Что такое Вселенная? Определение этого часто употребляемого понятия не так уж просто. Если сформулировать предельно сжато: это все то, что существует. Однако подобный ответ на вопрос о том, что такое Вселенная (определение), толком ничего не разъясняет. Потому остановимся на нем подробнее.
Начать можно с того, что понятие «Вселенная» является фундаментальным сразу в двух крупнейших науках всех времен: философии и астрономии. В целом схожие значения слова имеют принципиальное отличие. В первом случае под Вселенной подразумевается умозрительная структура, во втором же – материальная. Строго говоря, развернутое, но четкое определение «Вселенная – это…» и в философии, и в астрономии отсутствует. При этом каждое исследование, физическое или мысленное, в качестве объекта имеет элемент Вселенной.
Различные науки занимаются наблюдением разных частей целого, обозначаемого как Вселенная. Всю ее пытаются охватить космология и астрономия. Именно с точки зрения этих наук в данной статье и будут даны ответ на вопрос о том, что такое Вселенная, определение понятия как совокупности пространства и времени, существующих форм материи, а также управляющих ими законов.
Если обратиться к истории, то первые гипотезы на эту тему возникли еще в Древнем Египте и Междуречье. Представления, которые можно назвать научными, появились в период античности. Главенствующим тогда было такое определение: Вселенная – это вечно существующая структура, в центре которой находится Земля. Вокруг нее по орбитам, согласно представлениям Аристотеля, Птолемея и Пифагора, вращаются планеты, в число которых входит и Солнце. Дальше других объектов от Земли расположены звезды, также вращающиеся вокруг центра Вселенной.
Серьезному пересмотру такая картина мира подверглась лишь после появления работ Коперника и Ньютона. Возникла гелиоцентрическая модель. Открытия галактик и других космических объектов и явлений существенно дополнили представления ученых о Вселенной. Сегодня изучение удаленных объектов, прогрессивное развитие методов астрономии и космонавтики привели к появлению более или менее четкого понимания о Вселенной. Впрочем, ежедневно поступающие данные, часто не вписывающиеся в существующие теории, позволяют считать любое определение слова «Вселенная» неокончательным.
Макроструктуру Вселенной можно описать как пространство, имеющее губкообразное строение. Стенки этой структуры образованы огромным числом галактик. Расстояние между соседними из них в большинстве случаев - примерно миллион световых лет.
Главные элементы галактик – звезды, постоянно вращающиеся вокруг единого центра. Основное вещество, составляющее звезды, – это водород. Среди прочих элементов он является основным в нашей Вселенной.
Возраст всего сущего - не столь простой вопрос, как может показаться. Для того чтобы на него ответить, для начала необходимо принять тот факт, что Вселенная не существовала вечно. Для мира, привыкшего жить по религиозным канонам, было тяжко примеряться с теорией о бесконечной во времени Вселенной. Также спустя время научное сообщество тяжело свыкалось с мыслью, что появлению мира предшествовало некое событие – слишком это напоминало библейское творение. Однако весомые аргументы сделали теорию большого взрыва, которая у всех сегодня на слуху, ведущей в космологии. Именно в ней описывается момент начала Вселенной. По подсчетам ученых было это 13,7 млрд. лет назад.
Главенствующая сегодня теория предполагает, что момент появления Вселенной сопровождался большим взрывом, причем его происхождение в теории не описывается. Колоссальное количество энергии было сжато до невероятно малых размеров и начало расширяться. При этом вещество Вселенной было раскаленным до огромных температур. В таких условиях начали формироваться первые элементарные частицы. Одним из доказательств теории считается реликтовый фон, излучение, источником которого был большой взрыв. Никакие гипотезы, предполагающие вечное существование Вселенной, объяснить его не могут.
Вселенная расширяется до сих пор. Существующие модели описания этого процесса не сходятся в основном: в том, каким будет будущее всей системы. Тут возможно два варианта:
В список вероятных вариантов финала также входит теоретически возможное большое замерзание, тепловая смерть и большой разрыв Вселенной.
Еще одна задача, которую ставит перед учеными Вселенная: определение ее формы. Она до сих пор не нашла решения.
На сегодняшний день непонятно и то, является ли пространство Вселенной плоским. Положительный ответ на этот вопрос делает возможным использование Евклидовой геометрии на территориях космического масштаба. Подавляющее большинство исследователей склоняется к мнению, что пространство Вселенной действительно плоское и обладает складками лишь на небольших участках.
Еще один интересный момент: согласно теории большого взрыва Вселенная не обладает как таковыми пространственными границами, однако может быть ограничена. Понимание этого факта станет легче, если представить себе сферу: ее поверхность не имеет границ, но ограничена по площади. Однозначного понимания пространственной структуры Вселенной сегодня нет. Если она подобна все той же сфере, то теоретически движение по прямой в произвольном направлении рано или поздно пройдет через точку своего начала.
Еще множество моментов требуют тщательного исследования. Технический прогресс и научные знания пока не достигли того уровня, при котором мы сможем дать исчерпывающий ответ на вопрос о том, что такое Вселенная. Определение, существующее в астрономии и космологии сегодня, обладает большим числом пробелов и требует уточнения. Впрочем, стремительное развитие техники и частые научные открытия последних лет позволяют надеяться, что в скором времени многие бреши в знаниях будут заполнены.
fb.ru
Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). Но что означают эти цифры?
Первый вопрос, который приходит в голову обычному человеку – как Вселенная вообще не может быть бесконечной? Казалось бы, бесспорным является то, что вместилище всего сущего вокруг нас не должно иметь границ. Если эти границы и существуют, то что они вообще собой представляют?
Допустим, какой-нибудь астронавт долетел до границ Вселенной. Что он увидит перед собой? Твёрдую стену? Огненный барьер? А что за ней – пустота? Другая Вселенная? Но разве пустота или другая Вселенная могут означать, что мы на границе мироздания? Ведь это не означает, что там находится «ничего». Пустота и другая Вселенная – это тоже «что-то». А ведь Вселенная – это то, что содержит абсолютно всё «что-то».
Мы приходим к абсолютному противоречию. Получается, граница Вселенной должна скрывать от нас что-то, чего не должно быть. Или граница Вселенной должна отгораживать «всё» от «чего-то», но ведь это «что-то» должно быть также частью «всего». В общем, полный абсурд. Тогда как учёные могут заявлять о граничном размере, массе и даже возрасте нашей Вселенной? Эти значения хоть и невообразимо велики, но всё же конечны. Наука спорит с очевидным? Чтобы разобраться с этим, давайте для начала проследим, как люди пришли к современному понимаю Вселенной.
Инфографика «Вселенная» Посмотреть в большом разрешении
Человек с незапамятных времён интересовался тем, что представляет собой окружающий их мир. Можно не приводить примеры о трёх китах и прочие попытки древних объяснить мироздание. Как правило, в конечном итоге все сводилось к тому, что основой всего сущего является земная твердь. Даже во времена античности и средневековья, когда астрономы имели обширные познания в закономерностях движения планет по «неподвижной» небесной сфере, Земля оставалась центром Вселенной.
Естественно, ещё в Древней Греции существовали те, кто считал то, что Земля вращается вокруг Солнца. Были те, кто говорил о множестве миров и бесконечности Вселенной. Но конструктивные обоснования этим теориям возникли только на рубеже научной революции.
В 16 веке польский астроном Николай Коперник совершил первый серьёзный прорыв в познании Вселенной. Он твёрдо доказал, что Земля является лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Такая система значительно упрощала объяснение столь сложного и запутанного движения планет по небесной сфере. В случае неподвижной Земли астрономам приходилось выдумывать всевозможные хитроумные теории, объясняющие такое поведение планет. С другой стороны, если Землю принять подвижной, то объяснение столь замысловатым движениям приходит, само собой. Так в астрономии укрепилась новая парадигма под названием «гелиоцентризм».
