلیارد ستاره از انواع مختلف است. خورشید ما یکی از این ستارگان است که در حاشیه کهکشان نزدیک به صفحه استوایی آن قرار دارد (به طور دقیق تر، فقط در فاصله حدود 30 سال نوری - مقداری بسیار کوچک در مقایسه با ضخامت قرص ستاره ای).

فاصله خورشید تا هسته کهکشان (یا مرکز آن) حدود 30 هزار سال نوری است. چگالی ستاره ای در کهکشان بسیار ناهموار است. بالاترین میزان آن در ناحیه هسته کهکشانی است، جایی که طبق آخرین داده ها به 2 هزار ستاره در هر پارسک مکعب می رسد که تقریباً 20 هزار برابر بیشتر از میانگین چگالی ستاره ای در مجاورت خورشید است***. علاوه بر این، ستارگان تمایل به تشکیل گروه ها یا خوشه های مجزا دارند. یک مثال خوب از چنین خوشه ای Pleiades است که در آسمان زمستان ما قابل مشاهده است (شکل 3).

کهکشان همچنین حاوی جزئیات ساختاری در مقیاس بسیار بزرگتر است. تحقیقات در سال های اخیر ثابت کرده است که سحابی ها و همچنین ستارگان پرجرم داغ در امتداد شاخه های مارپیچ پراکنده شده اند. ساختار مارپیچی به ویژه در سایر منظومه های ستاره ای - کهکشان ها (با یک حرف کوچک، برخلاف منظومه ستاره ای ما - کهکشان ها) به وضوح قابل مشاهده است. یکی از این کهکشان ها در شکل نشان داده شده است. 4. ایجاد ساختار مارپیچی کهکشان که خودمان در آن قرار داریم بسیار دشوار است.

ستارگان و سحابی های درون کهکشان به روش های بسیار پیچیده ای حرکت می کنند. اول از همه، آنها در چرخش کهکشان حول محوری عمود بر صفحه استوایی آن شرکت می کنند. این چرخش مانند یک جسم جامد نیست: قسمت های مختلف کهکشان دوره های مختلف چرخش دارند. بنابراین، خورشید و اطرافیانش در منطقه عظیمستارگانی به اندازه چند صد سال نوری یک انقلاب را در حدود 200 میلیون سال کامل می کنند. از آنجایی که خورشید، همراه با خانواده سیاراتش، ظاهراً حدود 5 میلیارد سال است که وجود داشته است، در طول تکامل خود (از تولد از یک سحابی گازی تا وضعیت فعلی آن) تقریباً 25 دور حول محور چرخش کهکشان انجام داده است. می توان گفت که سن خورشید فقط 25 سال کهکشانی است، این یک عصر شکوفایی است.

سرعت حرکت خورشید و ستارگان همسایه اش در مدارهای کهکشانی تقریباً دایره ای آنها به 250 کیلومتر بر ثانیه**** می رسد. بر این حرکت منظم در اطراف هسته کهکشانی، حرکات بی نظم و آشفته ستارگان قرار دارد. سرعت چنین حرکاتی بسیار کمتر است - حدود 10-50 کیلومتر در ثانیه و اجسام انواع مختلفآنها متفاوت هستند. کمترین سرعت برای ستارگان پرجرم (6-8 کیلومتر بر ثانیه) برای ستاره های نوع خورشیدی است. هرچه این سرعت ها کمتر باشد، توزیع یک نوع مشخص از ستاره صاف تر است.

در مقیاسی که برای نمایش بصری منظومه شمسی استفاده کردیم، اندازه کهکشان 60 میلیون کیلومتر خواهد بود - مقداری که در حال حاضر بسیار نزدیک به فاصله زمین تا خورشید است. از اینجا واضح است که با نفوذ ما به مناطق دورتر از جهان، این مقیاس دیگر مناسب نیست، زیرا وضوح خود را از دست می دهد. بنابراین، ما مقیاس متفاوتی را در نظر خواهیم گرفت. اجازه دهید به طور ذهنی مدار زمین را به اندازه داخلی ترین مدار اتم هیدروژن در مدل کلاسیک بور کاهش دهیم. به یاد بیاوریم که شعاع این مدار 0.53 × 10-8 سانتی متر است، سپس نزدیک ترین ستاره در فاصله تقریباً 0.014 میلی متر، مرکز کهکشان در فاصله حدود 10 سانتی متر و ابعاد آن قرار دارد. منظومه ی ستاره ای ما حدوداً 35 سانتی متر خواهد بود.

