การบรรยาย: ความสามัคคีขององค์ประกอบทางเคมีของร่างกายของจักรวาลและโลก องค์ประกอบทางเคมีของสสารในจักรวาล โครงสร้างและโครงสร้างของจักรวาล

1. วิวัฒนาการและองค์ประกอบทางเคมีของจักรวาล

1.1 ทฤษฎีบิ๊กแบง

ประมาณ 15 พันล้านปีก่อน บิ๊กแบงเกิดขึ้น กลืนกินสสารที่มีอยู่ในเวลานั้น ซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันในพื้นที่ขนาดเล็ก และมีความหนาแน่นและอุณหภูมิมหาศาล สสารมีความหนาแน่นมากที่สุดในนิวเคลียสของอะตอม มีความหนาแน่นอยู่ที่ 10–15 g/cm3 เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าความหนาแน่นของสสารก่อนบิกแบงนั้นไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม มากกว่าความหนาแน่นของสสารในนิวเคลียสของอะตอมอย่างน้อย 1,0108 เท่า นี่คือความหนาแน่นที่สำคัญอย่างแน่นอนถึง 10–43 วินาทีหลังจากบิกแบง แต่ในช่วงเวลานี้หลังจากเริ่มการระเบิด สสารก็สามารถลดความหนาแน่นลงได้ ซึ่งหมายความว่าก่อนการระเบิดจะมีความหนาแน่นสูง

สสารร้อนที่ระเบิดในที่สุดประกอบด้วยโฟตอนจำนวนมากซึ่งมีพลังงานสูงแต่กลับจมอยู่ในสสารเนื่องจากมีความหนาแน่นมหาศาล นอกจากนี้ยังมีโปรตอนและนิวตรอนซึ่งพยายามอย่างต่อเนื่องที่จะรวมและก่อตัวเป็นดิวเทอเรียม โฟตอนป้องกันสิ่งนี้ โดยแบ่งดิวทีเรียมออกเป็นโปรตอนและนิวตรอน กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น

เป็นที่ทราบกันว่าอุณหภูมิของสสารก่อนการระเบิดและทันทีหลังจากนั้นเกินกว่าหมื่นล้านองศาเคลวิน (หรือเพียงแค่เคลวิน) การระเบิดทำให้สสารกระจัดกระจายไปทุกทิศทางเริ่มกระจายด้วยความเร็วมหาศาลประมาณ 250 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้น นับตั้งแต่เกิดบิ๊กแบง จักรวาลอันร้อนแรงและขยายตัวที่เราอาศัยอยู่ก็เริ่มมีอยู่ สารร้อนก่อนการระเบิดไม่มีอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีและแม้แต่อนุภาคมูลฐานทั้งหมด ภายใต้สภาวะที่รุนแรง ที่ความหนาแน่นและอุณหภูมิสูงเช่นนี้หลังบิ๊กแบง ปฏิกิริยานิวเคลียร์เริ่มเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคมูลฐาน ซึ่งเป็นผลมาจากอนุภาคมูลฐานอื่น ๆ ก่อตัวขึ้น (จนถึงช่วงเวลาที่กล่าวข้างต้นหลังจาก 10-4 วินาทีหลังจากการระเบิด ) แล้วก็องค์ประกอบทางเคมี

กระบวนการที่แน่นอนใดที่นำไปสู่การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีได้ถูกสร้างขึ้นแล้วเนื่องจากเป็นไปได้ที่จะเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการคำนวณของกระบวนการเหล่านี้กับการกระจายตัวที่แท้จริงขององค์ประกอบทางเคมีในจักรวาลปัจจุบัน ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าเรารู้ว่าเกิดอะไรขึ้นตั้งแต่ 1 วินาทีหลังการระเบิดจนถึงปัจจุบัน แม้ว่าช่วงนี้จะใช้เวลาถึง 15 พันล้านปีก็ตาม มีเหตุการณ์สำคัญตามธรรมชาติบางอย่างที่แบ่งช่วงเวลาทั้งหมดหลังการระเบิด (ช่วงอายุทั้งหมดของจักรวาลนับตั้งแต่ลำดับเหตุการณ์เริ่มด้วยบิ๊กแบง) ออกเป็นช่วงที่แยกจากกัน ช่วงแรก (อาจประกอบด้วยช่วงย่อย) นับจากจุดเริ่มต้นของการระเบิดกินเวลาเพียง 1 วินาที แต่ในช่วงเวลานี้เองที่ "ชะตากรรม" ของจักรวาลเพิ่มเติมทั้งหมด (โครงสร้างองค์ประกอบทางเคมีวิวัฒนาการ) ถูกกำหนดไว้ จริงอยู่ที่ช่วงเวลานี้ไม่เพียงแต่สำคัญที่สุดเท่านั้น แต่ยังได้รับการศึกษาน้อยกว่าช่วงต่อๆ ไปอีกด้วย

ในช่วงแรกๆ หลังการระเบิด เนื่องจากอุณหภูมิอันมหาศาลเกินกว่าหมื่นล้านองศา ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคนำไปสู่การสร้างโปรตอนและแอนติโปรตอนพร้อมๆ กัน เช่นเดียวกับนิวตรอนและแอนตินิวตรอน อนุภาคและปฏิอนุภาคไม่เพียงแต่เกิดเท่านั้น แต่ยังถูกทำลายล้างด้วย (ทำลายซึ่งกันและกัน) กระบวนการหลังทำให้เกิดโฟตอน ดังนั้นโฟตอนพลังงานสูงเมื่อชนกันทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน และเมื่อถูกทำลายล้าง ควอนตัมแสง - โฟตอน - ก็ถือกำเนิดขึ้น อุณหภูมิต่ำสุดที่การเปลี่ยนแปลงที่อธิบายไว้ข้างต้นสามารถเกิดขึ้นได้จะต้องเกิน 10 พันล้านองศา ที่อุณหภูมิต่ำกว่า โฟตอนจะมีพลังงานไม่เพียงพอที่จะสร้างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว สำหรับการสร้างอนุภาคที่หนักกว่า (โปรตอน แอนติโปรตอน นิวตรอน แอนตินิวตรอน มีซอน ฯลฯ) จำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปอีก ยิ่งอุณหภูมิต่ำลง อนุภาคก็จะยิ่งสร้างโฟตอนน้อยลงเท่านั้น ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิลดลง จำนวนอนุภาคหนักก็จะลดลง (โปรตอนและแอนติโปรตอนตัวแรก ตามด้วยมีซอน)

โฟตอนพลังงานสูงไม่สามารถเอาชนะสสารได้เนื่องจากมีความหนาแน่นมหาศาล พวกมันถูกดูดซับและปล่อยออกมาจากสสารทันที ด้วยความหนาแน่นของสสารในจักรวาลในปัจจุบันที่ต่ำ มันจึงไม่มีผลกระทบต่อการแพร่กระจายของโฟตอนเหล่านี้ลดลง (ดูดซับ) ผลจากการดูดกลืนและการปล่อยโฟตอน ทำให้จำนวนโฟตอนไม่เปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกันกับโปรตอนและนิวตรอน เป็นที่ยอมรับว่าในช่วงแรกมีโฟตอนหนึ่งพันล้านโฟตอนต่อโปรตอน เราสามารถพูดได้ว่าทุกสิ่งมาจากแสง เนื่องจากมีอนุภาคเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโฟตอน เมื่อเวลาผ่านไป อัตราส่วนนี้ยังคงที่ แต่ความสัมพันธ์ระหว่างมวลของโฟตอนทั้งหมดกับมวลของโปรตอนทั้งหมดจะเปลี่ยนไปเมื่อโฟตอนมีน้ำหนักเบาลง สิ่งนี้เกิดขึ้นจากผลของดอปเปลอร์ เนื่องจากโฟตอนลดความถี่และพลังงาน (มวล) เมื่อเวลาผ่านไป

