Межзвёздный газ
Другие рефераты
По всей вероятности, первыми внеземными объектами, которые привлекли
внимание человека еще в глубокой древности, были Солнце и Луна. Вопреки
известной шутке о том, что Луна полезнее Солнца потому, что светит ночью, а
днем и без того светло, первостепенная роль Солнца была отмечена людьми еще
в первобытную эпоху, и это нашло отражение в мифах и легендах почти всех
народов.
Вопрос о том, какова природа звезд, возник, очевидно, гораздо позже.
Заметив блуждающие звезды — планеты, люди, быть может, впервые сделали
попытку проанализировать взаимосвязь различных явлений, хотя возникшая
таким путем астрология подменила знания суевериями. Любопытно, что
астрономия, одна из наиболее обобщающих наук о природе, свои первые шаги
совершала по зыбкой почве заблуждений, отголоски которых дошли даже до
наших дней.
Причину этих заблуждений легко понять, если учесть, что первый этап
развития науки о небе в буквальном смысле слова был основан на созерцании и
абстрактном мышлении, когда практически отсутствовали какие-либо
астрономические инструменты. Тем более поразительно, что этот этап блестяще
завершился, бессмертным творением Коперника — первой и важнейшей революцией
в астрономии. До этого казалось очевидным, что наблюдаемое, видимое
совпадает с действительным, реально существующим, копирует его. Коперник
впервые доказал, что действительное может радикально и принципиально
отличаться от видимого.
Следующий столь же решительный шаг сделан великим Галилеем, сумевшим
увидеть то, что не заметил даже такой тонкий наблюдатель, как Аристотель.
Именно Галилей впервые понял, что, вопреки очевидному, процесс движения
тела вовсе не означает постоянного воздействия на него другого тела.
Открытый Галилеем принцип инерции позволил затем Ньютону сформулировать
законы динамики, которые послужили фундаментом современной физики.
Если самое гениальное свое открытие Галилей сделал в области механики — и
это в дальнейшем принесло огромную пользу астрономии, — то непосредственно
наука о небе обязана ему началом новой эпохи в своем развитии — эпохи
телескопических наблюдений.
Применение телескопа в астрономии прежде всего неизмеримо увеличило число
объектов, доступных исследованиям. Еще Джордано Бруно говорил о
бесчисленных мирах солнц. Он оказался прав: звезды — самые важные объекты
во Вселенной, в них сконцентрировано почти все космическое вещество. Но
звезды — это не просто резервуары для хранения массы и энергии. Они
являются термоядерными котлами, где происходит процесс образования атомов
тяжелых элементов, без которых невозможны были бы наиболее сложные этапы
эволюции материи, приведшие на Земле к возникновению флоры, фауны, человека
и наконец человеческой цивилизации.
По мере совершенствования телескопов и методов регистрации
электромагнитного излучения астрономы получают возможность проникать во все
более удаленные уголки космического пространства. И это не только расширяет
геометрический горизонт известного нам мира: более далекие объекты
отличаются и по возрасту, так что в известной нам части Вселенной, которую
принято называть Метагалактикой, содержится богатая информация об истории
развития, иными словами, об эволюции Вселенной. Современная астрономия
обогатилась учением о развитии миров, подобно тому как биология в свое
время обогатилась учением Дарвина. Это уже более высокая ступень перехода
-от видимого к действительному, ибо по тому, что видно сегодня, мы познаем
суть явлений в далеком прошлом и можем предвидеть будущее!
В последнее время в астрономии наметился еще один важный переход от
наблюдаемого к действительному. Само по себе наблюдаемое теперь оказалось
достоянием многих ученых-астрономов, вооруженных самой современной
техникой, которая использует малейшие возможности, скрытые в тайниках
физических законов и позволяющие вырывать у природы ее тайны. Но
проникновение в неведомую еще нам реальность — это не просто представление
о том, что вокруг чего обращается, и даже не то, что является причиной
движения или как выглядели те или иные тела в незапамятные времена, а нечто
гораздо большее. Это – познание свойств пространства и времени в целом, в
масштабах, не доступных нашему непосредственному восприятию и созерцанию.
Пространство между звёздами, за исключением отдельных туманностей,
выглядит пустым. На самом же деле всё межзвёздное пространство заполнено
веществом. К такому заключению учёные пришли после того, как в начале XX в.
швейцарский астроном Роберт Трюмплер открыл поглощение (ослабление) света
звёзд на пути к земному наблюдателю. Причём степень его ослабления зависит
от цвета звезды. Свет от голубых звёзд поглощается более интенсивно, чем от
красных. Таким образом, если звезда излучает в голубых и красных лучах
одинаковое количество энергии, то в результате поглощения света голубые
лучи ослабляются сильнее красных и с Земли звезда кажется красноватой.
