0 просмотров

8.1: Происхождение Вселенной

Науки о Земле LibreTexts

  • Крис Джонсон, Мэтью Д. Аффолтер, Пол Инкенбрандт и Кэм Мошер
  • Общественный колледж Солт-Лейк-Сити через OpenGeology

На картинке более 1500 галактик.

Вселенная, по-видимому, состоит из бесконечного числа галактик и солнечных систем, и наша солнечная система занимает небольшую часть этого огромного целого. Происхождение Вселенной и Солнечной системы задает контекст для осмысления происхождения Земли и ранней истории.

Теория большого взрыва

ВселеннаяTimeline.jpg

Таинственные подробности событий до и во время возникновения Вселенной являются предметом серьезных научных дискуссий.Господствующее представление о том, как была создана Вселенная, называется теория большого взрыва. Хотя идеи, лежащие в основе теории большого взрыва, кажутся почти мистическими, они поддерживаются общей теорией относительности Эйнштейна [1]. Другие научные данные, основанные на эмпирических наблюдениях, подтверждают теорию большого взрыва. Теория большого взрыва предполагает, что Вселенная образовалась из бесконечно плотного и горячего ядра материала. Челка в названии предполагает, что произошло взрывное расширение всей материи и пространства наружу, создавшее атомы. Спектроскопия подтверждает, что водород составляет около 74% всего вещества во Вселенной. С момента своего создания Вселенная расширялась в течение 13,8 миллиардов лет, и последние наблюдения показывают, что скорость этого расширения увеличивается [2].

Спектроскопия

EM_Spectrum_Properties_edit.svg_.png

Спектроскопия это исследование и измерение спектров, возникающих при взаимодействии материалов с электромагнитным излучением или их испускании. Спектры множественное число для спектр которая представляет собой определенную длину волны от электромагнитный спектр. Общие спектры включают различные цвета видимого света, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые волны, микроволны и радиоволны. Каждый луч света представляет собой уникальную смесь длин волн, которые комбинируются по всему спектру, создавая цвет, который мы видим. Длины световых волн создаются или поглощаются внутри атомов, и каждая сигнатура длины волны соответствует определенному элементу. Даже белый свет от Солнца, который кажется непрерывным континуумом длин волн, имеет промежутки на некоторых длинах волн. Пробелы соответствуют элементам, присутствующим в атмосфере Земли, которые действуют как фильтры для определенных длин волн. Эти отсутствующие длины волн были замечены Йозефом фон Фраунгофером (1787–1826) в начале 1800-х годов [3], но потребовались десятилетия, прежде чем ученые смогли связать отсутствующие длины волн с атмосферной фильтрацией. Спектроскопия показывает, что Солнце в основном состоит из водорода и гелия.Применяя этот процесс к свету далеких звезд, ученые могут вычислить обилие элементов в конкретной звезде и видимой Вселенной в целом. Также эту спектроскопическую информацию можно использовать в качестве межзвездного спидометра.

Статья в тему:  Когда пропустит вселенная 2017 эфир

Красное смещение

Dopplerfrequenz.gif

Эффект Допплера это тот же процесс, который изменяет высоту звука приближающегося автомобиля или машины скорой помощи с высокого на низкий по мере их прохождения. Когда объект излучает волны, такие как свет или звук, при движении к наблюдателю длины волн сжимаются. В звуке это приводит к переходу на более высокий тон. Когда объект удаляется от наблюдателя, длина волны увеличивается, создавая более низкий звук. Эффект Доплера используется для света, излучаемого звездами и галактиками, для определения их скорости и направления движения. Ученые, в том числе Весто Слайфер (1875–1696) [6] и Эдвин Хаббл (1889–1953) [7], исследовали галактики как ближние, так и далекие и обнаружили, что почти все галактики за пределами нашей галактики удаляются друг от друга, а мы . Поскольку длина волны света от удаляющихся объектов увеличивается, видимый свет смещается в сторону красного конца спектра, что называется красное смещение. Кроме того, Хаббл заметил, что галактики, находящиеся дальше от Земли, также имеют большее красное смещение, и, следовательно, тем быстрее они удаляются от нас. Единственный способ согласовать эту информацию — сделать вывод, что Вселенная все еще расширяется. Наблюдения Хаббла составляют основу теории большого взрыва.

Космическое микроволновое фоновое излучение

Еще одним убедительным признаком Большого взрыва является космическое микроволновое фоновое излучение. Космическое излучение было случайно обнаружено Арно Пензиасом (1933–) и Робертом Вудро Вильсоном (1936–) [8], когда они пытались устранить фоновый шум от спутника связи. Они обнаружили очень слабые следы энергии или тепла, которые вездесущи во Вселенной. Эта энергия осталась после большого взрыва, как эхо.

Статья в тему:  Во сколько мисс вселенная 2021 на филиппинах

Звездная эволюция

Нуклеосинтез_периодическая_таблица.svg_-1.png

Астрономы считают, что в результате Большого взрыва были созданы более легкие элементы, в основном водород, и небольшое количество элементов гелия, лития и бериллия. Другой процесс должен быть ответственным за создание других 90 более тяжелых элементов. Текущая модель звездной эволюции объясняет происхождение этих более тяжелых элементов.

