Астрономія. Конспект уроку. Тема:Всесвіт

Тема: Всесвіт.

Мета:   З’ясувати класифікацію галактик, які входять до складу Всесвіту. Розглянути будову, структуру Всесвіту, а також по

            Розвивати  науковий світогляд, уяву , розширювати кругозір учнів.

             Виховувати  екологічну свідомість учнів.

Обладнання: діафільми „Всесвіт”.     

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організація класу

ІІ. Вивчення нового матеріалу

                         План.

1.Класифікація галактик

2.Параметри галактик. Червоне зміщення

3.Активні галактики, радіогалактики і квазари.

4.Розподііл галактик у просторі.

5.Проблеми космології

6.Походження і розвиток Всесвіту

1.Класифікація галактик

КАДР 2 Дослідження галактик розпочав В.Гершель. Справжнє відкриття світу галактик настало  у ХХ ст.. завдяки працям Е. Хаббла.

КАДР 4 Класифікація галактик за зовнішнім видом:

КАДР 5 Еліптичні галактики – мають форму кругів чи еліпсів , яскравість яких плавно зменшується від центру до краю. На фото галактика М87

КАДР 6 Поділяють на вісім типів : від Е0 (коловий об’єкт) до  Е7 (об’єкт істотно сплющений). На фото галактика М49 типу Е1

КАДР 7 Еліптична галактика в сузірї Діви типу Е7

КАДР 8 Спіральні галактики – складаються з ядра і кількох рукавів або гілок. На фото спіральна галактика NGC 2997

КАДР 9 У звичайних спіральних галактик гілки виходять безпосередньо з ядра.     На фото спіральна галактика М101

КАДР 10 У спіральних галактик з перемичкою ядро перетинається вздовж діаметра поперечною смугою із зір – перемичкою, від кінців якої починаються спіральні рукави. На фото галактика з перемичкою в сузірї Печі NGC 1365

КАДР 11 Залежно від ступеня розвитку рукавів спіральні галактики поділяють на підкласи Sa- cпіралей майже не видно На фото спіральна галактика в сузірї Волосся Вероніки М 88

Sb

КАДР 12 Sc – майже вся речовина скупчена в спіральних рукавах На фото спіральна галактика NGC 6946

КАДР 13 Лінзоподібні галактики – проміжні між галактиками Е і S . Їх яскравість від центру до краю змінюється стрибками. На фото лінзоподібна галактика М84

КАДР 14 У неправильних галактик  не має чітко вираженої структури. На фото неправильна галактика NGC 1313

Найближчі до нас спіральна галактика Туманність Андромеди та дві неправильні галактики – Велика Магелланова Хмара і Мала Магелланова Хмара.

2.Параметри галактик. Червоне зміщення

Розроблено більше 10 методів визначення відстаней до галактик.

• За спостереженням цефеїд – скористався Е.Хаббл у 1924 році. Виявляв цефеїди, визначав періоди зміни їхнього блиску, а потім встановлював відстані до них.
• У далеких галактиках фіксують спалахи нових і наднових зір . Покладаючи, що потужність об’єктів однакова, визначають відстані до них. Після цього за кутовими розмірами визначають лінійні діаметри галактик.
• Порівнюючи зміщення спектральних ліній у різних частинах галактики встановлюють факт  її обертання навколо своєї осі, а для зір , що перебувають на околицях галактик – швидкості обертання навколо центра мас. Ці данні використовують для визначення мас галактик.

У спіральних і неправильних галактик більшість білих і блакитних зір, тоді як в еліптичних галактик  - більше червоних. Це означає , що різні типи галактик мають різний вік.

Спостереження показують , що лінії у спектрах усіх відомих галактик зміщені у червоний бік порівняно з тими ж лініями у нерухомому об’єкті.

Розглянути мал.27.7

v = H r, - закон Хаббла,

де r – відстань від об’єкта у мегапарсеках

Н – стала Хаббла Н = 75 км/(с Мпк)

Визначивши відстані до 30 галактик , Хаббл виявив, що чим далі від нас знаходиться галактика, тим з більшою швидкістю вона віддаляється від нас. Всесвіт неперервно розширюється і відстані між галактиками весь час зростають.

3.Активні галактики, радіогалактики і квазари.

У всіх галактик, окрім найменших, виділяється яскрава центральна зона  - ядро . У звичайних галактиках яскравість ядра пояснюється високою концентрацією зір.

КАДР 16 Галактики, в ядрах яких, проходять потужні процеси, що виявляють себе раптовими викидами велетенських струменів розжареного газу або потужним випромінюванням в оптичному , рентгенівському чи радіодіапазоні називають сейфертівськими (галактиками з активними ядрами). На фото сейфертівська  галактика NGC 1566

КАДР  17 Під час падіння в гравітаційному полі чорної діри речовина розганяється до швидкостей, близьких до швидкості світла. Потім у разі зіткнень газових мас чорної діри енергія руху перетворюється у випромінювання електромагнітних хвиль.