قبلاً تأکید کردیم که ستارگان در فواصل بسیار زیادی از یکدیگر قرار دارند و بنابراین عملاً منزوی هستند. به طور خاص، این بدان معنی است که ستارگان تقریباً هرگز با یکدیگر برخورد نمی کنند، اگرچه حرکت هر یک از آنها توسط میدان گرانشی ایجاد شده توسط تمام ستاره های کهکشان تعیین می شود. اگر کهکشان را منطقه خاصی پر از گاز در نظر بگیریم و نقش مولکول ها و اتم های گاز را ستاره ها بازی می کنند، باید این گاز را بسیار کمیاب بدانیم. در مجاورت خورشید، میانگین فاصله بین ستارگان حدود 10 میلیون برابر بیشتر از میانگین قطر ستارگان است. در همین حال، در شرایط عادی در هوای معمولی، میانگین فاصله بین مولکول ها تنها چند ده برابر بیشتر از اندازه دومی است. برای رسیدن به همان درجه از نادری نسبی، چگالی هوا باید حداقل 1018 برابر کاهش یابد! البته توجه داشته باشید که در ناحیه مرکزی کهکشان، جایی که چگالی ستارگان نسبتاً زیاد است، هر از گاهی برخورد بین ستارگان رخ خواهد داد. در اینجا ما باید انتظار داشته باشیم که تقریباً یک برخورد در هر میلیون سال اتفاق بیفتد، در حالی که در مناطق عادی کهکشان عملاً هیچ برخوردی بین ستارگان در کل تاریخ تکامل منظومه ستاره ای ما که حداقل 10 میلیارد سال قدمت دارد، وجود نداشته است (به فصل 9 مراجعه کنید). ).

ما به طور خلاصه مقیاس و کلی ترین ساختار منظومه ستاره ای که خورشید ما به آن تعلق دارد را بیان کرده ایم. در همان زمان، روش هایی که در طول سالیان متمادی، چندین نسل از ستاره شناسان، گام به گام، تصویری باشکوه از ساختار کهکشان را بازسازی کردند، به هیچ وجه مورد توجه قرار نگرفت. کتاب های دیگری نیز به این مشکل مهم اختصاص یافته است که ما خوانندگان علاقه مند را به آن ارجاع می دهیم (به عنوان مثال، B.A. Vorontsov-Velyaminov Essays on the Universe, Yu.N. Efremov In the Depths of the Universe). وظیفه ما ارائه تنها کلی ترین تصویر از ساختار و توسعه اشیاء منفرد در جهان است. این تصویر برای درک این کتاب کاملا ضروری است.

اکنون چندین دهه است که ستاره شناسان به طور مداوم در حال مطالعه منظومه های ستاره ای دیگر هستند که کم و بیش شبیه منظومه های ما هستند. این حوزه تحقیقاتی نجوم برون کهکشانی نامیده می شود. او اکنون تقریباً نقش اصلی را در نجوم بازی می کند. در طول سه دهه گذشته، نجوم برون کهکشانی پیشرفت های خیره کننده ای داشته است. کم کم خطوط بزرگ متا کهکشان شروع به ظهور کردند، که منظومه ستاره ای ما به عنوان یک ذره کوچک از آن گنجانده شده است. ما هنوز همه چیز را در مورد Metagalaxy نمی دانیم. دوری بسیار زیاد اشیاء مشکلات بسیار خاصی را ایجاد می کند که با استفاده از قوی ترین ابزار مشاهده در ترکیب با تحقیقات نظری عمیق حل می شود. هنوز ساختار کلیمتا کهکشان ها در سال های اخیربیشتر مشخص شد

ما می‌توانیم متا کهکشان را مجموعه‌ای از منظومه‌های ستاره‌ای تعریف کنیم - کهکشان‌هایی که در فضاهای وسیع بخشی از کیهان که ما مشاهده می‌کنیم حرکت می‌کنند. نزدیک ترین کهکشان ها به منظومه ستاره ای ما، ابرهای معروف ماژلانی هستند که به وضوح در آسمان نیمکره جنوبی به صورت دو لکه بزرگ با سطح روشنایی تقریباً مشابه کهکشان راه شیری قابل مشاهده هستند. فاصله تا ابرهای ماژلانی تنها حدود 200 هزار سال نوری است که با وسعت کل کهکشان ما کاملاً قابل مقایسه است. یکی دیگر از کهکشان های نزدیک به ما سحابی در صورت فلکی آندرومدا است. با چشم غیرمسلح به صورت یک لکه کم نور با قدر 5***** قابل مشاهده است.