Рождение звезды

Это несколько больших столбов газа

Звезды начинают свою жизнь как элементы, плавающие в холодных, вращающихся облаках газа и пыли, известных как туманности. Гравитационное притяжение или, возможно, ближайший звездный взрыв заставляет элементы конденсироваться и вращаться в форме диска. В центре этой формы диска под действием силы тяжести рождается новая звезда. Вращающийся водоворот концентрирует материал в центре, а возрастающие силы гравитации собирают еще больше массы. В конце концов, чрезвычайно концентрированная масса материала достигает критической точки такого интенсивного тепла и давления, что инициирует синтез.

Слияние

FusionintheSun.svg_.pngСлияние не является химической реакцией. Слияние это ядерная реакция, в которой два или более ядра, центры атомов, сталкиваются вместе и объединяются, создавая новый более крупный атом. Эта реакция испускает огромное количество энергии, обычно в виде света и солнечного излучения. Такой элемент, как водород, объединяется или сплавляется с другими атомами водорода в ядре звезды, чтобы стать новым элементом, в данном случае гелием. Другим продуктом этого процесса является энергия, такая как солнечное излучение, которое покидает Солнце и приходит на Землю в виде света и тепла. Слияние — устойчивый и предсказуемый процесс, поэтому мы называем его главной фазой жизни звезды. В своей главной фазе звезда превращает водород в гелий. Поскольку большинство звезд содержат большое количество водорода, главная фаза может длиться миллиарды лет, в течение которых их размер и выход энергии остаются относительно стабильными. Star_life_cycles_red_dwarf_en.svg_.pngГигантская фаза в жизни звезды наступает, когда у звезды заканчивается водород для синтеза. Если звезда достаточно велика, у нее достаточно тепла и давления, чтобы начать синтез гелия в более тяжелые элементы.Этот тип слияния более энергичен, и чем выше энергия и температура, тем больше звезда увеличивается в размерах и ярче. Эта гигантская фаза, по прогнозам, произойдет с нашим Солнцем еще через несколько миллиардов лет, увеличив радиус Солнца до орбиты Земли, что сделает жизнь невозможной. Масса звезды во время ее главной фазы является основным фактором, определяющим, как она будет развиваться. Если звезда имеет достаточную массу и достигает точки, в которой основной элемент синтеза, такой как гелий, истощается, синтез продолжается с использованием новых, более тяжелых элементов. Это происходит снова и снова в очень больших звездах, образуя все более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород. В конце концов, плавление достигает своего предела, когда образуются железо и никель. Эта прогрессия объясняет обилие железа и никеля в каменистых объектах, таких как Земля, в Солнечной системе. В этот момент любое дальнейшее слияние поглощает энергию, а не отдает ее, что является началом конца жизни звезды [9].

Статья в тему:  Как далеко во Вселенную мы отправились на космическом корабле

Смерть звезды

На фото пыль и газ.

Смерть звезды может варьироваться от зрелищной до потусторонней (см. рисунок). Звезды, подобные Солнцу, образуют планетарную туманность, которая возникает в результате коллапса внешних слоев звезды в результате такого события, как взрыв здания. В перетягивании каната между внутренним притяжением гравитации и внешним толчком синтеза гравитация мгновенно берет верх, когда синтез заканчивается, а внешние газы испаряются, образуя туманность. Более массивные звезды делают то же самое, но с более энергичным коллапсом, который запускает другой тип высвобождения энергии, смешанный с созданием элемента, известного как сверхновая. В сверхновая, коллапс ядра внезапно останавливается, создавая массивную распространяющуюся наружу ударную волну. Сверхновая — это самый мощный взрыв во Вселенной, если не считать Большого взрыва. Энерговыделение настолько велико, что последующий синтез может восполнить любой элемент за счет урана [10]. Смерть звезды может привести к образованию белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр.После своей смерти звезды, подобные Солнцу, превращаются в белых карликов. Белые карлики — это горячие угольки звезд, образованные путем упаковки большей части массы умирающей звезды в небольшой и плотный объект размером с Землю. Звезды большего размера могут взорваться сверхновой, которая еще сильнее сплотит свою массу, превратившись в нейтронные звезды. Нейтронные звезды настолько плотны, что протоны объединяются с электронами, образуя нейтроны. Масса крупнейших звезд уменьшается еще больше, становясь объектами настолько плотными, что свет не может вырваться из их гравитационного захвата. Это печально известные черные дыры, и детали физики того, что в них происходит, все еще обсуждаются.

Статья в тему:  Сколько часов длится кинематографическая вселенная marvel

использованная литература

  1. Вернуться к вершине
    • 8: История Земли
    • 8.2: Происхождение Солнечной системы — небулярная гипотеза
  • Эта статья была полезной?
  • Да
  • Нет
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector