Вполне понятно, почему постепенно происходит сужение научного значения термина Вселенная. Это связано с тем, что естествознание, в отличие от философии, имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами.
Еще с давних времен людей мучает вопрос: откуда, и каким образом произошел мир. Во времена, когда в культуре господствовала мифология, происхождение мира объяснялось, как, скажем, в “Ведах” распадом первочеловека Пуруши. Также русскими апокрифами подтверждается то, что это общая мифологическая схема. Христианство уверяло людей, что мир сотворил Бог из ничего.
Вскоре на смену мифологическим и религиозным пониманиям с появлением науки научные представления о происхождении Вселенной меняются.
Разбирая определение Вселенной, следует разделять три близких термина: бытие, универсум и Вселенная.
Бытие является философским понятием. Оно обозначает все существующее, бытующее.
Универсум употребляется как в науке, так и в философии. У этого термина отсутствует специфическая философская нагрузка.
Космология занимается исследованием вселенной. Это наука о космосе.
Если вдуматься в смысл этого слово, то оно тоже не случайно. Ведь раньше в Древней Греции, под космосом понималось не то понятие, как сегодня. Космос тогда принимался как “порядок”, “гармония”, в противоположность “хаосу” -- “беспорядку”. Сейчас же под термином космос понимают все, находящееся за пределами атмосферы Земли.
Сделаем вывод: в основе своей наука космология открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования.
Целью изучения Вселенной как единого упорядоченного целого является открытие данных законов.
Эволюции галактик и их классификация
Тайна появления во Вселенной галактик является самой притягательной в глобальном эволюционизме. Это обусловлено тем, что свойства галактик в огромной мере определяются начальным периодом их жизни. Поэтому концепции, отражающие рождение и эволюцию галактик, должны дать ответы на следующие вопросы: почему они имеют такие массы, почему у них именно такие размеры, которые фиксирует современная астрономия, почему существуют различные типы галактики, наконец, почему они состоят из звезд.
В настоящее время доминирует концепция образования галактик (в том числе нашей Галактики), в которой выделяются следующие активные фазы эволюции.
.Вначале сформировалась сферическая газовая подсистема. Этот процесс прошел довольно быстро (по космическим меркам), всего за несколько сотен миллионов лет за счет свободного сжатия (коллапса) холодного пртогалактического газового облака под действием силы гравитации.
.По мере сжатия из небольшой части начальной массы газа стали образовываться звезды, протогалактика разогревается от вспышек сверхновых звезд, становится «горячей». Внутреннее давление в ней возрастает, повышая гравитационное притяжение. Процесс сжатия сменяется разлетом протагалактического облака.
.Через длительное время внешняя оболочка протогалактики сбрасывается в окружающее космическое пространство, а центральная ее часть начинает сжиматься. В процессе этого нового коллапса (сжатии) газ внутри галактики охлаждается и из отдельных его фрагментов рождаются звезды нового поколения.
.Центральная часть галактики сжимается в диск ив дальнейшем идет формирования звезд ее дисковой подсистемы.
Помимо всех указанных процессов на всех этапах(фазах) своего образования галактика совершает также вращательное движение вокруг собственной оси.
В карликовых галактиках нет горячей фазы, это обусловлено слабостью из гравитационного поля, из-за чего звездообразование и эволюция идут медленно и галактический газ не разогревается до высоких температур.
Структура галактик весьма разнообразна, а их количество в пространстве Вселенной, доступно современным телескопам, огромно и составляет сотни миллиардов. Большинство из этого многообразия оказалось возможно объединить в несколько основных типов, т.е. классифицировать. В первые такую классификацию, действующую и поныне, предложил в 1925 году Э. Хаббл. Согласно ей, галактики разделяются на пять основных типов:
Эллиптические, линзообразные, обычные спиральные, пересеченные спиральные и неправильные (или иррегулярные).
Эллиптические галактики имеют вид эллипсов разной степени сжатия, начиная с шаровидных. Они совершают медленное вращение. Более заметное вращение появляется только у галактик со значительным сжатием. Линзообразные галактики имеют сильносжатое центральное сгущение, похожее на линзу. Спиральные галактики также имеют центральное сгущение, от которого отходят спиральные ветви или рукава. Если у обычных спиральных галактик ветви выходят непосредственно из центрального сгущения, то у пересеченных спиральных галактик они отходят от перемычки, пересекающей это центральное сгущение. Иррегулярные галактики характеризуются колочковатой структурой и не имеют правильной формы.
С данной классификацией непосредственно связан и возраст галактик: эллиптические называют ранними, т.к. они возникли на ранних стадиях формирования структуры Вселенной, а следовательно являются самыми старыми. Спиральные же возникли гораздо позже и поэтому считаются более молодыми. Если в старых, эллиптических галактиках процесс звездообразования практически полностью завершился 5-7 млрд. назад, то в молодых спиральных спиральных этот процесс еще интенсивно идет.
От типа галактик зависит и их расположение в бескрайних космических просторах. В скоплениях обычно преобладают эллиптические галактики, концентрирующиеся в центре, а спиральные располагаются на периферии (на окраинах). Не все галактики входят в скопления, многие из них разбросаны в космическом пространстве и существуют как бы сами по себе, это в основном спиральные галактики.
(II)15. Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в технике и технологиях.
Всякая информация должна быть выражена каким-нибудь физическим сигналом. Однако всякий полезный сигнал сопровождается другими сигналами, представляющими собой для полезного сигнала помеху. Поэтому возникает проблема выделения полезного сигнала на фоне помех. Примером является вся радиотехника, поскольку в эфире одновременно присутствует множество электромагнитных волн, но нужную информацию несет лишь одна из них, все остальные по отношению к ней являются помехами.