در واقع، این یک جهان ستاره ای عظیم است، از نظر تعداد ستاره ها و جرم کل سه برابر بیشتر از کهکشان ما، که به نوبه خود یک غول در میان کهکشان ها است. فاصله تا سحابی آندرومدا یا به قول ستاره شناسان M 31 (این بدان معناست که در فهرست معروف سحابی های مسیه به شماره 31 ذکر شده است) حدود 1800 هزار سال نوری است که حدود 20 برابر است. اندازه کهکشان سحابی M 31 ساختار مارپیچی کاملاً مشخصی دارد و در بسیاری از ویژگی های آن بسیار شبیه کهکشان ما است. در کنار آن ماهواره های کوچک بیضی شکل آن قرار دارند (شکل 5). در شکل شکل 6 عکس هایی از چندین کهکشان نسبتا نزدیک به ما را نشان می دهد. قابل ذکر است که تنوع شکل آنها بسیار زیاد است. همراه با سیستم های مارپیچی (این گونه کهکشان ها بسته به ماهیت توسعه ساختار مارپیچی با نمادهای Sа، Sb و Sс مشخص می شوند؛ اگر پلی از هسته عبور کند (شکل 6a)، حرف B بعد از آن قرار می گیرد. حرف S)، کهکشان های کروی و بیضی شکل، بدون هیچ گونه اثری از ساختار مارپیچی، و همچنین کهکشان های نامنظم وجود دارد که ابرهای ماژلانی نمونه خوبی از آنها هستند.

تعداد زیادی کهکشان در تلسکوپ های بزرگ مشاهده می شوند. اگر حدود 250 کهکشان روشن‌تر از قدر 12 وجود داشته باشد، در حال حاضر حدود 50 هزار روشن‌تر از قدر 16 وجود دارد. . به نظر می رسد که در میان میلیاردها جرم کم نور، اکثریت کهکشان ها هستند. بسیاری از آنها در فاصله هایی که نور طی میلیاردها سال طی می کند از ما دور هستند. این بدان معنی است که نوری که باعث سیاه شدن صفحه شده است، مدت ها قبل از دوره آرکئن تاریخ زمین شناسی زمین، توسط کهکشانی چنین دور منتشر شده است!

گاهی اوقات در میان کهکشان ها با اجرام شگفت انگیزی مانند کهکشان های رادیویی مواجه می شوید. اینها سیستم های ستاره ای هستند که مقادیر زیادی انرژی در محدوده رادیویی ساطع می کنند. برای برخی از کهکشان های رادیویی، شار انتشار رادیویی چندین برابر بیشتر از شار تابش نوری است، اگرچه در محدوده نوری درخشندگی آنها بسیار زیاد است - چندین برابر بیشتر از درخشندگی کل کهکشان ما. بیایید به یاد بیاوریم که دومی شامل تابش صدها میلیارد ستاره است که بسیاری از آنها به نوبه خود بسیار قوی تر از خورشید تابش می کنند. یک مثال کلاسیک از چنین کهکشان های رادیویی، جسم معروف Cygnus A است. در محدوده نوری، این دو نقطه نوری ناچیز با قدر 17 هستند (شکل 7). در واقع، درخشندگی آنها بسیار زیاد است، حدود 10 برابر بیشتر از کهکشان ما. این سیستم ضعیف به نظر می رسد زیرا در فاصله بسیار زیادی از ما - 600 میلیون سال نوری - قرار دارد. با این حال، شار گسیل رادیویی از Cygnus A در امواج متری آنقدر زیاد است که حتی از شار گسیل رادیویی از خورشید (در دوره‌هایی که هیچ لکه‌ای روی خورشید وجود ندارد) فراتر می‌رود. اما خورشید بسیار نزدیک است - فاصله تا آن فقط 8 دقیقه نوری است. 600 میلیون سال - و 8 دقیقه! اما شارهای تشعشعی همانطور که مشخص است با مجذور فاصله ها نسبت معکوس دارند!

طیف اکثر کهکشان ها شبیه خورشید است. در هر دو مورد، خطوط جذب تاریک فردی در پس زمینه نسبتا روشن مشاهده می شود. این غیرمنتظره نیست، زیرا تابش کهکشان ها تابش میلیاردها ستاره ای است که آنها را تشکیل می دهند، کم و بیش شبیه به خورشید. مطالعه دقیق طیف کهکشان ها سال ها پیش منجر به کشفی با اهمیت اساسی شد. واقعیت این است که با توجه به ماهیت تغییر طول موج هر خط طیفی در رابطه با استاندارد آزمایشگاهی، می توان سرعت حرکت منبع ساطع کننده را در امتداد خط دید تعیین کرد. به عبارت دیگر، می توان تعیین کرد که منبع با چه سرعتی نزدیک یا دور می شود.

اگر منبع نور نزدیک شود، خطوط طیفی به سمت طول موج های کوتاه تر تغییر می کنند. این پدیده را اثر داپلر می نامند. مشخص شد که کهکشان ها (به استثنای تعداد کمی که به ما نزدیک هستند) دارای خطوط طیفی هستند که همیشه به قسمت طول موج بلند طیف منتقل می شوند (تغییر خطوط قرمز) و بزرگی این تغییر بیشتر است. دورتر کهکشان از ماست.