ช่วงเวลาหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อมวลโฟตอนทั้งหมด (ในปริมาตรที่กำหนด) เท่ากับมวลโปรตอน ภาวะนี้เกิดขึ้นในเอกภพเมื่อสสารมีความหนาแน่น 10–20 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และมีอุณหภูมิประมาณ 6,000 องศา ก่อนหน้านี้มวลรังสีมีมากกว่ามวลสสาร ช่วงนี้เรียกว่ายุคของโฟตอนพลาสมา โฟตอนในเวลานี้เป็นตัวแทนของแสงที่มองเห็นได้ ต่อมาพลังงานลดลง (ความถี่ลดลง) และกลายเป็นคลื่นวิทยุ

ในช่วงแรก ช่วงเวลาวิกฤตอยู่ที่ 0.3 วินาที ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป สารซึ่งลดความหนาแน่นลงอันเป็นผลมาจากการขยายตัว เริ่มมีความโปร่งใสต่อนิวตริโน ที่ความหนาแน่นสูงและอุณหภูมิสูงมาก นิวตริโนจะมีปฏิกิริยากับสสาร โดยเมื่อรวมกับแอนตินิวตริโน จะกลายเป็นอิเล็กตรอน โพซิตรอน และด้านหลัง หลังจากช่วงเวลานี้ ซึ่งเกิดขึ้น 0.3 วินาทีหลังบิ๊กแบง นิวตริโนจะเข้าใจยากเพราะพวกมันไม่ทำปฏิกิริยากับสสารที่เหลืออีกต่อไป ซึ่งกลายเป็นโปร่งแสงต่อนิวตริโน ด้วยเหตุนี้จำนวนนิวทริโนที่หลุดออกมาจากเรื่องของจักรวาลในขณะนั้นจึงไม่เปลี่ยนแปลงจนถึงทุกวันนี้ พวกมันแค่วิ่งไปรอบจักรวาลเท่านั้น แต่จะไม่หายไป จริงอยู่ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับพวกเขาเช่นเดียวกับโฟตอน ซึ่งเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ พวกมันจึงลดพลังงานลงเมื่อเวลาผ่านไป เราเรียนรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นหลังบิ๊กแบงจากการแผ่รังสีที่มาถึงเราในขณะนั้น ไม่ต้องสงสัยเลยว่านิวตริโนที่แตกเป็นอิสระในขณะนั้นซึ่งเกิดขึ้น 0.3 วินาทีหลังจากการระเบิดก็มีข้อมูลอันมีค่าเช่นกัน แต่น่าเสียดายที่พวกเขายังไม่ถูกจับได้ สิ่งนี้ถูกป้องกันโดยพลังงานที่ต่ำมาก (ลดลงอย่างมากตั้งแต่ช่วงแรก) และความลังเลที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนที่เหลือของสสาร

ในช่วงห้านาทีแรกหลังจากบิ๊กแบง เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงซึ่งกำหนดคุณสมบัติของจักรวาลที่มีอยู่ในปัจจุบัน โปรตอนและนิวตรอนมีบทบาทชี้ขาดในตัวพวกเขาซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนโพซิตรอนนิวตริโนและแอนตินิวตริโนเปลี่ยนรูปซึ่งกันและกัน แต่ ณ เวลาใดก็ตาม จำนวนโปรตอนจะเท่ากับจำนวนนิวตรอนโดยประมาณ เราเน้นย้ำว่าอุณหภูมิในขณะนั้นอยู่ที่อย่างน้อยหนึ่งแสนล้านองศาเซลเซียส แต่เมื่อเวลาผ่านไป อุณหภูมิก็ลดลงเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ ในเวลาเดียวกันก็มีโปรตอนมากขึ้นเนื่องจากมวลของพวกมันน้อยกว่ามวลนิวตรอนและการสร้างพวกมันจะทำกำไรได้มากกว่า แต่ปฏิกิริยาที่สร้างโปรตอนเหล่านี้หยุดลงเนื่องจากอุณหภูมิจะลดลงก่อนที่นิวตรอนทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นโปรตอน ซึ่งก็คือเมื่อนิวตรอนคิดเป็น 15% ของอนุภาคหนักทั้งหมด และหลังจากที่อุณหภูมิลดลงถึงหนึ่งพันล้านองศา นิวเคลียสที่ง่ายที่สุดก็เริ่มก่อตัวขึ้น (ยกเว้นโปรตอนเองซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน) สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากโฟตอนและอนุภาคอื่นๆ เนื่องจากอุณหภูมิ "ต่ำ" ไม่มีอำนาจที่จะทำลายนิวเคลียสอยู่แล้ว นิวตรอนถูกจับโดยโปรตอนและเกิดดิวทีเรียม จากนั้นปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปและจบลงด้วยการก่อตัวของนิวเคลียสฮีเลียมซึ่งประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว นอกจากดิวทีเรียมแล้ว ยังเกิดลิเธียมและไอโซโทปฮีเลียม-3 น้อยมาก นิวเคลียสที่หนักกว่าจะไม่เกิดขึ้นในขณะนี้ ช่วงที่สองซึ่งกินเวลาตั้งแต่หนึ่งวินาทีถึง 5 นาทีสิ้นสุดลงเนื่องจากอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าหนึ่งพันล้านองศา ปฏิกิริยานิวเคลียร์จึงหยุดลง ที่จริงแล้วนี่คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของระเบิดไฮโดรเจน

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าอายุของจักรวาลคือ 14 พันล้านปี ทฤษฎีบิ๊กแบงก็ถือว่าได้รับการพิสูจน์แล้วเช่นกัน แต่สาเหตุของมันยังคงอธิบายได้ด้วยสมมติฐานเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีหนึ่งเสนอว่าสาเหตุมาจากการสั่นสะเทือนของควอนตัมในสุญญากาศ และตามทฤษฎีสตริง สาเหตุของการระเบิดมาจากอิทธิพลภายนอก ในเรื่องนี้นักวิจัยจำนวนหนึ่งตั้งคำถามถึงความเป็นเอกลักษณ์ของจักรวาลโดยเชื่อว่ามีจำนวนมากมายหรือไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากมีการก่อตัวอยู่ตลอดเวลา

หลังจากบิ๊กแบง จักรวาลได้ผ่านช่วงการขยายตัวอย่างรวดเร็ว เชื่อกันว่าในเวลานั้นยังไม่มีเรื่องที่เราคุ้นเคย มันเกิดขึ้นในภายหลังจากพลังงานที่สร้างขึ้นโดยบิ๊กแบง ดาวฤกษ์ดวงแรกปรากฏขึ้นไม่เกิน 500 ล้านปีหลังบิ๊กแบง ควรสังเกตว่ากระบวนการขยายจักรวาลยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้