Вега, снимок ESO
Однако даже после этого астрономы продолжали ограничивать Вселенную «сферой неподвижных звёзд». Вплоть до 19 века им не удавалось оценить расстояние до светил. Несколько веков астрономы безрезультатно пытались обнаружить отклонения положения звёзд относительно движения Земли по орбите (годичные параллаксы). Инструменты тех времён не позволяли проводить столь точные измерения.
Наконец, в 1837 году русско-немецкий астроном Василий Струве измерил параллакс α Лиры. Это ознаменовало новый шаг в понимании масштабов космоса. Теперь учёные могли смело говорить о том, что звезды являют собой далекие подобия Солнца. И наше светило отныне не центр всего, а равноправный «житель» бескрайнего звёздного скопления.
Астрономы ещё больше приблизились к пониманию масштабов Вселенной, ведь расстояния до звёзд оказались воистину чудовищными. Даже размеры орбит планет казались по сравнению с этим чем-то ничтожным. Дальше нужно было понять, каким образом звёзды сосредоточены во Вселенной.
Млечный путь
Известный философ Иммануил Кант ещё в 1755 предвосхитил основы современного понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Он выдвинул гипотезу о том, что Млечный Путь является огромным вращающимся звёздным скоплением. В свою очередь, многие наблюдаемые туманности также являются более удалёнными «млечными путями» — галактиками. Не смотря на это, вплоть до 20 века астрономы придерживались того, что все туманности являются источниками звёздообразования и входят в состав Млечного Пути.
Ситуация изменилась, когда астрономы научились измерять расстояния между галактиками с помощью цефеид. Абсолютная светимость звёзд такого типа лежит в строгой зависимости от периода их переменности. Сравнивая их абсолютную светимость с видимой, можно с высокой точностью определить расстояние до них. Этот метод был разработан в начале 20 века Эйнаром Герцшрунгом и Харлоу Шелпи. Благодаря ему советский астроном Эрнст Эпик в 1922 году определил расстояние до Андромеды, которое оказалось на порядок больше размера Млечного Пути.
Эдвин Хаббл продолжил начинание Эпика. Измеряя яркости цефеид в других галактиках, он измерил расстояние до них и сопоставил его с красным смещением в их спектрах. Так в 1929 году он разработал свой знаменитый закон. Его работа окончательно опровергла укрепившееся мнение о том, что Млечный Путь является краем Вселенной. Теперь он был одной из множества галактик, которые ещё когда-то считали его составной частью. Гипотеза Канта подтвердилась почти через два столетия после её разработки.
В дальнейшем, открытая Хабблом связь расстояния галактики от наблюдателя относительно скорости её удаления от него, позволило составить полноценную картину крупномасштабной структуры Вселенной. Оказалось, галактики были лишь её ничтожной частью. Они связывались в скопления, скопления в сверхскопления. В свою очередь, сверхскопления складываются в самые большие из известных структур во Вселенной – нити и стены. Эти структуры, соседствуя с огромными сверхпустотами (войдами) и составляют крупномасштабную структуру, известной на данный момент, Вселенной.
Из вышесказанного следует то, что всего за несколько веков наука поэтапно перепорхнула от геоцентризма к современному пониманию Вселенной. Однако это не даёт ответа, почему мы ограничиваем Вселенную в наши дни. Ведь до сих пор речь шла лишь о масштабах космоса, а не о самой его природе.
Эволюция Вселенной
Первым, кто решился обосновать бесконечность Вселенной, был Исаак Ньютон. Открыв закон всемирного тяготения, он полагал, что будь пространство конечно, все её тела рано или поздно сольются в единое целое. До него мысль о бесконечности Вселенной если кто-то и высказывал, то исключительно в философском ключе. Без всяких на то научных обоснований. Примером тому является Джордано Бруно. К слову, он подобно Канту, на много столетий опередил науку. Он первым заявил о том, что звёзды являются далёкими солнцами, и вокруг них тоже вращаются планеты.
Казалось бы, сам факт бесконечности довольно обоснован и очевиден, но переломные тенденции науки 20 века пошатнули эту «истину».
Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.
Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.
Точно также космический странник, преодолевая Вселенную Эйнштейна на звездолёте, может вернуться обратно на Землю. Только на этот раз странник будет двигаться не по двумерной поверхности сферы, а по трёхмерной поверхности гиперсферы. Это означает, что Вселенная имеет конечный объём, а значит и конечное число звёзд и массу. Однако ни границ, ни какого-либо центра у Вселенной не существует.
Будущее Вселенной
К таким выводам Эйнштейн пришёл, связав в своей знаменитой теории пространство, время и гравитацию. До него эти понятия считались обособленными, отчего и пространство Вселенной было сугубо евклидовым. Эйнштейн доказал, что само тяготение является искривлением пространства-времени. Это в корне меняло ранние представления о природе Вселенной, основанной на классической ньютоновской механике и евклидовой геометрии.
Даже сам первооткрыватель «новой Вселенной» не был чужд заблуждений. Эйнштейн хоть и ограничил Вселенную в пространстве, он продолжал считать её статичной. Согласно его модели, Вселенная была и остаётся вечной, и её размер всегда остаётся неизменным. В 1922 году советский физик Александр Фридман существенно дополнил эту модель. Согласно его расчётам, Вселенная вовсе не статична. Она может расширяться или сжиматься со временем. Примечательно то, Фридман пришёл к такой модели, основываясь на всё той же теории относительности. Он сумел более корректно применить эту теорию, минуя космологическую постоянную.
Альберт Эйнштейн не сразу принял такую «поправку». На помощь этой новой модели пришло, упомянутое ранее открытие Хаббла. Разбегание галактик бесспорно доказывало факт расширения Вселенной. Так Эйнштейну пришлось признать свою ошибку. Теперь Вселенная имела определённый возраст, который строго зависит от постоянной Хаббла, характеризующей скорость её расширения.
По мере того, как учёные пытались решить этот вопрос, были открыты многие другие важнейшие составляющие Вселенной и разработаны различные её модели. Так в 1948 году Георгий Гамов ввёл гипотезу «о горячей Вселенной», которая в последствие превратится в теорию большого взрыва. Открытие в 1965 году реликтового излучения подтвердило его догадки. Теперь астрономы могли наблюдать свет, дошедший с того момента, когда Вселенная стала прозрачна.
Тёмная материя, предсказанная в 1932 году Фрицом Цвикки, получила своё подтверждение в 1975 году. Тёмная материя фактически объясняет само существование галактик, галактических скоплений и самой Вселенской структуры в целом. Так учёные узнали, что большая часть массы Вселенной и вовсе невидима.
Из чего состоит Вселенная
Наконец, в 1998 в ходе исследования расстояния до сверхновых типа Ia было открыто, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот очередной поворотный момент в науке породил современное понимание о природе Вселенной. Введённый Эйнштейном и опровергнутый Фридманом космологический коэффициент снова нашёл своё место в модели Вселенной. Наличие космологического коэффициента (космологической постоянной) объясняет её ускоренное расширение. Для объяснения наличия космологической постоянной было введено понятия тёмной энергии – гипотетическое поле, содержащее большую часть массы Вселенной.
Современная модель Вселенной также называется ΛCDM-моделью. Буква «Λ» означает присутствие космологической постоянной, объясняющей ускоренное расширение Вселенной. «CDM» означает то, что Вселенная заполнена холодной тёмной материей. Последние исследования говорят о том, что постоянная Хаббла составляет около 71 (км/с)/Мпк, что соответствует возрасту Вселенной 13,75 млрд. лет. Зная возраст Вселенной, можно оценить размер её наблюдаемой области.