این بدان معناست که همه کهکشان ها از ما دور می شوند و با دور شدن کهکشان ها سرعت انبساط افزایش می یابد. به ارزش های عظیمی می رسد. به عنوان مثال، سرعت عقب نشینی کهکشان رادیویی Cygnus A که از جابجایی قرمز پیدا شده است، نزدیک به 17 هزار کیلومتر بر ثانیه است. بیست و پنج سال پیش، رکورد متعلق به کهکشان رادیویی بسیار ضعیف (در پرتوهای نوری با قدر 20) 3S 295 بود. در سال 1960، طیف آن به دست آمد. مشخص شد که خط طیفی ماوراء بنفش شناخته شده متعلق به اکسیژن یونیزه شده به ناحیه نارنجی طیف منتقل می شود! از اینجا به راحتی می توان دریافت که سرعت حذف این منظومه ستاره ای شگفت انگیز 138 هزار کیلومتر بر ثانیه یا تقریباً نصف سرعت نور است! کهکشان رادیویی 3S 295 در فاصله ای که نور در 5 میلیارد سال طی می کند از ما دور است. بنابراین، اخترشناسان نوری را که هنگام تشکیل خورشید و سیارات، و شاید کمی زودتر از آن ساطع می‌شد، مطالعه کردند... از آن زمان، اجرام دوردست‌تری نیز کشف شده‌اند (فصل 6).

ما در اینجا به دلایل گسترش سیستمی متشکل از تعداد زیادی کهکشان نمی پردازیم. این سوال پیچیده موضوع کیهان شناسی مدرن است. با این حال، خود واقعیت انبساط جهان برای تجزیه و تحلیل توسعه حیات در آن از اهمیت زیادی برخوردار است (فصل 7).

بر انبساط کلی منظومه کهکشانی، سرعت های نامنظم کهکشان های منفرد، معمولاً چند صد کیلومتر در ثانیه، قرار دارند. به همین دلیل است که کهکشان های نزدیک به ما یک تغییر سیستماتیک به سرخ از خود نشان نمی دهند. از این گذشته، سرعت حرکات تصادفی (به اصطلاح عجیب و غریب) برای این کهکشان ها بیشتر از سرعت عادی انتقال به سرخ است. دومی با دور شدن کهکشان‌ها تقریباً 50 کیلومتر بر ثانیه، به ازای هر میلیون پارسک، افزایش می‌یابد. بنابراین، برای کهکشان‌هایی که فاصله‌شان از چند میلیون پارسک تجاوز نمی‌کند، سرعت‌های تصادفی از سرعت عقب‌نشینی ناشی از انتقال به سرخ بیشتر می‌شود. در میان کهکشان های نزدیک، آنهایی نیز وجود دارند که به ما نزدیک می شوند (به عنوان مثال، سحابی آندرومدا M 31).

کهکشان ها به طور یکنواخت در فضای فرا کهکشانی توزیع نشده اند، یعنی. با چگالی ثابت آنها تمایل شدیدی به تشکیل گروه ها یا خوشه های جداگانه نشان می دهند. به طور خاص، گروهی از حدود 20 کهکشان نزدیک به ما (از جمله کهکشان ما) به اصطلاح سیستم محلی را تشکیل می دهند. به نوبه خود، منظومه محلی بخشی از یک خوشه بزرگ از کهکشان ها است که مرکز آن در آن قسمت از آسمان است که صورت فلکی سنبله بر روی آن پیش بینی شده است. این خوشه چندین هزار عضو دارد و از بزرگترین آنهاست. در شکل شکل 8 عکسی از خوشه کهکشانی معروف در صورت فلکی تاج بوریالیس را نشان می دهد که تعداد صدها کهکشان را به خود اختصاص داده است. در فضای بین خوشه ها، چگالی کهکشان ها ده ها برابر کمتر از داخل خوشه ها است.

تفاوت بین خوشه های ستاره ای که کهکشان ها را تشکیل می دهند و خوشه های کهکشانی قابل توجه است. در حالت اول، فاصله بین اعضای خوشه در مقایسه با اندازه ستارگان بسیار زیاد است، در حالی که میانگین فاصله بین کهکشان ها در خوشه های کهکشانی تنها چندین برابر بزرگتر از اندازه کهکشان ها است. از سوی دیگر، تعداد کهکشان ها در خوشه ها را نمی توان با تعداد ستاره های کهکشان ها مقایسه کرد. اگر مجموعه ای از کهکشان ها را نوعی گاز در نظر بگیریم که در آن نقش مولکول ها توسط کهکشان های منفرد ایفا می شود، پس باید این محیط را فوق العاده چسبناک بدانیم.

بخش ها