โดยทั่วไป กระบวนการทั่วโลกส่วนใหญ่ของจักรวาล เช่น การขยายตัว จะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อชีวิตบนโลกในอนาคตอันใกล้

องค์ประกอบของจักรวาล

ดังที่นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็น สิ่งหลักในจักรวาลคือ 75% ของทั้งหมด นอกจากนี้องค์ประกอบหลักของพื้นที่โดยรอบทั้งหมดก็คือฮีเลียมและคาร์บอน จักรวาลส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยสิ่งที่เรียกว่าพลังงานมืดและสสารมืด สารเหล่านี้ยังได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อย และแนวคิดเกี่ยวกับพวกมันส่วนใหญ่เป็นนามธรรม สารปกติใช้เวลาเพียง 5-10%

รูปแบบหลักในการจัดระเบียบสสารในจักรวาลคือดวงดาวและดาวเคราะห์ พวกมันก่อตัวเป็นกาแลคซี - กระจุกดาวที่เทห์ฟากฟ้าสัมผัสแรงดึงดูดซึ่งกันและกันและมีอิทธิพลต่อกันและกัน ระบบเหล่านี้มีรูปร่างต่างกัน เช่น ทางช้างเผือกเป็นดาราจักรชนิดก้นหอย

กาแลคซีต่างๆ รวมตัวกันเป็นกลุ่ม และกาแลคซีเหล่านั้นก็รวมตัวกันเป็นกระจุกดาราจักร ระบบสุริยะตั้งอยู่ในกาแลคซีทางช้างเผือกซึ่งในทางกลับกันก็อยู่ในกลุ่มซูเปอร์คลัสเตอร์ราศีกันย์ ควรสังเกตว่าโลกไม่ได้ตั้งอยู่ในใจกลางจักรวาล แต่ก็ไม่ได้อยู่บริเวณรอบนอกของจักรวาลด้วย

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างเล็กในระดับจักรวาล

นอกจากดวงดาวและดาวเคราะห์แล้ว ยังมีวัตถุอื่นๆ ในจักรวาลด้วย เช่น ดาวหาง แม้ว่าวิถีโคจรของพวกมันจะกว้างกว่าดาวเคราะห์ แต่พวกมันก็ยังคงเคลื่อนที่ในวงโคจรของมัน ตัวอย่างเช่น ดาวหางฮัลเลย์โคจรใกล้ดวงอาทิตย์ทุกๆ 76 ปี วัตถุอวกาศอีกประเภทที่รู้จักกันดีคือดาวเคราะห์น้อย มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์และไม่มีชั้นบรรยากาศด้วย ดาวเคราะห์น้อยอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อโลกได้อย่างแท้จริง - นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าการหายตัวไปของไดโนเสาร์และการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ของพืชและสัตว์ในช่วงเวลานั้นอาจเกี่ยวข้องกับการชนกันของโลกกับเทห์ฟากฟ้านี้

องค์ประกอบทางเคมี ในดิน % ในสิ่งมีชีวิต % ออกซิเจน 4970 คาร์บอน 218 ไฮโดรเจน 0.59.9 ไนโตรเจน 0.10.3 แคลเซียม 1.370.3 โพแทสเซียม 1.360.3 ซิลิคอน 330.15 ฟอสฟอรัส 0.080.07 แมกนีเซียม 0.630.07 ซัลเฟอร์ 0.080, 05 เหล็ก 3.80.02 อลูมิเนียม 7.10.02 โซเดียม 0.630.02 คลอรีน 0.01 แมงกานีส 0.080.001 ไทเทเนียม 0.460.0001 ปริมาณธาตุเคมีบางชนิดในดินและสิ่งมีชีวิต

ธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกัน แต่องค์ประกอบเหล่านี้ก่อให้เกิดสารที่แตกต่างกัน: อินทรีย์ - ในธรรมชาติที่มีชีวิต อนินทรีย์ - ในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต.. องค์ประกอบขนาดใหญ่: O, C, H, N, Mg, K, Ca, Na, P , S Microelements: Fe, Al, Na, Mn, B, Cl... องค์ประกอบของธรรมชาติที่มีชีวิต

แสงกลูโคสออกซิเจนในน้ำ CO 2 การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการแปลงสารอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ภายใต้อิทธิพลของแสงเมื่อมีคลอโรฟิลล์ 6 ​​CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 คลอโรฟิลล์แสง n C 6 H 12 O 6 ( C 6 H 10 O 5) n + n H 2 O เอนไซม์แป้งกลูโคส

หน้าที่ของโปรตีนในร่างกาย โครงสร้างส่วนหนึ่งของนิวเคลียส ไซโตพลาสซึม และเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่ง มีส่วนร่วมในการถ่ายโอนสารอาหาร (โปรตีนในพลาสมาในเลือด) และสารก๊าซ (ฮีโมโกลบิน) ส่วนป้องกันของแอนติบอดี มีส่วนร่วมในกระบวนการภูมิคุ้มกัน ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ (เอนไซม์ ) เร่งกระบวนการทางเคมีในร่างกาย มอเตอร์ โปรตีนของกล้ามเนื้อหดตัว (แอคตินและไมโอซิน) ช่วยให้กล้ามเนื้อทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูล ฮอร์โมนหลายชนิดเป็นโปรตีนที่นำข้อมูลจากต่อมไร้ท่อไปยังอวัยวะต่างๆ พลังงาน เมื่อโปรตีน 1 กรัมถูกทำลาย จะปล่อย 17.6 กิโลจูลออกมา

หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตในร่างกาย การเก็บรักษา สารอาหารสำรองของร่างกายคือไกลโคเจน พลังงาน แหล่งพลังงานหลักสำหรับร่างกาย เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกทำลาย จะมีการปล่อยสาร 17.6 กิโลจูลออกมา พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิกซึ่งก่อตัวเป็นสารป้องกันระหว่างเซลล์ สารประกอบเปลี่ยนให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายและละลายได้ง่าย

หน้าที่ของไขมันในร่างกาย โครงสร้างส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ พลังงานที่ร่างกายใช้เป็นพลังงานสำรอง เมื่อไขมัน 1 กรัมถูกสลายออกไป 38.9 กิโลจูลจะถูกปล่อยออกมา ป้องกันในเยื่อหุ้มเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน พวกมันทำหน้าที่ปกป้องกลไกของร่างกายในใต้ผิวหนัง ไขมันที่ใช้เป็นฉนวนกันความร้อน กฎข้อบังคับ จากไขมันที่สร้างฮอร์โมนบางชนิดและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอนุพันธ์ของพวกมันมีส่วนร่วมในการทำงานของไซแนปส์ของระบบประสาท

เรารู้อะไรเกี่ยวกับจักรวาล อวกาศเป็นอย่างไร? จักรวาลเป็นโลกที่ไร้ขอบเขตซึ่งยากต่อการเข้าใจด้วยจิตใจของมนุษย์ ซึ่งดูเหมือนไม่จริงและจับต้องไม่ได้ อันที่จริงเราถูกรายล้อมไปด้วยสสาร อวกาศและเวลาอันไร้ขีดจำกัด ซึ่งสามารถอยู่ในรูปแบบต่างๆ ได้ เพื่อพยายามทำความเข้าใจขนาดที่แท้จริงของอวกาศ วิธีการทำงานของจักรวาล โครงสร้างของจักรวาลและกระบวนการวิวัฒนาการ เราจะต้องข้ามขีดจำกัดของโลกทัศน์ของเราเอง มองโลกรอบตัวเราจากมุมที่ต่างออกไป จากภายใน