КАДР 18 50 років галактики вивчаються в радіодіапазоні. Від звичайних галактик до Землі надходить радіовипромінювання в мільйон разів слабше ,  ніж в оптичному діапазоні. На фото радіогалактика Центавра А

КАДР 19 Виявлено радіогалактики  , які в радіодіапазоні яскравіші, ніж в оптичному. Таких галактик близько кілька сотень. На фото радіогалактика  NGC 1265 

КАДР 20 Найближче до нас радіо джерело Лебідь А. Ця галактика складається з двох ядер. Проте зона радіовипромінювання не збігається з зоною оптичного випромінювання і знаходиться від видимого оптичного ядра на віддалі близько 80 кпк.

КАДР 21 Квазари -  найпотужніші джерела радіовипромінювання. Спектральні дослідження показали, що дуже віддалені об’єкти . До 5 000 відомих на сьогодні квазарів відстань близько 3 680 – 3 880 Мпк (12 – 12,7 млрд. св. р.) На фото квазар в сузірї Діви.

КАДР 22 Світності квазарів у сотні разів більші від потужності найбільшої галактики. Поблизу деяких квазарів виявлено викиди – велетенські потоки речовини. Найімовірніше – квазари недовговічні стадії розвитку ядер галактик. На фото , зробленому через голубий фільтр квазар в сузірї Дракона

КАДР 23 Спіральна галактика М51 Водоворот має слабкого супутника лінзоподібну галактику NGC 5159 , яка є причиною різкого  зореутворення в рукавах галактики М51

КАДР 24 Взаємодіючі галактики NGC 5394 и 5395

4.Розподііл галактик у просторі.

КАДР 26 Е.Хаббл в 1934 році нарахував близько 5 млн. галактик. Зараз вважають, що галактик з 30 ^m близько 1000 млрд. На фото скупчення галактик в Волоссі Вероніки

КАДР 27 Галактики зустрічаються невеликими групами, які входять до складу великих скупчень із сотень і тисяч галактик. На фото скупчення галактик в Діві.

КАДР 28 Наша Галактика входить до складу Місцевої групи , яка містить ще дві великих спіральних галактики – Туманність Андромеди і галактику в сузір’ї Трикутника, а також більше 20 карликових галактик , серед яких найбільші Магелланові Хмари.

КАДР 29 Туманність Андромеди

КАДР 30  Велика Магелланова Хмара

КАДР 31 Мала Магелланова Хмара

КАДР 32 Розміри скупчень галактик становлять кілька мегапарсек. На сьогодні відомо близько 4 000 скупчень. На фото скупчення Геркулеса

КАДР 33 Між скупченнями є гарячий газ із надзвичайно малою густиною.

КАДР 34 У просторовому розподілі галактик існують великі неоднорідності . Області з підвищеною густиною галактик чергуються з пустотами. Найближча до нас область з підвищеної густини галактик називають Надгалактикою або Місцевим над скупченням У центральній частині знаходиться скупчення Діви.

В цілому галактики і скупчення галактик розташовуються на певних поверхнях, схожих на стінки комірок, які охоплюють порожнини. Тобто розподіл речовини у Всесвіті має комірчасту структуру.

5.Проблеми космології

1. Визначення середньої  густини Всесвіту і порівняти її з критичною.

ρ_кр за останніми розрахунками становить мізерну величину – біля 10^-29 г/см³. За такої густини грам речовини міститься в кубі з стороною 40 тис. км.

Якщо ρ > ρ_кр – то розширення Всесвіту рано чи пізно зупиниться і зміниться стисканням.

Якщо ρ < ρ_кр  - то Всесвіт відкритий нескінченний і його розширення може тривати вічно!

2. Виміряти масу „прихованої” речовини

З астрономічних спостережень випливає, що середня густина усієї видимої речовини – зір, пилу, газу, а також випромінювання – не перевищує 10% критичної густини. Отже, крім речовини, яка спостерігається у Всесвіті, наявна загадкова „прихована” або темна речовина, яка нічим не проявляє себе крім гравітації.

3. Проблема горизонту

r_в = с / Н

Оскільки швидкість світла  має скінченне значення , то і розміри Всесвіту – також скінченна величина. Тобто спостережу вальний світ має вигляд сфери скінченого радіуса, з-за меж якого ніяка інформація не може дійти до нас в принципі. І ніяке вдосконалення техніки не дозволить зазирнути ще далі. На честь Хаббла її називають хабблівським радіусом, а поверхню, яку він описує, називається абсолютним горизонтом..

Поняття радіусу Всесвіту досить умовне: реальний світ безмежний і ніде не закінчується. Якщо спостерігач буде рухатись то спостережу вальний горизонт буде відсуватись все далі і далі.

Спостерігаючи все віддаленіші галактики, ми зазираємо в їх минуле, бо бачимо їх такими, якими вони були мільйони й мільярди років тому.

6.Походження і розвиток Всесвіту

„Redshift 3” – Гид – От Большого Взрыва до галактик.

ІІІ. Закріплення нового матеріалу

IV. Домашнє завдання.