Существует несколько способов выделения полезного сигнала на фоне помех. Одним из них является использование резонанса.
Резонанс -явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям резонансным частотам, определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней частоты с внутренней частотой колебательной системы.
Явление резонанса характерно для так называемых колебательных контуров, в которых энергия способна преобразовываться из одного вида в другой — из потенциальной энергии в кинетическую и обратно. В электрических колебательных контурах энергия преобразуется из потенциальной энергии электростатического поля конденсатора в кинетическую энергию электрического тока в индуктивности.
Колебательный контур состоит из последовательно включенных емкости С и индуктивности L, но кроме того в цепи всегда присутствует активное сопротивление R, поскольку индуктивность изготавливается в виде катушки провода, а провод всегда обладает активным сопротивлением. Резонансные цепи широко используются в радиотехнике для выделения из общего состава электромагнитных волн нужной частоты.
(I)16.Солнечная система. Законы небесной механики - законы Кеплера. Солнечно-земные связи. Учение А. Л. Чижевского. Ракетно-космические технологии.
Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца.
Бо́льшая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики. Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс (также называемые планетами земной группы), состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы.
Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Каждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц.
В Солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Церера, Паллада и Веста. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке и Эрида. В Солнечной системе существуют и другие популяции малых тел, такие как планетные квазиспутники и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе кометы, метеороиды и космическая пыль.
Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создаёт пузырь в межзвёздной среде, называемый гелиосферой, который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз дальше гелиосферы.
Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.
Первый закон Кеплера (закон эллипсов)
Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Форма эллипса и степень его сходства с окружностью характеризуется отношением, где — расстояние от центра эллипса до его фокуса (половина межфокусного расстояния), — большая полуось. Величина называется эксцентриситетом эллипса. При, и, следовательно, эллипс превращается в окружность.
Второй закон Кеплера (закон площадей)
Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
Применительное к нашей Солнечной системе, с этим законом связаны два понятия: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий — наиболее удалённая точка орбиты. Таким образом, из второго закона Кеплера следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии большую линейную скорость, чем в афелии.
Каждый год в начале января Земля, проходя через перигелий, движется быстрее, поэтому видимое перемещение Солнца по эклиптике к востоку также происходит быстрее, чем в среднем за год. В начале июля Земля, проходя афелий, движется медленнее, поэтому и перемещение Солнца по эклиптике замедляется. Закон площадей указывает, что сила, управляющая орбитальным движением планет, направлена к Солнцу.
Третий закон Кеплера (гармонический закон)
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Справедливо не только для планет, но и для их спутников.
, где и — периоды обращения двух планет вокруг Солнца, а и — длины больших полуосей их орбит.
Ньютон установил, что гравитационное притяжение планеты определенной массы зависит только от расстояния до неё, а не от других свойств, таких, как состав или температура. Он показал также, что третий закон Кеплера не совсем точен — в действительности в него входит и масса планеты:, где — масса Солнца, а и — массы планет.
Поскольку движение и масса оказались связаны, эту комбинацию гармонического закона Кеплера и закона тяготения Ньютона используют для определения массы планет и спутников, если известны их орбиты и орбитальные периоды.
Солнечно-земные связи - это система прямых или опосредованных физических связей между гелио- и геофизическими процессами. Земля получает от Солнца свет и тепло, обеспечивающие освещенность и среднюю температуру ее поверхности, подвергается комбинированному воздействию УФ- и рентгеновского излучения, солнечного ветра, солнечных космических лучей. Вариации мощности этих факторов при изменении уровня СА вызывают цепочку взаимосвязанных явлений в межпланетном пространстве, в магнитосфере, ионосфере, нейтральной атмосфере, гидросфере, биосфере, и, возможно, литосфере Земли.
Учение А.Л.Чижевского:
Изучал влияние космических физических факторов на процессы в живой природе, в частности, влияние циклов активности Солнца на явления в биосфере, в том числе, на социально-исторические процессы[8]. Ч. сформулировал зависимость между циклами солнечной активности и различными явлениями биосферы, выделил взаимосвязи живого организма с окружающей его внешней средой обитания. В сотрудничестве с казанским микробиологом С. Т. Вельховером 1935 году обнаружил метахромазию бактерий, на основании которого он сделал вывод о возможности прогноза солнечной активности по метахромазии коринебактерий — «эффект Чижевского-Вельховера».
Разработал теорию энергетической связи космических и земных явлений: развил и утвердил парадигму целостности мира; принципы законосообразности, единообразия и детерминизма; глобальный эволюционизм и принцип космического ритма. За разработку этих идей Ч. относят к основоположникам русского космизма.
Ч. впервые экспериментально установил факт противоположного физиологического действия отрицательных и положительных ионов воздуха на живые организмы, патологичность действия дезионизированного воздуха и стимулирующее влияние на живые организмы отрицательно заряженных ионов; применил искусственную аэроионизацию (люстра Чижевского) в медицине, сельском хозяйстве (животноводство и растениеводство), промышленности и др. отраслях народного хозяйства.
Побочным достижением данных работ явилось изобретение им метода электроаэрозольтерапии, электроокраски и электростимулирования химических реакций, что знаменовало становление электронной технологии.
Ч. открыл пространственную организацию структурных элементов движущейся крови и описал процесс образования эритроцитами определенных радиально-кольцевых ансамблей (так называемых «монетных столбиков») — «феномен Чижевского».