การศึกษาของจักรวาล: ก้าวแรก

พื้นที่ที่เราสังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์เป็นเพียงส่วนหนึ่งของจักรวาลที่เป็นตัวเอกที่เรียกว่าเมกากาแล็กซี พารามิเตอร์ของขอบฟ้าจักรวาลวิทยาของฮับเบิลนั้นมีขนาดมหึมา - 15-20 พันล้านปีแสง ข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลโดยประมาณ เนื่องจากจักรวาลมีการขยายตัวอย่างต่อเนื่องในกระบวนการวิวัฒนาการ การขยายตัวของจักรวาลเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายขององค์ประกอบทางเคมีและการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล โครงสร้างของจักรวาลมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา กระจุกกาแลคซี วัตถุ และวัตถุของจักรวาลปรากฏในอวกาศ - นี่คือดาวนับพันล้านดวงที่ก่อตัวเป็นองค์ประกอบของอวกาศใกล้ - ระบบดาวที่มีดาวเคราะห์และดาวเทียม

จุดเริ่มต้นอยู่ที่ไหน? จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร? สมมุติว่าอายุของจักรวาลคือ 20 พันล้านปี บางทีแหล่งกำเนิดของสสารจักรวาลอาจร้อนและมีสารก่อกำเนิดหนาแน่นซึ่งเกิดการสะสมซึ่งระเบิดในช่วงเวลาหนึ่ง อนุภาคที่เล็กที่สุดเกิดขึ้นจากการระเบิดที่กระจัดกระจายไปทุกทิศทางและยังคงเคลื่อนตัวออกห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวในยุคของเรา ทฤษฎีบิ๊กแบงซึ่งปัจจุบันครอบงำแวดวงวิทยาศาสตร์ อธิบายการกำเนิดของจักรวาลได้แม่นยำที่สุด สารที่เกิดจากการหายนะของจักรวาลคือมวลที่ต่างกันซึ่งประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่ไม่เสถียรซึ่งเมื่อชนกันและกระเจิงก็เริ่มมีปฏิสัมพันธ์กัน

บิ๊กแบงเป็นทฤษฎีกำเนิดจักรวาลที่อธิบายการกำเนิดของมัน ตามทฤษฎีนี้ ในตอนแรกมีสสารอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการบางอย่าง ระเบิดด้วยพลังมหาศาล ทำให้มวลของแม่กระจัดกระจายไปในอวกาศโดยรอบ

หลังจากนั้นไม่นาน ตามมาตรฐานของจักรวาล - ชั่วขณะหนึ่งตามลำดับเหตุการณ์ของโลก - หลายล้านปี ขั้นตอนของการปรากฏเป็นรูปธรรมของอวกาศก็เริ่มขึ้น จักรวาลทำมาจากอะไร? สสารที่กระจัดกระจายเริ่มรวมตัวกันเป็นกระจุกทั้งใหญ่และเล็ก ณ ตำแหน่งที่องค์ประกอบแรกของเอกภพ มวลก๊าซขนาดมหึมา ซึ่งเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ดาวฤกษ์ในอนาคต ต่อมาเริ่มปรากฏออกมา ในกรณีส่วนใหญ่ กระบวนการก่อตัววัตถุวัตถุในจักรวาลอธิบายได้ด้วยกฎฟิสิกส์และอุณหพลศาสตร์ แต่ยังมีหลายประเด็นที่ยังอธิบายไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เหตุใดสสารที่ขยายตัวจึงกระจุกตัวมากขึ้นในส่วนหนึ่งของอวกาศ ในขณะที่สสารในจักรวาลอีกส่วนหนึ่งจึงหายากมาก คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้สามารถรับได้ก็ต่อเมื่อกลไกการก่อตัวของวัตถุอวกาศทั้งเล็กและใหญ่ชัดเจน

ตอนนี้กระบวนการกำเนิดจักรวาลอธิบายได้ด้วยการกระทำของกฎของจักรวาล ความไม่แน่นอนของแรงโน้มถ่วงและพลังงานในพื้นที่ต่างๆ ทำให้เกิดการก่อตัวของดาวฤกษ์ซึ่งในทางกลับกันภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์และแรงโน้มถ่วง ก็ได้ก่อตัวเป็นกาแลคซี กล่าวอีกนัยหนึ่ง ขณะที่สสารดำเนินต่อไปและขยายตัวต่อไป กระบวนการบีบอัดก็เริ่มต้นขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง อนุภาคของเมฆก๊าซเริ่มรวมตัวกันรอบศูนย์กลางจินตภาพ และก่อตัวเกิดการบดอัดใหม่ในที่สุด วัสดุก่อสร้างในโครงการก่อสร้างขนาดยักษ์นี้คือโมเลกุลไฮโดรเจนและฮีเลียม

องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาลเป็นวัสดุก่อสร้างหลักที่ใช้ในการสร้างวัตถุของจักรวาลในเวลาต่อมา

จากนั้นกฎของอุณหพลศาสตร์ก็เริ่มทำงานและกระบวนการสลายตัวและไอออไนซ์ก็เริ่มทำงาน โมเลกุลของไฮโดรเจนและฮีเลียมสลายตัวเป็นอะตอม ซึ่งแกนกลางของโปรโตสตาร์ก่อตัวขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง กระบวนการเหล่านี้เป็นกฎของจักรวาลและอยู่ในรูปของปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งเกิดขึ้นในทุกมุมที่ห่างไกลของจักรวาล ทำให้จักรวาลเต็มไปด้วยดวงดาวนับพันล้านแสนล้านดวง

วิวัฒนาการของจักรวาล: ไฮไลท์

ทุกวันนี้ ในแวดวงวิทยาศาสตร์ มีสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของวัฏจักรของรัฐต่างๆ ซึ่งเป็นที่มาของประวัติศาสตร์ของจักรวาล กระจุกก๊าซซึ่งเกิดจากการระเบิดของวัตถุใกล้เคียงกลายเป็นแหล่งอนุบาลดาวฤกษ์ ซึ่งต่อมาได้ก่อตัวเป็นกาแลคซีจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงระยะหนึ่ง สสารในจักรวาลก็เริ่มมีแนวโน้มไปสู่สถานะดั้งเดิมที่มีความเข้มข้น กล่าวคือ การระเบิดและการขยายตัวของสสารในอวกาศตามมาด้วยการบีบอัดและการกลับคืนสู่สถานะความหนาแน่นยิ่งยวดไปยังจุดเริ่มต้น ต่อจากนั้น ทุกสิ่งจะเกิดขึ้นซ้ำรอย การเกิดตามมาด้วยตอนจบ และต่อไปอีกหลายพันล้านปีอย่างไม่สิ้นสุด

จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของจักรวาลตามวิวัฒนาการของวัฏจักรของจักรวาล