Эволюция Вселенной
Согласно теории относительности информация о каком-либо объекте не может достигнуть наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света (299792458 м/c). Получается, наблюдатель видит не просто объект, а его прошлое. Чем дальше находится от него объект, тем в более далёкое прошлое он смотрит. К примеру, глядя на Луну, мы видим такой, какой он была чуть более секунды назад, Солнце – более восьми минут назад, ближайшие звёзды – годы, галактики – миллионы лет назад и т.д. В стационарной модели Эйнштейна Вселенная не имеет ограничения по возрасту, а значит и её наблюдаемая область также ничем не ограничена. Наблюдатель, вооружаясь всё более совершенными астрономическими приборами, будет наблюдать всё более далёкие и древние объекты.
Другую картину мы имеем с современной моделью Вселенной. Согласно ей Вселенная имеет возраст, а значит и предел наблюдения. То есть, с момента рождения Вселенной никакой фотон не успел бы пройти расстояние большее, чем 13,75 млрд световых лет. Получается, можно заявить о том, что наблюдаемая Вселенная ограничена от наблюдателя шарообразной областью радиусом 13,75 млрд. световых лет. Однако, это не совсем так. Не стоит забывать и о расширении пространства Вселенной. Пока фотон достигнет наблюдателя, объект, который его испустил, будет от нас уже в 45,7 миллиардах св. лет. Этот размер является горизонтом частиц, он и является границей наблюдаемой Вселенной.
Итак, размер наблюдаемой Вселенной делится на два типа. Видимый размер, называемый также радиусом Хаббла (13,75 млрд. световых лет). И реальный размер, называемый горизонтом частиц (45,7 млрд. св. лет). Принципиально то, что оба эти горизонта совсем не характеризуют реальный размер Вселенной. Во-первых, они зависят от положения наблюдателя в пространстве. Во-вторых, они изменяются со временем. В случае ΛCDM-модели горизонт частиц расширяется со скоростью большей, чем горизонт Хаббла. Вопрос на то, сменится ли такая тенденция в дальнейшем, современная наука ответа не даёт. Но если предположить, что Вселенная продолжит расширяться с ускорением, то все те объекты, которые мы видим сейчас рано или поздно исчезнут из нашего «поля зрения».
На данный момент самым далёким светом, наблюдаемым астрономами, является реликтовое излучение. Вглядываясь в него, учёные видят Вселенную такой, какой она была через 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная остыла настолько, что смогла испускать свободные фотоны, которые и улавливают в наши дни с помощью радиотелескопов. В те времена во Вселенной не было ни звёзд, ни галактик, а лишь сплошное облако из водорода, гелия и ничтожного количества других элементов. Из неоднородностей, наблюдаемых в этом облаке, в последствие сформируются галактические скопления. Получается, именно те объекты, которые сформируются из неоднородностей реликтового излучения, расположены ближе всего к горизонту частиц.
То, имеет ли Вселенная истинные, не наблюдаемые границы, до сих пор остаётся предметом псевдонаучных догадок. Так или иначе, все сходятся на бесконечности Вселенной, но интерпретируют эту бесконечность совсем по-разному. Одни считают Вселенную многомерной, где наша «местная» трёхмерная Вселенная является лишь одним из её слоёв. Другие говорят, что Вселенная фрактальна – а это означает, что наша местная Вселенная может оказаться частицей другой. Не стоит забывать и о различных моделях Мультивселенной с её закрытыми, открытыми, параллельными Вселенными, червоточинами. И ещё много-много различных версий, число которых ограничено лишь человеческой фантазией.
Но если включить холодный реализм или просто отстраниться от всех этих гипотез, то можно предположить, что наша Вселенная является бесконечным однородным вместилищем всех звёзд и галактик. Причем, в любой очень далёкой точке, будь она в миллиардах гигапарсек от нас, всё условия будут точно такими же. В этой точке будут точно такими же горизонт частиц и сфера Хаббла с таким же реликтовым излучением у их кромки. Вокруг будут такие же звёзды и галактики. Что интересно, это не противоречит расширению Вселенной. Ведь расширяется не просто Вселенная, а само её пространство. То, что в момент большого взрыва Вселенная возникла из одной точки говорит только о том, что бесконечно мелкие (практические нулевые) размеры, что были тогда, сейчас превратились в невообразимо большие. В дальнейшем будем пользоваться именно этой гипотезой для того, что наглядно осознать масштабы наблюдаемой Вселенной.
В различных источниках приводятся всевозможные наглядные модели, позволяющие людям осознать масштабы Вселенной. Однако нам мало осознать, насколько велик космос. Важно представлять, каким образом проявляют такие понятия, как горизонт Хаббла и горизонт частиц на самом деле. Для этого давайте поэтапно вообразим свою модель.
Забудем о том, что современная наука не знает о «заграничной» области Вселенной. Отбросив версии о мультивселенных, фрактальной Вселенной и прочих её «разновидностях», представим, что она просто бесконечна. Как отмечалось ранее, это не противоречит расширению её пространства. Разумеется, учтём то, что её сфера Хаббла и сфера частиц соответственно равны 13,75 и 45,7 млрд световых лет.
Нажмите кнопку СТАРТ и откройте для себя новый, неизведанный мир!Для начала попробуем осознать, насколько велики Вселенские масштабы. Если вы путешествовали по нашей планете, то вполне можете представить, насколько для нас велика Земля. Теперь представим нашу планету как гречневую крупицу, которая движется по орбите вокруг арбуза-Солнца размером с половину футбольного поля. В таком случае орбита Нептуна будет соответствовать размеру небольшого города, область облака Оорта – Луне, область границы воздействия Солнца – Марсу. Получается, наша Солнечная Система настолько же больше Земли, насколько Марс больше гречневой крупы! Но это только начало.
Теперь представим, что этой гречневой крупой будет наша система, размер которой примерно равен одному парсеку. Тогда Млечный Путь будет размером с два футбольных стадиона. Однако и этого нам будет не достаточно. Придётся и Млечный Путь уменьшить до сантиметрового размера. Она чем-то будет напоминать завёрнутую в водовороте кофейную пенку посреди кофейно-чёрного межгалактическое пространства. В двадцати сантиметрах от неё расположиться такая же спиральная «кроха» — Туманность Андромеды. Вокруг них будет рой малых галактик нашего Местного Скопления. Видимый же размер нашей Вселенной будет составлять 9,2 километра. Мы подошли к понимаю Вселенских размеров.
Однако нам мало понять сам масштаб. Важно осознать Вселенную в динамике. Представим себя гигантами, для которых Млечный Путь имеет сантиметровым диаметр. Как отмечалось только что, мы окажемся внутри шара радиусом 4,57 и диаметром 9,24 километров. Представим, что мы способны парить внутри этого шара, путешествовать, преодолевая за секунду целые мегапарсеки. Что мы увидим в том случае, если наша Вселенная будет бесконечна?
Разумеется, пред нами предстанет бесчисленное множество всевозможных галактик. Эллиптические, спиральные, иррегулярные. Некоторые области будут кишить ими, другие – пустовать. Главная особенность будет в том, что визуально все они будут неподвижны, пока неподвижными будем мы. Но стоит нам сделать шаг, как и сами галактики придут в движение. К примеру, если мы будем способны разглядеть в сантиметровом Млечном Пути микроскопическую Солнечную Систему, то сможем пронаблюдать её развитие. Отдалившись от нашей галактики на 600 метров, мы увидим протозвезду Солнце и протопланетный диск в момент формирования. Приближаясь к ней, мы увидим, как появляется Земля, зарождается жизнь и появляется человек. Точно также мы будем видеть, как видоизменяются и перемещаются галактики по мере того, как мы будем удаляться или приближаться к ним.
Следовательно, чем в более далёкие галактики мы будем вглядываться, тем более древними они будут для нас. Так самые далёкие галактики будут расположены от нас дальше 1300 метров, а на рубеже 1380 метров мы будем видеть уже реликтовое излучение. Правда, это расстояние для нас будет мнимым. Однако, по мере того, как будем приближаться к реликтовому излучению, мы будем видеть интересную картину. Естественно, мы будем наблюдать то, как из первоначального облака водорода будут образовываться и развиваться галактики. Когда же мы достигнем одну из этих образовавшихся галактик, то поймем, что преодолели вовсе не 1,375 километров, а все 4,57.