Вещество, поглощающее свет, распределено в пространстве не равномерно, а
имеет клочковатую структуру и концентрируется к Млечному Пути. Тёмные
туманности, такие, как Угольный Мешок и Конская Голова, являются местом
повышенной плотности поглощающего межзвёздного
вещества. А состоит оно из мельчайших частиц — пылинок. Физические свойства
пылинок к настоящему времени изучены достаточно хорошо.
Помимо пыли между звёздами имеется большое количество невидимого
холодного газа. Масса его почти в сто раз превосходит массу пыли. Как же
стало известно о существовании этого газа? Оказалось, что атомы водорода
излучают радиоволны с длиной волны 21 см. Большую часть информации о
межзвёздном веществе получают с помощью радиотелескопов. Так были открыты
облака атомарного нейтрального водорода.
Типичное облако атомарного нейтрального водорода имеет температуру около
70 К (—200 °С) и невысокую плотность (несколько десятков атомов в
кубическом сантиметре пространства). Хотя такая среда и считается облаком,
для землянина это глубокий вакуум, в миллиард раз разреженнее, чем вакуум,
создаваемый, например, в кинескопе телевизора. Размеры облаков водорода —
от 10 до 100 пк (для сравнения: звёзды в среднем находятся друг от друга на
расстоянии 1 пк).
Впоследствии были обнаружены ещё более холодные и плотные облака
молекулярного водорода, совершенно непрозрачные для видимого света. Именно
в них сосредоточена большая часть холодного межзвёздного газа и пыли. По
размерам эти облака примерно такие же, как и области атомарного водорода,
но плотность их в сотни и тысячи раз выше. Поэтому в больших молекулярных
облаках может содержаться огромная масса вещества, достигающая сотен тысяч
и даже миллионов масс Солнца. В молекулярных облаках, состоящих в основном
из водорода, присутствуют и многие более сложные молекулы, в том числе
простейшие органические соединения. Некоторая часть межзвёздного вещества
нагрета до очень высоких температур и «светится» в ультрафиолетовых и
рентгеновских лучах. В рентгеновском диапазоне излучает самый горячий газ,
имеющий температуру около миллиона градусов. Это — короналъный газ,
названный так по аналогии с разогретым газом в солнечной короне.
Корональный газ отличается очень низкой плотностью: примерно один атом на
кубический дециметр пространства.
Горячий разреженный газ образуется в результате мощных взрывов — вспышек
сверхновых звёзд. От места взрыва в межзвёздном газе распространяется
ударная волна и нагревает газ до высокой температуры, при которой он
становится источником рентгеновского излучения. Корональный газ обнаружен
также в пространстве между галактиками.
Итак, основным компонентом межзвёздной среды является газ, состоящий из
атомов и молекул. Он перемешан с пылью, содержащей около 1% массы
межзвёздного вещества, и пронизывается быстрыми потоками элементарных
частиц — космическими лучами — и электромагнитным излучением, которые также
можно считать составляющими межзвёздной среды. Кроме того, межзвёздная
среда оказалась слегка намагниченной.
Магнитные поля связаны с облаками межзвёздного газа и движутся вместе с
ними. Эти поля примерно в 100 тыс. раз слабее магнитного поля Земли.
Межзвёздные магнитные поля способствуют образованию наиболее плотных и
холодных облаков газа, из которых конденсируются звёзды. Частицы
космических лучей также реагируют на межзвёздное магнитное поле: они
перемещаются вдоль его силовых линий по спиральным траекториям, как бы
навиваясь на них. При этом электроны, входящие в состав космических лучей,
излучают радиоволны. Это так называемое синхротронное излучение рождается в
межзвёздном пространстве и уверенно наблюдается в радиодиапазоне.
ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ
Наблюдения с помощью телескопов позволили обнаружить на небе большое
количество слабосветящихся пятен — светлых туманностей. Систематическое
изучение туманностей начал в XVIII в. Уильям Гершель. Он разделял их на
белые и зеленоватые. Подавляющее большинство белых туманностей образовано
множеством звёзд — это звёздные скопления и галактики, а некоторые
оказались связанными с межзвёздной пылью, которая отражает свет близко
расположенных звёзд, — это отражательные туманности. Как правило, в центре
такой туманности видна яркая звезда. А вот зеленоватые туманности — не что
иное, как свечение межзвёздного газа.
Самая яркая на небе газовая
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