อย่างไรก็ตาม หากละเลยหัวข้อการกำเนิดจักรวาลซึ่งยังคงเป็นคำถามเปิดอยู่ เราควรมุ่งหน้าสู่โครงสร้างของจักรวาลต่อไป ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20 เห็นได้ชัดว่าอวกาศถูกแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ได้แก่ กาแลคซีซึ่งเป็นกลุ่มก่อตัวขนาดใหญ่ โดยแต่ละแห่งมีประชากรดาวฤกษ์เป็นของตัวเอง ยิ่งกว่านั้น กาแล็กซีไม่ใช่วัตถุคงที่ ความเร็วของกาแลคซีที่เคลื่อนออกจากใจกลางจินตนาการของจักรวาลนั้นเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังที่เห็นได้จากการมาบรรจบกันของกาแลคซีบางแห่งและการแยกกาแลคซีบางแห่งออกจากกัน

กระบวนการข้างต้นทั้งหมดจากมุมมองของระยะเวลาของชีวิตบนโลกนั้นดำเนินไปอย่างช้าๆ จากมุมมองของวิทยาศาสตร์และสมมติฐานเหล่านี้ กระบวนการวิวัฒนาการทั้งหมดเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ตามอัตภาพ วิวัฒนาการของเอกภพสามารถแบ่งออกเป็นสี่ยุค - ยุค:

• ยุคฮาดรอน;
• ยุคเลปตัน;
• ยุคโฟตอน
• ยุคดารา

มาตราส่วนเวลาของจักรวาลและวิวัฒนาการของจักรวาล ซึ่งสามารถอธิบายลักษณะที่ปรากฏของวัตถุในจักรวาลได้

ในระยะแรก สสารทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในหยดนิวเคลียร์ขนาดใหญ่หยดเดียวซึ่งประกอบด้วยอนุภาคและปฏิอนุภาครวมกันเป็นกลุ่ม - ฮาดรอน (โปรตอนและนิวตรอน) อัตราส่วนของอนุภาคต่อปฏิภาคคือประมาณ 1:1.1 ถัดมาคือกระบวนการทำลายล้างอนุภาคและปฏิอนุภาค โปรตอนและนิวตรอนที่เหลือเป็นส่วนประกอบสำคัญของจักรวาล ระยะเวลาของยุคฮาดรอนนั้นน้อยมาก เพียง 0.0001 วินาที ซึ่งเป็นระยะเวลาของปฏิกิริยาระเบิด

จากนั้นหลังจากผ่านไป 100 วินาที กระบวนการสังเคราะห์องค์ประกอบก็เริ่มต้นขึ้น ที่อุณหภูมิหนึ่งพันล้านองศา กระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันจะผลิตโมเลกุลของไฮโดรเจนและฮีเลียม ตลอดเวลานี้สสารยังคงขยายตัวในอวกาศต่อไป

จากช่วงเวลานี้ไปอีกนานจาก 300,000 ถึง 700,000 ปีขั้นตอนการรวมตัวกันใหม่ของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนเริ่มต้นขึ้นโดยก่อตัวเป็นอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียม ในกรณีนี้อุณหภูมิของสารจะลดลงและความเข้มของรังสีจะลดลง จักรวาลจะโปร่งใส ไฮโดรเจนและฮีเลียมก่อตัวขึ้นในปริมาณมหาศาลภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงทำให้จักรวาลหลักกลายเป็นสถานที่ก่อสร้างขนาดยักษ์ หลังจากผ่านไปหลายล้านปี ยุคดาวฤกษ์ก็เริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นกระบวนการก่อตัวของดาวฤกษ์ก่อนเกิดและดาราจักรแรกเกิด

การแบ่งวิวัฒนาการออกเป็นขั้นๆ สอดคล้องกับแบบจำลองของจักรวาลร้อนซึ่งอธิบายกระบวนการต่างๆ มากมาย สาเหตุที่แท้จริงของบิ๊กแบงและกลไกการขยายตัวของสสารยังคงไม่สามารถอธิบายได้

โครงสร้างและโครงสร้างของจักรวาล

ยุคแห่งวิวัฒนาการของเอกภพเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของก๊าซไฮโดรเจน ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ไฮโดรเจนจะสะสมเป็นกระจุกและกระจุกขนาดใหญ่ มวลและความหนาแน่นของกระจุกดาวดังกล่าวมีขนาดมหึมา ซึ่งมากกว่ามวลของดาราจักรที่ก่อตัวนั้นเองหลายแสนเท่า การกระจายตัวของไฮโดรเจนไม่สม่ำเสมอซึ่งสังเกตได้ในระยะเริ่มแรกของการก่อตัวของจักรวาล อธิบายความแตกต่างของขนาดของกาแลคซีที่เกิดขึ้น เมกะกาแล็กซีก่อตัวขึ้นในบริเวณที่ควรจะมีการสะสมก๊าซไฮโดรเจนมากที่สุด ในกรณีที่ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไม่มีนัยสำคัญ กาแลคซีขนาดเล็กก็ปรากฏขึ้น คล้ายกับบ้านดาวฤกษ์ของเรา นั่นคือทางช้างเผือก

เวอร์ชันตามที่จักรวาลเป็นจุดเริ่มต้นซึ่งกาแลคซีหมุนรอบในระยะการพัฒนาต่างๆ

นับจากนี้เป็นต้นไป จักรวาลจะได้รับการก่อตัวครั้งแรกโดยมีขอบเขตและพารามิเตอร์ทางกายภาพที่ชัดเจน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เนบิวลาอีกต่อไป การสะสมของก๊าซดาวฤกษ์และฝุ่นจักรวาล (ผลจากการระเบิด) โปรโตคลัสเตอร์ของสสารดาวฤกษ์ เหล่านี้คือประเทศดวงดาวซึ่งเป็นพื้นที่ที่ใหญ่โตเมื่อพิจารณาจากจิตใจของมนุษย์ จักรวาลกำลังเต็มไปด้วยปรากฏการณ์จักรวาลที่น่าสนใจ

จากมุมมองของเหตุผลทางวิทยาศาสตร์และแบบจำลองสมัยใหม่ของจักรวาล กาแลคซีถูกสร้างขึ้นครั้งแรกอันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงโน้มถ่วง มีการเปลี่ยนแปลงของสสารให้กลายเป็นวังวนสากลขนาดมหึมา กระบวนการสู่ศูนย์กลางทำให้เมฆก๊าซกระจายตัวออกเป็นกระจุกในเวลาต่อมา ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ดวงแรก ดาราจักรก่อนเกิดที่มีคาบการหมุนเร็วกลายเป็นดาราจักรกังหันเมื่อเวลาผ่านไป ในกรณีที่การหมุนรอบตัวช้าและสังเกตกระบวนการอัดสสารเป็นหลัก จะเกิดกาแลคซีที่ไม่ปกติขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นรูปวงรี เมื่อเทียบกับพื้นหลังนี้ กระบวนการที่ยิ่งใหญ่กว่าเกิดขึ้นในจักรวาล - การก่อตัวของกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ซึ่งมีขอบสัมผัสกันอย่างใกล้ชิด

กระจุกดาราจักรเป็นกลุ่มของกาแลคซีและกระจุกกาแลคซีจำนวนมากภายในโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล ภายใน 1 พันล้านสต. หลายปีที่ผ่านมามีกระจุกดาวประมาณ 100 คลัสเตอร์