В качестве итога мы ещё больше увеличимся в размерах. Теперь мы можем разместить в кулаке целые войды и стены. Так мы окажемся в довольно небольшом пузыре, из которого невозможно выбраться. Мало того, что расстояние до объектов на краю пузыря будет увеличиваться по мере их приближения, так ещё и сам край будет бесконечно смещаться. В этом и заключается вся суть размера наблюдаемой Вселенной.
Какой бы Вселенная не была большой, для наблюдателя она всегда останется ограниченным пузырём. Наблюдатель всегда будет в центре этого пузыря, фактически он и есть его центр. Пытаясь добраться до какого-либо объекта на краю пузыря, наблюдатель будет смещать его центр. По мере приближения к объекту, этот объект всё дальше будет отходить от края пузыря и в тоже время видоизменяться. К примеру – от бесформенного водородного облачка он превратится в полноценную галактику или дальше галактическое скопление. Ко всему прочему, путь до этого объекта будет увеличиваться по мере приближения к нему, так как будет меняться само окружающее пространство. Добравшись до этого объекта, мы лишь сместим его с края пузыря в его центр. На краю Вселенной всё также будет мерцать реликтовое излучение.
Если предположить, что Вселенная и дальше будет расширяться ускоренно, то находясь в центре пузыря и мотая время на миллиарды, триллионы и даже более высокие порядки лет вперёд, мы заметим ещё более интересную картину. Хотя наш пузырь будет также увеличиваться в размерах, его видоизменяющиеся составляющие будут отдаляться от нас ещё быстрее, покидая край этого пузыря, пока каждая частица Вселенной не будет разрозненно блуждать в своём одиноком пузыре без возможности взаимодействовать с другими частицами.
Итак, современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но мы точно знаем о том, что наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли на сжатие, остаётся открытым.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 10029
spacegid.com
Вселенная наполнена разнообразными объектами, возраст которых, происхождение, свойства и протекающие процессы составляют извечную тайну, разгадываемую человечеством тысячи лет.
Инфографика «Вселенная»
Посмотреть в большом разрешенииСущность Вселенной пытались понять пытливые умы еще на заре человечества. Однако полноценно объяснить ее основы астрономическая наука по-прежнему не может. Даже имея впечатляющий арсенал необходимых методов исследования, и накопив огромнейшее количество исходного материала. Понятию «Вселенная» все еще не дано точного определения. В широчайшем смысле – это пространство, доступное для анализа и познания в настоящий момент или в ближайшем будущем. Ведь каждое наблюдение, совершаемое в мире (физика – за строением атома, метеоролога – за погодой, ребенка – за собакой, астронома – за далекими звездами), можно приравнять к исследованию Вселенной. Ее бесконечную площадь заполняет атомарное вещество, из которого сформировались все космические объекты: черные дыры, различные типы галактик, туманности, скопления и звездные системы. Свободное пространство космоса (вакуум) – это также некое вещество, но оно пребывает в максимально разреженном состоянии. Согласно подтвержденным исследованиям Вселенная приумножает свои размеры, расширяясь с увеличивающейся скоростью.
Распределение энергии во Вселенной
В отношении Мироздания такие основные понятия, как масса, размер и прочие, утрачивают свою корректность. Для нас Космос – единое целое, а значит, он уникален, ни с чем не связан и не вступает во взаимодействие. Описывая его, приходится ссылаться на термины – давление, химический состав, плотность. Молекулярный состав Вселенной установлен достаточно точно, на 75% она состоит из водорода, а 23% приходятся на гелий. Доля иных элементов незначительна, на нее остается порядка двух процентов, один из которых принадлежит кислороду. Основная часть космоса – 95% – занимает темная материя и энергия, на элементарные частицы остается всего 5%. С момента рождения Вселенную наполняет реликтовое излучение, которое изначально было светом от Большого взрыва. Остывшие и расширившиеся фотоны перешли в микроволновый радиодиапазон и показывают температуру около 2,720 Кельвина (или -270,4 градуса по Цельсию).
Карта ближайших стен, войдов и сверхскоплений.
При изучении конструкции Вселенной возникла ассоциация с пчелиными сотами. Размеры таких ячеек практически невозможно представить – от 100 до 300 млн. св. лет. Просвет между их стенками называют войдами. Эти образования имеют следы темной материи, а их количество занимает половину космоса. Вдоль стенок разместились скопления галактик. Среди невероятного обилия объектов, которые их наполняют, определена темная материя, звезды различной кратности, межзвездный газ, шаровидные и рассеянные скопления.
Особого упоминания заслуживают квазары с их огромной светимостью и невероятные по силе гамма-всплески, появляющиеся от излучения сверхновой, перерастающей в нейтронную или кварковую звезду.
Все модели, объясняющие образование Вселенной, условно делятся на религиозные (подразумевающие участие Божества в этом процессе) и теории без участия этого фактора. Согласно общепринятым научным представлениям старт Мирозданию дал Большой взрыв, от которого нас отделяет 13,7 млрд. лет. Благодаря этому потрясению из состояния космологической сингулярности и возникла Вселенная. С того ничтожного мига она не прекращает расти в пространстве и становится все холоднее.
По другой, альтернативной версии мироздание – это некая константа. Оно никогда не появлялось, поэтому не может и пропасть. Вселенная рождается и угасает бесчисленное количество раз (пульсирует). По ненаучным концепциям появления всего существующего мира предполагается присутствие Творца, руководящего этим процессом и ставшего его причиной. В 1990-х гг. возникли теории, описывающие Разумный замысел. Они подвели научное обоснование под религиозное учение о сотворении мира. Правда, современная наука их отвергают, так как они противоречат принципам объективности, фальсифицируемости.
Из чего состоит Вселенная
Известно, что светила концентрируются в скопления, которые в дальнейшем, объединяются в значительные собрания космических объектов – галактики. Но это не конечный этап эволюции. Далее следуют сверхскопления галактик, включающие тысячи объектов. Такая форма упорядочения материи во Вселенной, доступная для наблюдения и изучения, в космологии именуется крупномасштабной структурой. Гигантские скопления галактик не ограничены в движении силами гравитации. Они способны расширяться, подчиняясь закону Хаббла, описывающему основные механизмы увеличения границ Вселенной. Занимательный факт: Землю и самое дальнее от нас сверхскопление галактик разделяет 7 млрд. св. лет. Вес далекого исполина в квадриллион раз превосходит солнечный (его масса в тоннах выражается числом, имеющим вид двойки с сорока пятью нулями). Масштабными космическими конструкциями стали скопления галактик, сформированные в форме нитей. Их разделяют области, в которых отсутствует материя, – пустоты. В просторах космоса именно нити и пустоты образуют плоские конструкции, называемые стенами.
Карта реликтового излучения со спутника Plank
Отголосок энергии Большого взрыва, ставший фоновым излучением, стабильно фиксируется в космическом пространстве. Его причисляют к спектру абсолютно черного тела. Из-за грандиозного расширения Вселенной первоначальная температура потока ее частиц опустилась до абсолютного нуля и составляет 2,720 К. Впервые подобное излучение заметили в 1941 году, а в 1948 году его наличие уверенно предполагали ученые, создавшие теорию Большого взрыва. Они смогли примерно вычислить и его температурные параметры. В 1965, при помощи экспериментального прибора, Пензиас и Вильсон установили температуру реликтового излучения.
