изобилует кратерами, Венера – наиболее гладкая, хотя и там есть горы и

вулканы. Много вулканов и на Марсе, темные области, занимающие значительную

поверхность Марса, назвали морями, а возвышенности, представляющие собой

поля оранжево-красного цвета – материками. На Марсе вода может быть в виде

льда на полюсах в слое вечной мерзлоты, на Венере и Меркурии воды нет.

Плутон самая маленькая из планет, но по физическим характеристикам он

близок к этой группе.

Планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Они имеют большие размеры и массы. Планеты-гиганты очень быстро вращаются

вокруг своих осей. Отличаются большим числом спутников (у Юпитера –16).

Особенность планеты-гигантов – кольца, состоящие из частиц и глыб. Эти

планеты не имеют твердых поверхностей, плотность у них мала, состоят в

основном из водорода и гелия. Газообразный водород атмосферы переходит в

жидкую, а затем в твердую фазу. При этом быстрое вращение и то, что водород

становится проводником электричества, обуславливает значительные магнитные

поля этих планет, которые улавливают летящие от Солнца заряженные частицы

и образуют радиционные пояса.

Билет № 11. Физические условия на Луне.

Луна меньше Земли по массе в 81 раз, средняя её плотность 3300 кг/м3, т.

е. меньше, чем у Земли. На Луне нет атмосферы, только разреженная пылевая

оболочка. Огромные перепады температуры лунной поверхности от дня к ночи

объясняются не только отсутствием атмосферы, но и продолжительностью

лунного дня и лунной ночи, которая соответствует двум нашим неделям.

Температура в подсолнечной точке Луны достигает +120(С, а в противоположной

точке ночного полушария – 170(С. Поверхность Луны покрыта темными ровными

участками (морями) и светлыми гористыми (материками). Многие моря окаймлены

горными хребтами (Кавказ, Альпы). На Луне много кратеров. Мелкие и средние

кратеры образованы в результате падения метеоритов. Крупные кратеры

вероятно результат вулканической деятельности в далеком прошлом. Образцы

лунных пород похожи на вулканические базальты, содержат осколки

магматических пород. Химический состав различных участков неодинаков. Из-за

отсутствия воды минералов на Луне меньше, чем на Земле. Микроорганизмов на

Луне не обнаружено. Активного вулканизма на Луне нет, но и сейчас

происходят слабые лунотрясения.

Спутники планет как правило покрыты кратерами.

Марс (2 небольших спутника: Фобос и Деймос, кратеры на них не

вулканического происхождения, а от ударов метеоритов.);

Юпитер (16 спутников, самые известные 4 галилеевых спутника: Европа,

Каллисто, Ио - имеет действующие вулканы, Ганимед – по размерам больше

Меркурия);

Сатурн (17 спутников, особо известен Титан: имеет атмосферу из азота);

Уран (16 спутников); Нептун (8 спутников); Плутон (1 спутник).

Билет № 12. Кометы состоят из ядра и хвоста. Ядро комет по размерам

похоже на астероид, а хвост простирается на сотни миллионов километров. По

мере приближения к Солнцу у кометы развивается хвост, направленный от

Солнца, а, удаляясь, комета постепенно перестает быть видимой. Ядро кометы

и пыль светят отраженным солнечным светом. Орбиты комет – сильно вытянутые

эллипсы. Некоторые кометы периодические, наиболее известные кометы:

комета Галлея ( Т = 76 лет; 1910 – 1986 – 2062);

комета Энка (Т=3,3года).

Массу кометы можно оценить по возмущениям в ее движении при приближении к

планетам. Вещество кометы сосредоточено в ее ядре, которое состоит из

смеси замерзших газов (аммиак, метан, углекислый газ), металлических и

каменных частиц разных размеров. Чем ближе комета подходит к Солнцу, тем

больше прогревается ее ядро, возрастает выделение газа и пыли, усиливается

давление света на него. Поэтому хвост кометы увеличиввается и становится

все более заметным.

Астероиды (малые планеты). Наиболее известные - Церера, Веста, Паллада,

Юнона, Икар, Гермес, Аполлон (всего более 1500). Между орбитами Марса и

Юпитера много малых планет, образующих пояс астероидов. Большинство их –

бесформенные глыбы. Массы астероидов слишком малы, чтобы удерживать

атмосферу.

Исследование комет, астероидов, метеорных потоков показало, что все они

имеют одинаковую физическую природу и одинаковый химический состав.