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ก็ชัดเจนว่าจักรวาลเป็นแผนที่ขนาดใหญ่ โดยที่ทวีปต่างๆ เป็นกลุ่มกาแลคซี่ และประเทศต่างๆ นั้นเป็นกาแลคซีขนาดใหญ่และกาแลคซีที่ก่อตัวเมื่อหลายพันล้านปีก่อน การก่อตัวแต่ละรูปแบบประกอบด้วยกระจุกดาวฤกษ์ เนบิวลา การสะสมของก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาว อย่างไรก็ตาม ประชากรทั้งหมดนี้มีเพียง 1% ของปริมาตรรวมของการก่อตัวสากล มวลและปริมาตรของกาแลคซีส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยสสารมืด ซึ่งธรรมชาติไม่สามารถระบุได้

ความหลากหลายของจักรวาล: ประเภทของกาแลคซี

ต้องขอบคุณความพยายามของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เอ็ดวิน ฮับเบิล ขณะนี้เรามีขอบเขตของจักรวาลและการจำแนกกาแลคซีที่อาศัยอยู่อย่างชัดเจน การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างของกลุ่มหินขนาดยักษ์เหล่านี้ เหตุใดกาแลคซีจึงมีรูปร่างต่างกัน คำตอบสำหรับคำถามนี้และคำถามอื่น ๆ อีกมากมายได้รับจากการจำแนกประเภทฮับเบิล ซึ่งจักรวาลประกอบด้วยกาแลคซีประเภทต่อไปนี้:

• เกลียว;
• รูปไข่;
• กาแลคซีที่ผิดปกติ

กลุ่มแรกประกอบด้วยการก่อตัวที่พบบ่อยที่สุดที่เต็มจักรวาล ลักษณะเฉพาะของดาราจักรกังหันคือการมีอยู่ของกังหันที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนซึ่งหมุนรอบแกนกลางสว่างหรือโน้มไปทางแถบดาราจักร กาแลคซีกังหันที่มีแกนกลางเรียกว่า S ในขณะที่วัตถุที่มีแถบตรงกลางเรียกว่า SB กาแลคซีทางช้างเผือกของเราก็อยู่ในชั้นนี้เช่นกัน โดยตรงกลางมีแกนกลางถูกแบ่งด้วยสะพานส่องสว่าง

ดาราจักรกังหันทั่วไป ตรงกลางมีแกนที่มีสะพานจากปลายซึ่งมีแขนกังหันเล็ดลอดออกมาให้เห็นได้ชัดเจน

การก่อตัวที่คล้ายกันนี้กระจัดกระจายไปทั่วจักรวาล ดาราจักรกังหันที่อยู่ใกล้ที่สุด แอนโดรเมดา เป็นดาราจักรยักษ์ที่กำลังเข้าใกล้ทางช้างเผือกอย่างรวดเร็ว ตัวแทนที่ใหญ่ที่สุดของคลาสนี้ที่เรารู้จักคือกาแลคซียักษ์ NGC 6872 เส้นผ่านศูนย์กลางของดิสก์กาแลคซีของสัตว์ประหลาดตัวนี้อยู่ที่ประมาณ 522,000 ปีแสง วัตถุนี้อยู่ห่างจากกาแลคซีของเรา 212 ล้านปีแสง

การก่อตัวทางช้างเผือกประเภททั่วไปถัดไปคือกาแลคซีทรงรี การกำหนดตามการจำแนกประเภทฮับเบิลคือตัวอักษร E (ทรงรี) การก่อตัวเหล่านี้มีรูปร่างเป็นทรงรี แม้ว่าจักรวาลจะมีวัตถุที่คล้ายกันอยู่ค่อนข้างมาก แต่กาแลคซีทรงรีก็ไม่ได้แสดงออกเป็นพิเศษ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวงรีเรียบซึ่งเต็มไปด้วยกระจุกดาว ต่างจากกังหันดาราจักร วงรีไม่มีการสะสมของก๊าซระหว่างดวงดาวและฝุ่นจักรวาล ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์แสงหลักในการมองเห็นวัตถุดังกล่าว

ตัวแทนทั่วไปของกลุ่มดาวนี้ที่รู้จักในปัจจุบันคือเนบิวลาวงแหวนทรงรีในกลุ่มดาวไลรา วัตถุนี้อยู่ห่างจากโลก 2,100 ปีแสง

มุมมองของกาแลคซีทรงรี Centaurus A ผ่านกล้องโทรทรรศน์ CFHT

วัตถุดาราจักรชั้นสุดท้ายที่อาศัยอยู่ในจักรวาลนั้นเป็นดาราจักรที่ไม่ปกติหรือผิดปกติ การกำหนดตามการจำแนกประเภทฮับเบิลคือสัญลักษณ์ละติน I คุณสมบัติหลักคือรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอ กล่าวอีกนัยหนึ่งวัตถุดังกล่าวไม่มีรูปร่างสมมาตรและรูปแบบลักษณะเฉพาะที่ชัดเจน ในรูปแบบของมัน กาแลคซีดังกล่าวมีลักษณะคล้ายกับภาพแห่งความโกลาหลสากล โดยที่กระจุกดาวสลับกับเมฆก๊าซและฝุ่นจักรวาล ในระดับจักรวาล ดาราจักรไม่ปกติถือเป็นปรากฏการณ์ทั่วไป

ในทางกลับกัน ดาราจักรไม่ปกติจะแบ่งออกเป็นสองประเภทย่อย:

• ดาราจักรไม่ปกติประเภทย่อย ฉันมีโครงสร้างไม่ปกติที่ซับซ้อน มีพื้นผิวหนาแน่นสูง และโดดเด่นด้วยความสว่าง บ่อยครั้งรูปร่างที่วุ่นวายของกาแลคซีที่ผิดปกตินี้เป็นผลมาจากการยุบตัวของกังหัน ตัวอย่างทั่วไปของดาราจักรประเภทนี้คือ เมฆแมเจลแลนใหญ่และเล็ก
• ดาราจักรที่ไม่ปกติและไม่ปกติของชนิดย่อย II มีพื้นผิวต่ำ รูปร่างวุ่นวาย และไม่สว่างมากนัก เนื่องจากความสว่างลดลง การก่อตัวดังกล่าวจึงตรวจพบได้ยากในความกว้างใหญ่ของจักรวาล

เมฆแมเจลแลนใหญ่เป็นดาราจักรไร้รูปร่างที่อยู่ใกล้เราที่สุด การก่อตัวทั้งสองนั้นเป็นบริวารของทางช้างเผือกและในไม่ช้า (ใน 1-2 พันล้านปี) อาจถูกวัตถุขนาดใหญ่ดูดกลืนเข้าไป

กาแล็กซีที่ไม่ปกติ เมฆแมเจลแลนใหญ่ - ดาวบริวารของกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา

แม้ว่าเอ็ดวิน ฮับเบิลจะจำแนกกาแลคซีออกเป็นประเภทต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ แต่การจำแนกประเภทนี้ไม่เหมาะนัก เราจะบรรลุผลได้มากขึ้นหากเรารวมทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ไว้ในกระบวนการทำความเข้าใจจักรวาล จักรวาลเป็นตัวแทนของรูปแบบและโครงสร้างที่หลากหลาย ซึ่งแต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติและลักษณะเฉพาะของตัวเอง เมื่อเร็วๆ นี้ นักดาราศาสตร์สามารถค้นพบการก่อตัวทางช้างเผือกใหม่ๆ ที่ถูกอธิบายว่าเป็นวัตถุที่อยู่ตรงกลางระหว่างกาแลคซีกังหันและกาแลคซีทรงรี