Интерактивная карта реликтового излучения
Имеет место версия, что своим возникновением реликтовое излучение обязано моменту рождения простейшего атома – водорода. До этой фазы истории Вселенной оно помещалось внутри особого вещества – плазмы с высочайшей плотностью. Астрономы наблюдают реликтовое излучение благодаря специальному устройству телескопов, установленных в Антарктиде, а также радиотелескопов. Стоит отметить, что его анализ является трудной, но интересной и полезной задачей для современной науки.
Буущий телескоп James Webb
Число звезд, наполняющих космос, особенно трудно вообразить. Его диаметр, экспериментально определенный учеными, должен достигать 93 млрд. св. лет. А подсчитанное значение промежутка до самого дальнего объекта, замеченного современной техникой, составило около 14 млрд. св. лет. Такие масштабы и колоссальные дистанции прослеживаются по всем известным направлениям. Между нашей системой и самой удаленной галактикой насчитывается 13,2 млрд. св. лет. Существование сверхдальнего объекта определено только в инфракрасном диапазоне. Достигающее нас его излучение приносит сведения о галактике с огромным опозданием, поэтому мы наблюдаем ее такой, какой она была миллиарды лет назад.
Для изучения столь отдаленных объектов требуется уникальное оборудование – сверхмощные телескопы типа «Хаббл». Ресурсы этих приборов возрастают с каждым годом: так, телескоп «Джеймс Уэбб», который планируется запустить в 2018 году, сможет заглянуть в космические глубины намного дальше. За пределами доступной для наблюдения Вселенной предполагается наличие гипотетических внеметагалактических объектов. Считается, что их развитие не затронуто процессом Большого взрыва, они относятся к Мультивселенной.
Из чего состоит Вселенная
Ученые не прекращают искать ответы на вопрос о будущем Мироздания. Многочисленные гипотезы дальнейшего развития макромира пророчат различный исход: от уничтожения всего современного мира до бесконечной жизни Космоса. К возможным сценариям развития Вселенной причисляют повторный Большой разрыв. В критический момент сила расширения возобладает над гравитационной, удерживающей вместе скопления галактик и звезд. При дальнейшем увеличении Вселенной прекратят существование планеты и более мелкие объекты. Наконец, за наносекунду до взрыва разрушатся атомы. По прогнозам вселенская катастрофа произойдет через 22 млрд. лет. Что произойдет после этого – сказать нереально, ведь современные законы физики не будут работать.
Будущее Вселенной
Торможение темпов увеличения Вселенной может спровоцировать активный процесс Большого сжатия. Это приведет к образованию одного мегаскопления звезд на месте здравствующего сегодня Космоса. В галактиках не прекратится рождение звезд, но с уменьшением границ Вселенной, показатель ее температуры будет непрерывно возрастать. В дальнейшем испарятся все планеты, а известная материя преобразуется в черные дыры. Слияние этих объектов вызовет сингулярность – появление большой черной дыры. Возможно, что далее придет время эпохи без ясного источника энергии – так называемый период «вечной тьмы». Но оптимистически настроенные ученые говорят, что после наступит время очередного Большого взрыва, подчеркивая тем самым бесконечную цикличность этих космических процессов.
По всей видимости, вопросы обсуждения зарождения Вселенной останутся открытым до конца, а именно от этого фактора зависят прогнозы эволюции Мироздания. В астрономии для многих явлений нет точных определений, а существуют только гипотезы для их объяснения. Это в очередной раз подчеркивает уникальность и сложность огромного мира Вселенной, в котором с невероятной скоростью движется и наша уютная Земля.
Это лучший из фильмов посвященный космосу. Охватывает почти все объекты и явления, графика высочайшего уровня, практически приближена к оригинальным фотографиям, вплоть до невозможности отличить где нарисовано, а где истинно.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 3714
spacegid.com
Вселенная… Слово-то какое страшное. Масштабы того, что обозначается эти словом, не поддаются никакому осмыслению. Для нас проехать 1000 км — это уже расстояние, а что они значат в сравнении с гигантской цифрой, которая обозначает минимально возможный, с точки зрения учёных, диаметр нашей Вселенной.
Эта цифра не просто колоссальна — она ирреальна. 93 миллиарда световых лет! В километрах это выражается следующим числом 879 847 933 950 014 400 000 000.
Что такое Вселенная?Из чего состоит наша Вселенная?Расширение ВселеннойЧто означает слово «Вселенная»?Что находится в центре Вселенной?Что находится за пределами Вселенной?Что ещё мы знаем о Вселенной?
Что же такое Вселенная? Как объять разумом сие необъятное, ведь это же, как писал Козьма Прутков, никому не дано. Давайте обопрёмся на всем нам знакомые, простые вещи, способные путём аналогий привести нас к искомому постижению.
Чтобы разобраться в этом вопросе, пойдите прямо сейчас на кухню и возьмите поролоновую губку, которую вы используете для мытья посуды. Взяли? Так вот, вы держите в руках модель Вселенной. Если вы через лупу рассмотрите структуру губки поближе, то увидите, что она представляет собой множество открытых пор, ограниченных даже не стенками, а скорее перемычками.
Нечто подобное представляет собой и Вселенная, но только в качестве материала для перемычек используется не поролон, а… скопления галактик… Не планет, не звёздных систем, а галактик! Каждая из этих галактик состоит из сотен миллиардов звёзд, вращающихся вокруг центрального ядра, и каждая может иметь размер до сотен тысяч световых лет. Расстояние между галактиками обычно составляет около миллиона световых лет.
Вселенная не просто большая, она ещё вдобавок постоянно расширяется. Этот установленный с помощью наблюдения красного смещения факт, лёг в основу теории Большого взрыва.
Согласно данным НАСА возраст Вселенной с момента Большого взрыва, положившего ей начало, составляет приблизительно 13,7 миллиардов лет.
Слово «Вселенная» имеет старославянские корни и, фактически, является калькой с греческого слово ойкумента (οἰκουμένη), происходящего от глагола οἰκέω «населяю, обитаю». Изначально этим словом обозначалась вся обитаемая часть мира. В церковном языке и по сей день сохраняется подобное значение: например, Константинопольский Патриарх в своём титуле имеет слово «Вселенский».
Термин происходит от слова «вселение» и только лишь созвучен слову «всё».
Вопрос о центре Вселенной — крайне запутанная штука и однозначно ещё не решён. Проблема в том, что непонятно, есть он вообще или его нет. Логично предположить, что, раз был Большой взрыв, из эпицентра которого и начали разлетаться бесчисленные галактики, значит, проследив траекторию каждой из них, можно на пересечении этих траекторий найти центр Вселенной. Но дело в том, что все галактики удаляются друг от друга приблизительно с равной скоростью и из каждой точки Вселенной наблюдается практически одна и та же картина.
Натеоретизировано здесь столько, что любой академик свихнётся. Даже привлекалось не раз четвёртое измерение, будь оно неладно, но особой чёткости в вопросе нет и по сей день.
Если же нет внятного определения центра Вселенной, то говорить о том, что находится в этом самом центре, мы считаем пустым занятием.
О, это вопрос очень интересный, но такой же неопределённый, как и предыдущий. Вообще неизвестно, есть ли у Вселенной пределы. Возможно, их нет. Возможно, они есть. Возможно, кроме нашей Вселенной есть и другие с иными свойствами материи, с отличными от наших законами природы и мировыми константами. Никто не может доказательно дать ответ на подобный вопрос.
Проблема заключается в том, что мы имеем возможность наблюдать Вселенную лишь на расстоянии в 13,3 миллиарда световых лет. Почему? Очень просто: мы же помним, что возраст Вселенной составляет 13,7 миллиардов лет. Учитывая, что наше наблюдение происходит с задержкой, равной времени, потраченному светом на прохождение соответствующего расстояния, мы не можем наблюдать Вселенную ранее того момента как она, собственно, появилась на свет. На этом расстоянии мы видим Вселенную ясельного возраста…
Очень много и ничего! Мы знаем о реликтовом свечении, о космических струнах, о квазарах, чёрных дырах и о многом и многом другом. Некоторая часть этих знаний может быть обоснована и доказана; кое-что является лишь теоретическими выкладками, которые не могут быть подтверждены доказательно, а что-то — лишь плод богатой фантазии псевдоучёных.
