Мегамир-1

1. Основные представления о мегамире

Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Обычно полагают, что он начинается с расстояний около 10⁷и масс 10²⁰ кг. Опорной точкой начала мегамира может служить Земля (диаметр 1,28×10+7+ м, масса 6×10‑21 кг. Поскольку мегамир имеет дело с большими расстояниями, то для их измерения вводят специальные единицы: астрономическая единица, световой год и парсек.

Астрономическая единица (а.е.)– среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5×10¹¹м.

Световой год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46×10¹⁵м.

Парсек (параллакс-секунда) – расстояние, на котором годичный параллакс земной орбиты (т.е. угол, под которым видна большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно лучу зрения) равен одной секунде. Это расстояние равно 206265 а.е. = 3,08×10¹⁶ м = 3,26 св.г.

Рис. 1. Суточный параллакс

Измерение расстояний в мегамире. Расстояния до планет Солнечной системы измеряется на основе суточного параллакса. Суточный параллакс – это угол с вершиной в центре небесного светила и со сторонами, направленными к центру Земли и к точке наблюдения на земной поверхности; имеет заметную величину лишь для тел Солнечной системы. Суточный параллакс зависит от зенитного расстояния светила и меняется с суточным периодом.

Рис. 2. Годичный параллакс

Расстояния до звезд измеряются с помощью годичного параллакса. Годичным параллаксом звезды р называют угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а. е.), перпендикулярную направлению на звезду.

Расстояние до звезды:

D = a/sin(р)

где а - большая полуось земной орбиты.

Размеры Метагалактики оцениваются по измерению смещения линий в спектрах далеких галактик, определения скорости удаления ее по эффекту Доплера и оценка расстояния по закону Хаббла.

Мегамир составляет предмет исследования ряда наук, обыячно объединяемые общим понятием «астрономия». Однако современная астрономия распадается на ряд самостоятельных наук и , в то же время, взаимосвязанных наук.

Астрометрия — изучает видимые положения и движения светил, а также способы определения по ним географических координат и точного времени.

Теоретическая астрономия дает методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям и методы вычисления эфемерид (видимых положений) небесных тел по известным элементам их орбит (обратная задача).

Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем.

Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии, и их часто называют классической астрономией.

Космология - физ. учение о Вселенной как целом, основанное на наблюдательных данных и теоретич. выводах, относящихся к охваченной астрономич. наблюдениями части Вселенной. Теоретический фундамент космологии составляют основные физические теории (теория тяготения, теория элетромагнитного поля, квантовая теория и др.), эмпирические сведения предоставляются, ей главным образом, внегалактической астрономией. Выводы и обобщения космологии имеют большое общенаучное и философское значение.

Астрофизика, раздел астрономии, изучающий небесные тела, (строение, физические свойства и химический состав), их системы и пространство между ними на основе исследования происходящих во Вселенной физических процессов и явлений. Астрофизика изучает небесные объекты любых масштабов, от космических пылинок до межгалактических структур и Вселенной в целом, а также все виды полей (гравитационные, магнитные, электромагнитного излучения) и геометрические свойства самого космического пространства. Целью астрофизических исследований является понимание строения, взаимодействия и эволюции небесных тел, их систем и Вселенной как целого. Основным методом исследования в астрофизике служит не активный эксперимент (как в физике, химии и т.п.), а пассивное наблюдение. Диапазон физических параметров -- плотности, температуры, давления, напряженности магнитного поля и т.п., с которыми приходится иметь дело в астрофизике, далеко превосходит то, что достижимо в земных лабораториях. Поэтому многие виды астрофизических объектов выступают в роли уникальной физической лаборатории, предоставляющей возможности для изучения вещества и полей в экстремальных условиях. Это делает астрофизику неотъемлемой частью физики. Астрофизика делится на:

а) практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы;

б) теоретическую астрофизику, в которой на основании законов физики даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям.

Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.

Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности. Так Солнце и движущиеся вокруг него 9 планет образуют Солнечную систему. Все планеты – остывшие тела, светящиеся отраженным от Солнца светом. В ясную ночь мы видим множество звезд, которые составляют лишь ничтожную часть звезд, входящих в нашу Галактику. Основная часть звезд нашей галактики сосредоточена в диске, видимом с Земли «сбоку» в виде туманной полосы, пересекающей небесную сферу – Млечного Пути. Часто говорят, что наша Галактика называется Млечный Путь (собственно, слово галактика происходит от греческого слова «галактос» – молочный, млечный).

Представить масштабы Вселенной можно с помощью рис. 3.

Все небесные тела имеют свою историю развития. Возраст Вселенной равен 15…20 млрд. лет (иногда указывают среднее число – 18 млрд. лет). Возраст Солнечной системы оценивается в 5 млрд. лет, Земли – 4,5 млрд. лет.