ทางช้างเผือกเป็นส่วนที่มีชื่อเสียงที่สุดของจักรวาล

แขนกังหันสองแขนซึ่งอยู่รอบศูนย์กลางอย่างสมมาตร ประกอบกันเป็นแกนหลักของกาแลคซี ในทางกลับกันเกลียวก็ประกอบด้วยแขนที่ไหลเข้าหากันอย่างราบรื่น ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างกลุ่มดาวราศีธนูและกลุ่มหงส์ ดวงอาทิตย์ของเราอยู่ห่างจากใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก 2.62·10¹7 กม. กังหันและแขนของกาแลคซีกังหันเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้ใจกลางกาแลคซี มวลและปริมาตรของกังหันกาแลคซีที่เหลือนั้นเป็นสสารมืด และมีเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่เป็นก๊าซในอวกาศและฝุ่นจักรวาล

ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในอ้อมแขนของทางช้างเผือกซึ่งเป็นสถานที่กาแลคซีของเราในจักรวาล

ความหนาของเกลียวนั้นประมาณ 2 พันปีแสง เค้กทั้งชั้นนี้เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง โดยหมุนด้วยความเร็วมหาศาล 200-300 กม./วินาที ยิ่งเข้าใกล้ใจกลางกาแล็กซีมากเท่าไร ความเร็วการหมุนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดวงอาทิตย์และระบบสุริยะของเราจะใช้เวลา 250 ล้านปีในการปฏิวัติรอบใจกลางทางช้างเผือกให้เสร็จสิ้น

กาแล็กซีของเราประกอบด้วยดาวฤกษ์นับล้านล้านดวง ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ขนาดใหญ่มาก และขนาดกลาง กระจุกดาวที่หนาแน่นที่สุดในทางช้างเผือกคือกลุ่มดาวราศีธนู ในภูมิภาคนี้มีการสังเกตความสว่างสูงสุดของกาแลคซีของเรา ในทางกลับกัน ส่วนตรงข้ามของวงกลมกาแลคซีมีความสว่างน้อยกว่าและแยกแยะได้ยากจากการสังเกตด้วยตาเปล่า

ใจกลางของทางช้างเผือกนั้นมีแกนกลางซึ่งมีขนาดประมาณ 1,000-2,000 พาร์เซก ในบริเวณที่สว่างที่สุดของกาแลคซีนี้ จำนวนดาวฤกษ์สูงสุดจะกระจุกตัวอยู่ ซึ่งมีประเภทที่แตกต่างกัน เส้นทางการพัฒนาและวิวัฒนาการของมันเอง เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นดาวฤกษ์หนักมากอายุมากในระยะสุดท้ายของลำดับหลัก การยืนยันการมีอยู่ของศูนย์กลางความชราของกาแลคซีทางช้างเผือกคือการมีอยู่ในภูมิภาคนี้ซึ่งมีดาวนิวตรอนและหลุมดำจำนวนมาก อันที่จริงศูนย์กลางของดิสก์กังหันของกาแลคซีกังหันใด ๆ นั้นเป็นหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งดูดวัตถุท้องฟ้าและสสารจริงเช่นเดียวกับเครื่องดูดฝุ่นขนาดยักษ์

หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางทางช้างเผือกเป็นสถานที่แห่งความตายของวัตถุกาแลคซีทั้งหมด

สำหรับกระจุกดาว นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันสามารถจำแนกกระจุกดาวได้สองประเภท คือ กระจุกดาวทรงกลมและกระจุกดาวเปิด นอกจากกระจุกดาวแล้ว กังหันและแขนของทางช้างเผือกก็เหมือนกับกาแลคซีกังหันอื่นๆ ที่ประกอบด้วยสสารที่กระจัดกระจายและพลังงานมืด ผลที่ตามมาของบิ๊กแบง สสารจึงอยู่ในสถานะทำให้หายากมาก ซึ่งแสดงด้วยอนุภาคก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาวที่บางเฉียบ ส่วนที่มองเห็นได้ของสสารประกอบด้วยเนบิวลา ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ เนบิวลาดาวเคราะห์และเนบิวลากระจาย สเปกตรัมของเนบิวลาส่วนที่มองเห็นได้นั้นเกิดจากการหักเหของแสงจากดวงดาว ซึ่งเปล่งแสงออกมาภายในกังหันทุกทิศทาง

ระบบสุริยะของเรามีอยู่ในซุปจักรวาลนี้ ไม่ เราไม่ใช่คนเดียวในโลกอันกว้างใหญ่นี้ เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์หลายดวงมีระบบดาวเคราะห์ของตัวเอง คำถามทั้งหมดคือจะตรวจจับดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลได้อย่างไร หากระยะทางภายในกาแล็กซีของเราเกินกว่าระยะเวลาการดำรงอยู่ของอารยธรรมอันชาญฉลาดใดๆ เวลาในจักรวาลวัดด้วยเกณฑ์อื่น ดาวเคราะห์ที่มีดาวเทียมถือเป็นวัตถุที่เล็กที่สุดในจักรวาล จำนวนของวัตถุดังกล่าวไม่สามารถคำนวณได้ ดาวแต่ละดวงที่อยู่ในระยะมองเห็นสามารถมีระบบดาวของตัวเองได้ เรามองเห็นได้เฉพาะดาวเคราะห์ที่มีอยู่ที่อยู่ใกล้เราที่สุดเท่านั้น สิ่งที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียง โลกที่มีอยู่ในอีกฟากหนึ่งของทางช้างเผือก และดาวเคราะห์ใดบ้างที่มีอยู่ในกาแลคซีอื่นยังคงเป็นปริศนา

Kepler-16 b เป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะใกล้กับดาวคู่ Kepler-16 ในกลุ่มดาวหงส์

บทสรุป

ด้วยความที่เข้าใจเพียงผิวเผินว่าจักรวาลปรากฏตัวอย่างไรและวิวัฒนาการอย่างไร มนุษย์จึงก้าวไปสู่การเข้าใจและเข้าใจขนาดของจักรวาลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ขนาดและขอบเขตอันมหาศาลที่นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญในปัจจุบัน แสดงให้เห็นว่าอารยธรรมของมนุษย์เป็นเพียงช่วงเวลาหนึ่งในกลุ่มสสาร อวกาศ และเวลานี้

แบบจำลองจักรวาลตามแนวคิดการมีอยู่ของสสารในอวกาศโดยคำนึงถึงเวลา

การศึกษาจักรวาลเริ่มตั้งแต่โคเปอร์นิคัสจนถึงปัจจุบัน ในตอนแรก นักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นจากแบบจำลองเฮลิโอเซนทริค ในความเป็นจริง ปรากฎว่าอวกาศไม่มีศูนย์กลางที่แท้จริง และการหมุน การเคลื่อนไหว และการเคลื่อนไหวทั้งหมดเกิดขึ้นตามกฎของจักรวาล แม้ว่าจะมีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์สำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้น แต่วัตถุสากลก็ถูกแบ่งออกเป็นคลาส ประเภท และประเภท ไม่ใช่วัตถุเดียวในอวกาศที่คล้ายกับวัตถุอื่น ขนาดของเทห์ฟากฟ้านั้นเป็นค่าโดยประมาณ เช่นเดียวกับมวลของพวกมัน ตำแหน่งของกาแลคซี ดวงดาว และดาวเคราะห์นั้นขึ้นอยู่กับอำเภอใจ ประเด็นคือไม่มีระบบพิกัดในจักรวาล จากการสังเกตอวกาศ เราทำการฉายภาพบนขอบฟ้าที่มองเห็นได้ทั้งหมด โดยถือว่าโลกของเราเป็นจุดอ้างอิงที่เป็นศูนย์ ในความเป็นจริง เราเป็นเพียงอนุภาคขนาดเล็กจิ๋ว ที่หายไปในจักรวาลอันกว้างใหญ่อันไม่มีที่สิ้นสุด