Но одно мы знаем наверняка: никогда не настанет момент, в который мы сможем, облегчённо вытерев пот со лба, сказать: «Фу-у-х! Вопрос, наконец-то полностью изучен. Здесь больше ловить нечего!»
www.vseznaika.org
Разделы: Начальная школа
Цель:
Оборудование:
Ход урока
1. Организация учащихся.
Мы с вами отправляемся в увлекательное путешествие в Космос, во Вселенную (Приложение 1).
2. Сообщение темы урока.
(Слайд 1)
Сегодня на уроке я предлагаю посмотреть вам на мир глазами астронома.
3. Работа над новым материалом.
А кто такие астрономы и что такое астрономия. Как вы думаете?
(Слайд 2)
Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: «астрон» - звезда и «номос» - закон.
(Слайд 3)
В толковом словаре записано: Астрономия – наука о космических телах, образуемых ими системах и о Вселенной в целом.
Астроном – специалист по астрономии.
Астрономия – самая древняя из наук. Первых астрономов называли звездочётами. Известно, что даже пещерные люди наблюдали звёздное небо, потому что на стенах пещер найдены его рисунки. Гораздо позднее на помощь астрономам приходят приборы. Называются они ТЕЛЕСКОПЫ.
(Слайд 4)
Для наблюдения неба телескоп впервые использовал итальянский астроном Галилео Галилей. В 1609 году он построил несколько телескопов, с помощью которых он увидел кратеры на Луне, пятна на Солнце, наблюдал фазы Венеры и обнаружил, что вокруг Юпитера обращаются четыре спутника.
- Так выглядел телескоп Галилея.
(Слайд 5)
Современные телескопы позволяют астрономам видеть далёкие миры и узнавать о тайнах Вселенной.
А это более современные телескопы, оптические телескопы.
(Слайд 6)
С точки зрения астрономов мир – это Вселенная или Космос.
Предположительно, Вселенная возникла в результате невообразимо мощного Большого Взрыва, который произошёл примерно 15 миллиардов лет назад.
(Слайд 7)
Во Вселенной бесчисленное множество звёзд
(Слайд 8)
и других небесных тел.
(Слайд 9)
Вселенная состоит из множества Галактик. Одна из них -Галактика Млечный путь состоит примерно из 200 миллиардов звёзд. И Солнце со своими планетами – только одна из них.
(Слайд 10)
Солнце и движущиеся вокруг него тела составляют Солнечную систему.
(Слайд 11)
Сегодня известно, что солнце возникло вместе с планетами свое системы из большого холодного облака газа и пыли. Сначала образовалось сферическое облако, которое , сжимаясь, вращалось всё быстрее. Под действием центробежных сил оно превратилось в диск. Почти всё вещество облака сгустилось в центре этого диска в большой шар. Именно так, по-видимому, возникло Солнце. По краям диска сформировались меньшие небесные тела, планеты и луны.
Существует и другие гипотезы возникновения Солнца и планет.
(Слайд 12)
Беседа о солнце.
Сейчас послушайте загадку.
Кто-то утром не спеша, Надувает красный шар, А как выпустит из рук – Станет вдруг светло вокруг.- Что вы можете сказать о Солнце из этой загадки?
- Солнце имеет форму шара.
- Что ещё вы можете сказать о Солнце? Солнце находится на небе, значит, это небесное тело.
- А для чего нам нужно Солнце? Солнце даёт нам свет и тепло.
Наша жизнь возможна лишь благодаря солнцу. Люди понимали это ещё в глубокой древности и почитали Солнце как божество. Они называли его по-разному: в Древней Греции Солнце называли Гелиос, в Египте – Ра, а наши предки славяне – Ярило.
4. Работа по учебнику на стр. 6-7.
Продолжить разговор о Солнце с научной точки зрения нам поможет статья учебника на стр.6-7. Прочитайте её.
(Слайд 13)
Вставим в текст недостающие слова.
Солнце – ближайшая к Земле … (звезда). Это огромное … (раскалённое) космическое тело. Солнце имеет форму …(шара). Диаметр солнца в … (109) раз больше диаметра Земли. Масса Солнца в …(330 тысяч) раз больше массы нашей планеты. Расстояние от Земли до Солнца - …(150 миллионов) километров. Температура на поверхности солнца - …(6 тысяч) градусов , а в его центре - … (15-20 миллионов) градусов.
- Как кратко сформулировать полученные знания о Солнце?
(Слайд 14)
Солнце раскалённая звезда.
Диаметр солнца в 109 раз больше диаметра Земли.
Масса солнца в 330 тысяч раз больше массы Земли.
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров.
(Слайд 15)
5. Работа в рабочей тетради.
Стр. 3. № 1.
- Прочитайте. Используя текст учебника, дайте определения.
- Что такое астрономия?
- Запишите определение в тетради.
- Что такое вселенная?
- Запишите определение в тетради.
- Что такое Солнечная система?
- Запишите определение в тетради.
Стр. 3. № 3.
- Прочитайте. Впишите цифровые данные в этот текст
6. Закрепление изученного.
- Какие новые слова вы узнали?
- Что такое астрономия?
- Каким вы увидели мир глазами астронома?
7. Итог урока.
- Что такое Вселенная?
- Что такое Солнце?
- Что такое Земля?
8. Домашнее задание.
Прочитать текст на стр. 4 – 8. Ответить на вопросы.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Наша Вселенная постоянно находится в состоянии динамического развития, и в настоящее время в ней происходят процессы, которые приведут к появлению так называемого "четвертого измерения". Если оно уже не появилось… К такому выводу пришли физик Дейян Стойкович из Университета в Буффало и его коллеги из Университета Лойола Мэримаунт (США).
Фото: AP
Как утверждают ученые, изначально Вселенная была одномерной. После Большого взрыва у нее возникло второе измерение, а позднее и третье. Именно трехмерная Вселенная привычна для нас.
Термин "четвертое измерение" довольно распространен. Но чаще под ним понимают некую сверхъестественную или потустороннюю реальность, и его склонны употреблять в своем обиходе скорее оккультисты и парапсихологи, чем представители официальной науки.
Читайте также: Наш мир — всего лишь голограмма?
Если считать составляющими трехмерной системы координат длину, ширину и высоту, то что же будет представлять собой условное четвертое измерение?
Вот наглядное пояснение. Примером одномерного пространства может служить обыкновенная линейка. В нем существуют только двоичные понятия "да-нет", "0-1", "плюс-минус" и т.п.
Аналогом двухмерного пространства является плоскость координат XY. Именно по этому принципу построены естественные и искусственные биполярные полимеры, в том числе молекулы воды.
Привычное для нас трехмерное пространство можно описать координатами ХYZ. К таким структурам относятся, например, молекулы ДНК.
В четырехмерном пространстве к трем постоянным добавляется координата времени. Пример такой структуры — наше физическое тело, подвергнутое динамическим изменениям.
Вот что говорит об этом член-корреспондент РАН, сотрудник Института физики высоких энергий Сергей Петрович Денисов: "Четвертое измерение в современной физике — это время. В релятивистской (эйнштейновской) физике координаты "x, y, z", определяющие пространственное положение тела, и его временное положение "t" не являются независимыми, как в теории Ньютона, а рассматриваются и преобразуются совместно, представляя собой четыре координаты. Или, как говорят физики, "x, y, z" и "t" являются компонентами единого вектора, определяющего положение тела в пространстве-времени".