จักรวาลเป็นสสารที่วัตถุทั้งหมดมีอยู่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับอวกาศและเวลา

เช่นเดียวกับการเชื่อมโยงกับขนาด เวลาในจักรวาลควรถือเป็นองค์ประกอบหลัก ต้นกำเนิดและอายุของวัตถุอวกาศทำให้เราสามารถสร้างภาพการกำเนิดของโลกและเน้นขั้นตอนของวิวัฒนาการของจักรวาล ระบบที่เรากำลังเผชิญอยู่นั้นสัมพันธ์กับกรอบเวลาอย่างใกล้ชิด กระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในอวกาศมีวัฏจักร - จุดเริ่มต้น การก่อตัว การเปลี่ยนแปลงและการสิ้นสุด มาพร้อมกับการตายของวัตถุวัตถุและการเปลี่ยนผ่านของสสารไปสู่สถานะอื่น

องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาลคือ 3/4 ไฮโดรเจนและ 1/4 ฮีเลียมโดยมวล องค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดไม่เกิน 1% ในองค์ประกอบของจักรวาล ธาตุหนักปรากฏในจักรวาลในเวลาต่อมาเมื่อดวงดาว "สว่างขึ้น" อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแสนสาหัสและระหว่างการระเบิดของซูเปอร์โนวาพวกมันก็ถูกโยนออกไปนอกอวกาศ

จักรวาลคาดหวังอะไรได้ในอนาคต? คำตอบสำหรับคำถามนี้อยู่ที่การสร้างความหนาแน่นเฉลี่ยของจักรวาล ค่าความหนาแน่นสมัยใหม่คือ 10 -29 g/cm 3 ซึ่งก็คือ 10 -5 หน่วยมวลอะตอมต่อ 1 cm 3 หากต้องการจินตนาการถึงความหนาแน่นคุณต้องกระจายสาร 1 กรัมไปบนลูกบาศก์ที่มีด้านยาว 40,000 กม.!

หากความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับหรือต่ำกว่าเล็กน้อย ความหนาแน่นวิกฤติจักรวาลจะขยายตัวเท่านั้น แต่ถ้าความหนาแน่นเฉลี่ยสูงกว่าความหนาแน่นวิกฤต การขยายตัวของจักรวาลจะหยุดลงเมื่อเวลาผ่านไป และจะเริ่มหดตัวและกลับสู่สภาวะเอกพจน์

ประมาณ 1 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ผลจากการอัดตัวของเมฆก๊าซขนาดมหึมา ดาวฤกษ์และกาแล็กซีเริ่มก่อตัวขึ้น - กระจุกดาวหลายล้านดวง ดาวฤกษ์ใดๆ ก็ตามที่ก่อตัวขึ้นจากการล่มสลายของเมฆก๊าซและฝุ่นในจักรวาล เมื่อการบีบอัดที่กึ่งกลางของโครงสร้างทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูงมาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะเริ่มที่ใจกลางของ "ก้อน" กล่าวคือ การเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมด้วยการปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลส่งผลให้ดาวฤกษ์เรืองแสง ฮีเลียมจะกลายเป็นคาร์บอนในเวลาต่อมา

โลกในฐานะดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ

โลกเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาล และระบบสุริยะของเราเป็นหนึ่งใน 100 พันล้านดวง ดวงดาวในดาราจักรดาวฤกษ์ที่มีอายุประมาณ 12 พันล้านปี ปี. อายุของระบบสุริยะซึ่งมีโลกอยู่นั้นมีอายุประมาณ 6 พันล้านปี ปี.

มีดาวเคราะห์เก้าดวงในระบบสุริยะ สู่ดาวเคราะห์ ประเภทดินได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ไปยังดาวเคราะห์ชั้นนอก– ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต รัศมีของระบบสุริยะอยู่ที่ 5.917 พันล้านกิโลเมตร (จากโลกถึงดวงอาทิตย์ 149.509 ล้านกิโลเมตร)

ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินมีความหนาแน่นค่อนข้างมาก แต่มีขนาดและมวลค่อนข้างเล็ก ดาวพุธไม่มีชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์ประเภทนี้ก็มีชั้นบรรยากาศหนึ่ง และบนดาวอังคารชั้นบรรยากาศก็ใกล้เคียงกับโลก

ดาวเคราะห์ชั้นนอกมีขนาดและมวลมหาศาล แต่มีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เหล่านี้ประกอบด้วยมีเทนและแอมโมเนียเป็นส่วนใหญ่

ดังนั้น ดวงอาทิตย์.มวลของมันคือ 99.87% ของมวลของระบบ ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาดาวพฤหัสบดี มีมวล 0.1% ของมวลของระบบ ดวงอาทิตย์เป็นลูกบอลพลาสมา (ไฮโดรเจน 90% และฮีเลียม 10%) โดยมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 5,600 0 วัตถุทั้งหมดของระบบเชื่อมต่อกับดวงอาทิตย์ด้วยแรงโน้มถ่วงและมีอิทธิพลต่อกันและกัน มวลมหาศาลของดวงอาทิตย์และพลังงานการแผ่รังสีของมันมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการทางธรณีวิทยาหลายอย่าง ทั้งในแกนกลางชั้นในและบนเปลือกหินของโลก

คำถามเกี่ยวกับกำเนิดของระบบสุริยะและโลกในกระบวนการพัฒนาความคิดทางธรณีวิทยายังคงเป็นจุดสนใจของนักวิทยาศาสตร์ ตามความเห็นของนักปรัชญาชาวเยอรมัน ไอ. คานท์การก่อตัวของดาวฤกษ์และดวงอาทิตย์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง พี. ลาปลาซพัฒนาทฤษฎีของเขาเสริมด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนของอนุภาคของสสารในเนบิวลาก๊าซร้อนและบริสุทธิ์ ตามสมมติฐานของคานท์-ลาปลาซ ก้อนสสารก่อตัวเป็นเอ็มบริโอของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ค่อยๆ เย็นลง เช่นเดียวกับที่โลกเย็นลงและผิดรูปไป แนวคิดที่ค่อนข้างก้าวหน้าในเวลาต่อมากลับกลายเป็นว่าไม่น่าพอใจกับการพัฒนาการวิจัยทางดาราศาสตร์

สมมติฐาน โอ.ยู.ชมิดท์เสนอแนะการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์โดยการผ่านของดวงอาทิตย์ผ่านฝูงอุกกาบาตและฝุ่นจักรวาล กระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสี แรงโน้มถ่วง แม่เหล็ก และกระบวนการอื่น ๆ มีส่วนทำให้เกิดการรวมตัว การให้ความร้อน และการระบายความร้อนของดาวเคราะห์บริวารในเวลาต่อมา อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีนี้ไม่ได้อธิบายวิวัฒนาการของระบบดาวเคราะห์ คนเหล่านี้เป็น "ลูกบุญธรรม" ไม่ใช่ "ลูก" ของดวงอาทิตย์