Фото: AP
Сейчас историю Вселенной астрономы изучают при помощи телескопов. Так как свету от звезд, расположенных в дальнем космосе, требуются миллионы лет, чтобы достичь нашей Земли, то наблюдение за определенными участками звездного неба позволяет исследовать законы космической эволюции. И результаты этих исследований порой озадачивают. К примеру, видно, что Вселенная расширяется, но куда именно?
Гипотеза о "растущем" четвертом измерении высказывалась Стойковичем и его группой еще в прошлом году. Однако тогда научный мир воспринял ее довольно сдержанно. Теперь авторы идеи решили поискать весомые доказательства своей теории.
Одно из них связанно с наличием гравитационных волн, которые никак не вписываются в трехмерную систему координат. К 2016 году NASA и Европейское космическое агентство намерены построить на орбите Земли специальную лазерную лабораторию Laser Interferometer Space Antenna (LISA) для поиска этих волн. Между тем, Стойкович считает, что обнаружить гравитационные волны не удастся, так как поиск будет проходить в привычной системе координат. Это станет лучшим аргументом в пользу существования дополнительного измерения.
Не исключено также, что четвертое измерение — отнюдь не последняя стадия. Неоднократно выдвигались теории, по которым Вселенная имеет гораздо большее число измерений. Согласно им, за пределами четырех измерений лежит Поле Событий, в котором все явления происходят одновременно и независимо от физических координат, таких как время, расстояние, скорость или масса.
Немецкий математик Герман Минковский предложил концепцию, согласно которой пространственно-временной континуум состоит из множества миров, следующих один за другим. Каждый отдельно взятый момент времени — это самостоятельная реальность. Она никуда не исчезает, и прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно. Следовательно, если в прошлом что-то меняется, то изменяется и будущее.
Физические доказательства в пользу теории "множественных измерений" можно получить, исследуя микромир. Может быть, рано или поздно мы прорвемся и в макромир — глубины Вселенной.
Читайте также: Неужели "звездные врата" существуют?
По словам Дейяна Стойковича, если его идея окажется верной, это поможет ученым объяснить многие противоречия — в частности, каким образом наша Вселенная способна расширяться.
Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"
www.pravda.ru
Урок по познанию мира в 4 классе
Тип урока: Урок усвоения новых знаний.
Цель:
Создать условия для формирования представления о космосе, его исследовании.
Способствовать развитию аналитического мышления: умения сравнивать, сопоставлять, анализировать.
Содействовать воспитанию культуры общения в парах, группах, прививать стремление к познанию нового, любовь к родному краю, к нашей планете.
Оборудование: учебники, карта космоса, выставка книг, энциклопедии, словари, информационные листы, глобус, презентация.
Базовые знания: Космос — пространство, которое окружает со всех сторон нашу планету Земля и является вечным и бесконечным. Космос и все, что в нем находится, называется Вселенная. Земля — планета Солнечной системы, Солнечная система — небольшая часть Вселенной. Она относится к звездной системе — Галактике. Во Вселенной имеются миллионы Галактик. Близкие друг к другу Галактики образуют группу Галактик. В настоящее время люди изучают ближний космос.
Опорные знания — элементарные понятия учеников о небесных телах.
Этап вызова.
1.Орг момент.
- Сегодня мы все космонавты. Проверьте, чтобы у всех был порядок на рабочих местах. Какими должны быть космонавты?
-собранными и организованными,
-внимательными и настойчивыми,
-аккуратными и активными!
2. Психологический настрой.
Учитель; Вика, расскажи, как ты дома наводишь порядок. А зачем нам нужен порядок?
3. Актуализация базовых знаний.
- Догадайтесь, какое слово в переводе с греческого языка означает строй, порядок, мир, Вселенная?
Дети: Это слово космос!
Учитель: Слово космос является синонимом астрономического определения Вселенной. Ученые выделяют ближний космос, исследуемый с помощью искусственных спутников Земли, космических аппаратов и межпланетных станций, и дальний космос-мир звезд и галактик.
Я предлагаю вам сегодня навести порядок в ваших знаниях. Как вы думаете, по какой теме мы будем сегодня работать?
Ученик: Тема урока «Понятие о космосе»
Определите ваши цели
Дети: знать основные понятия о космосе
уметь дать им определения
иметь способность рассуждать, сравнивать, анализировать, обобщать и делать выводы.
Помогать вам сегодня будут учебники, энциклопедии, словари.
Повторим правила работы в группах:
- Не перебивать друг друга
- Помогать друг другу
- Подчиняться слову командира и соблюдать тишину
4. Игра «Карусель» Участвуют 1 и 3 группы.
Проводят командиры. Цель: определить опорные знания детей по данной теме.
Задача: за 1 минуту назвать, как можно больше слов по теме «Космос»
Командир спрашивает у каждого члена команды по одному слову. Если ребенок затрудняется, командир должен спросить следующего, так как карусель должна быстро вращаться. Помните, повторяться нельзя.
2 группа составляет кластер по данной теме, подбирая ассоциации к слову «Космос»
Вывод: Ваши знания и результаты тестов по данной теме, которые вы написали при подготовке к этой теме, показали, что вы способны навести порядок в знаниях и у вас есть возможность расширить ваши познания на уроке.
Не забудем оценить ваши усилия. За работу в группе после каждого задания ученик ставит себе + если был просто слушателем, ++ в оценочный лист , если был активным, +++ - очень активным. Командир может зачеркнуть один +, если ученик нарушал правила работы в группе.
Физминутка:
В небе ясном солнце светит
Космонавт летит в ракете.
Снизу поле или сад -
Космонавт наш очень рад.
Мы с вами находимся сейчас на орбите планеты «Земля» Что такое орбита?
(Это путь, по которому движется планета)
Давайте пообщаемся с Землей!
Сценка.
Этап осмысления
-Человека с давних времен интересовало космическое пространство. В процессе развития человечества менялись и представления о Вселенной. Что же науке известно о строении космоса?
1. Работа по учебнику. Каждой группе в ходе осмысления надо будет после работы с текстом объяснить по одному понятию, в любой форме, рассказать определение и интересные факты, составить кластер или нарисовать постер.
«Чтение с пометами»:
V- знаю
-- - не знаю
+ - удивляет
?- хочу узнать
2. Работа по осмыслению прочитанного текста
Работа в парах Составить три предложения.
«Свободный микрофон»
Я узнал, что…
Меня удивило, что…
Я бы хотел подробнее узнать…
Вернемся на Землю, чтобы попасть в библиотеку и поработать с дополнительной справочной литературой и расширить свои познания.
Защита групп.
- Используя материал учебника и дополнительную информацию, каждой группе надо будет защитить то понятие, которое вы получили
1группа-Звезда, 2- Планета, 3- Галактика
2. Звезды. Созвездия а) Рассказ учителя о звездах: - В безоблачную ясную ночь на небе видны многочисленные звезды. Одни из них похожи на яркие точки, другие напоминают далекие огоньки. Сейчас мы знаем, что звезды – это огромные раскаленные шары. Они такие же большие, горячие и светлые, как и наше Солнце. Они только кажутся нам совсем маленькими точками, потому, что находятся далеко от Земли. Невооруженным глазом на небе видно около 3000 звезд. После изобретения телескопа ученые-астрономы осознали, насколько велико количество звезд. Самые современные приборы насчитывают несколько миллионов звезд. б) Сообщение ученика о звездах - С Земли звезды нам кажутся маленькими точками, на самом деле они все различны по размеру и цвету. в) Рассказ учителя о созвездиях -Звезд на небе очень много. И чтобы разобраться в них, люди объединяли отдельные группы звезд в созвездия. Созвездиям и самым ярким звездам люди дали имена. - Отгадайте, о каком созвездии идет речь: Из какого ковша Не пьют, не едят, А только на него глядят? (созвездие Большой Медведицы) Сообщение ученика о созвездиях. д) Выводы: -Что такое звезды? (огромные пылающие шары) -Почему людей, изучающих звезды, называют астрономами? -Как раньше называли астрономов? (звездочеты) -Во что объединяли отдельные группы звезд? (в созвездия) -Зачем? 3. Звезда –Солнце. а) Рассказ учителя. Солнце –это огромный огненный шар. Температура на поверхности Солнца -20 млн. градусов. На самом деле Солнце очень большое. Оно в 109 раз больше Земли. Солнце –шар великан. Оно кажется нам маленьким кружочком лишь потому, что находится от Земли на очень большом расстоянии. Если бы можно было поставить Солнце рядом с Землей, это выглядело бы как большой футбольный мяч рядом с горошиной. От Земли до Солнца 150 млн. км. Поэтому солнечные лучи не сжигают, а только согревают и освещают нашу планету. Без Солнца не было бы жизни на Земле. Растения, животные и люди живут только потому, что жизнь им дает Солнце. Это поняли еще древние люди и поклонялись Солнцу, как богу. Они благодарили его за тепло и приветствовали его восход по утрам. Солнце –это ближайшая к Земле звезда.
в) Выводы: -Что такое Солнце? (звезда, огромный огненный шар, ближайшая к Земле звезда) -Во сколько раз Солнце больше Земли? (в 109 раз) -Какое значение имеет Солнце для жизни на Земле? 4. Солнечная система. Планеты солнечной системы. а) рассказ учителя о солнечной системе. Древние наблюдатели считали звезды неподвижными и прикрепленными к небосводу. Исключением были только несколько особых звезд, которые быстро двигались среди остальных. Эти подвижные светила греки называли планетами. В переводе это означает «блуждающая звезда». Но планеты не звезды. Эти небесные тела находятся сравнительно недалеко от нас, ближе , чем звезды. Планеты, также как и Земля, вращаются вокруг Солнца. Они не испускают собственного света. Но на ночном небе смотрятся, как звезды. Это связано с тем, что солнечные лучи отражаются от их поверхности. Планеты различаются по размерам, но все они во много раз меньше Солнца. Вместе с Солнцем они образуют Солнечную систему. Современной науке известно 8 планет Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Кроме планет в Солнечную систему входят их спутники. У Земли –один спутник Луна. В солнечную систему входят также малые планеты, кометы и бесчисленное множество метеорных тел. б) Игра «Отгадай планету»:
д) Выводы - Как переводится с греческого слово «планета»? (блуждающая звезда) - Сколько планет вращается вокруг Солнца? (8) - Назовите их по мере удаления от Солнца. - Что образуют планеты вместе с Солнцем? - Меркурий, Венера, Земля, Марс относятся к какой группе? (Земной) - Какие планеты являются газовыми? (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) - Назовите спутник Земли. 5. Галактика. а) Каждая звезда, как и наше Солнце имеет свою систему. Системы объединяются в Галактику Наша Галактика называется «Млечный путь». Она состоит из 200 миллиардов звезд. Наша солнечная система расположена на окраине Галактики. 6) Вселенная а) Галактики образуют Вселенную или космос. Во вселенной миллионы Галактик б) Возникновение Вселенной. в) – Составьте схему «место Земли во Вселенной» (работа в группах: по карточкам составляют схему, затем сверяют с доской) Звезда- Звездная система- Галактика- Вселеннаяг) выводы - Во что объединяются системы звезд? (в Галактики) - Как называется наша Галактика (Млечный путь) - Сколько звезд насчитывается в нашей Галактике? (200 миллиардов) - Во что объединяются Галактики? (Во вселенную) - Сколько Галактик во Вселенной? (миллионы) V Физминутка. Снова надо покинуть Землю
Мы по глобусу шагаем
Пальцы дружно поднимаем
Перешли через лесок, на гору взобрались
Оказались в океане- вместе искупались
Зашагали в Антарктиду- чуть там не остались
На ракету снова сели- в космос дружно улетели!
6. Доказательство неограниченности космоса а) Расстояние между космическими телами невозможно измерить земными величинами, например, километрами. Такое измерение соответствовало бы тому, как если бы расстояние между городами на Земле мы измеряли бы в миллиметрах б) Поэтому за единицу измерения берется скорость распространения света: Свет распространяется со скоростью 300 000 км.\сек. От Земли до Луны свет доходит за одну секунду, до Солнца он идет чуть больше 8-ми минут. До самой близкой от нас звезды свет доходит за 4 года. До центра нашей Галактики –десятки тысяч световых лет. А дальние галактики находятся от Земли на расстоянии миллиардов световых лет г) выводы. - какой единицей измерения пользуются для измерения расстояния между космическими телами? (За единицу измерения берется скорость распространения света) Почему?- Чему равна скорость света? (300 000км.сек) - За сколько свет доходит от Земли до Луны? - До Солнца?
7. Практическая работа. Решение задач 3 группа. 1 . Марс находится от Земли на расстоянии 48 000 000 км. За какое время дойдет свет от Земли до Марса? (за 160 сек.или 2 мин. 40 сек) 2 . Какое расстояние между Меркурием и Солнцем, если солнечный свет доходит до Меркурия за (190 сек) 3мин 10сек? 3 . Земля находится от Солнца на расстоянии 150 000 000 км. За какое время доходит свет от Солнца до Земли
Составление схемы Солнечной системы 1 и 2 группы
Работа с оценочными листами.
Техника «Две звезды и одно желание» Спросить 1-2 ребят, что им понравилось, и что они хотели бы пожелать.
Контроль.
3. Заполнение карты «Верное ли утверждение?»
Вселенная- это Солнце с обращающимися вокруг него планетами.
Ближайшая к Земле звезда- это Солнце.
Галактика-это скопление звезд, звездная система
В Галактику входит только Солнечная система
Солнечную систему составляют только планеты.
Солнечную систему образуют 8 планет.
Планеты излучают свет.
Звезда-это гигантский пылающий шар.
Млечный путь состоит из множества звезд.
Галактика составляет всю Вселенную.
Луна-это спутник Земли.
Проверьте себя по просмотру презентации. Исправьте у себя ошибки.
Что узнали нового?
Д. з. Заполнить карту определений. Подготовить сообщения о планетах, Солнце, метеоритах, астероидах, кометах на выбор.
Итог. Посмотрим на наш кластер.
Подсчет баллов по отрядам.
Этап рефлексия. Разместите свои космические корабли на планетах Радости Знания Непонимания и Тревоги
Приложение
Цвет и спектр звезд связаны с их температурой. В сравнительно холодных звездах преобладает излучение в красной области спектра, отчего они и имеют красный цвет. Температура красных звезд низкая. Она растет последовательно при переходе от красных звезд к оранжевым, затем к желтым, желтоватым, белым и голубоватым. В такой последовательности меняется цвет накаляемого тела. В спектрах холодных красных звезд класса М с температурой около 3000°К видны полосы поглощения простейших двухатомных молекул, чаще всего оксиды титана. В спектрах других красных звезд преобладают оксиды углерода или циркония. Красные звезды первой величины класса М — Антарес, Бетельгейзе. В спектрах желтых звезд класса G, к которым относится и Солнце (с температурой 6000°К на поверхности), преобладают тонкие линии металлов: железа, кальция, натрия и др. Звездой типа Солнца по спектру, цвету и температуре является яркая Капелла в созвездии Возничего. В спектрах белых звезд класса А, как Сириус, Вега и Денеб, наиболее сильны линии водорода. Есть много слабых линий ионизованных металлов. Температура таких звезд около 10 000°К.
В спектрах наиболее горячих, голубоватых звезд с температурой около 30 000 К видны линии нейтрального и ионизованного гелия. Температуры большинства звезд заключены в пределах от 3000 до 30 000°К. У немногих звезд встречается температура около 100 000°К.
Источником энергии, получаемой большинством звезд и Солнцем, служат ядерные реакции превращения водорода в гелий, происходящие в их недрах при температуре свыше 10 000 000°К
infourok.ru
|
|
|
|
|
|