Определение возраста Солнечной системы говорит о том, что Солнце и планеты

имеют примерно один возраст (около 5,5 млрд. лет). По теории возникновения

Солнечной системы академика О. Ю. Шмидта Земля и планеты возникли из газо-

пылевого облака, которое вследствие закона всемирного тяготения было

схвачено Солнцем и вращалось в том же направлении, что и Солнце. Постепенно

в этом облаке формировались сгущения, которые дали начало планетам.

Свидетельством того, что планеты образовались из таких сгущений, является

выпадение метеоритов на Землю и на другие планеты. Так в 1975 г. было

отмечено падение кометы Вахмана-Штрассмана на Юпитер.

Билет № 13. Солнце – ближайшая к нам звезда, у которой в отличие от всех

других звёзд мы можем наблюдать диск и при помощи телескопа изучать на нём

мелкие детали. Солнце – типичная звезда, а потому его изучение помогает

понять природу звёзд вообще.

Масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли, мощность полного излучения

Солнца составляет 4 * 1023 кВт, эффективная температура – 6000 К.

Как и все звёзды Солнце – раскалённый газовый шар. В основном оно состоит

из водорода (70%) и гелия (28%), 1-2% массы Солнца приходится на другие

более тяжёлые элементы.

На Солнце вещество сильно ионизировано, т. е. атомы потеряли свои внешние

электроны и вместе с ними стали свободными частицами ионизированного газа –

плазмы.

Средняя плотность солнечного вещества 1400 кг/м3. Однако, это среднее

число, и плотность в наружних слоях несоизмеримо меньше, а в центре в 100

раз больше.

Под действием сил гравитационного притяжения, направленных к центру Солнца,

в его недрах создаётся огромное давление, которое в центре достигает 2 *

108 Па, при температуре около 15 млн К. При таких условиях ядра атомов

водорода имеют очень высокие скорости и могут сталкиваться друг с другом,

несмотря на действие электростатической силы отталкивания. Некоторые

столкновения заканчиваются термоядерными реакциями, при которых из водорода

образуется гелий и выделяется большое количество теплоты.

Атмосферу Солнца делят на 3 слоя: фотосферу (нижний слой), хромосферу и

корону. Поверхность солнца (фотосфера) имеет гранулярную структуру, т. е.

состоит из «зёрнышек» размером в среднем около 1000 км. Грануляция является

следствием движения газов, в зоне, расположенной под фотосферой. Временами

в отдельных областях фотосферы тёмные промежутки между пятнами

увеличиваются, и образуются большие тёмные пятна. Наблюдая солнечные пятна

в телескоп, Галилей заметил, что они перемещаются по видимому диску Солнца.

На этом основании он сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, с

периодом 25 сут. на экваторе и 30 сут. вблизи полюсов.

Пятна – непостоянные образования, чаще всего появляются группами. Вокруг

пятен иногда видны почти незаметные светлые образования, которые называют

факелами. Главной особенностью пятен и факелов является присутствие

магнитных полей с индукцией, достигающей 0,4-0,5 Тл. По краю солнечного

диска можно наблюдать протуберанцы – яркие выступы, опирающиеся на

хромосферу и врывающиеся в солнечную корону.

Билет № 14. Проявление солнечной активности на Земле:

Солнечные пятна являются активным источником электромагнитного излучения,

вызывающего так называемые «магнитные бури». Эти «магнитные бури» влияют на

теле- и радиосвязь, вызывают мощные полярные сияния.

Солнце излучает следующие виды излучения: ультрафиолетовое, рентгеновское,

инфракрасное и космические лучи (электроны, протоны, нейтроны и тяжёлые

частицы адроны). Ультрафиолетовое и рентгеновское излучения в основном

исходят от верхних слоев хромосферы и короны. Эти излучения почти целиком

задерживаются атмосферой Земли, образуя ионосферу. Вот почему следует

сохранять атмосферу Земли в нормальном состоянии. Периодически появляющиеся

озоновые дыры пропускают излучение Солнца, которое достигает земной

поверхности и пагубно влияет на органическую жизнь на Земле.

Солнечная активность проявляется через каждые 11 лет. Последний максимум

солнечной активности был в 1991 году. Ожидаемый максимум – 2002 год.

Максимум солнечной активности означает наибольшее количество пятен,

излучения и протуберанцев.

Давно установлено, что изменение солнечной активности Солнце влияет на

следующие факторы:

эпидемиологическую обстановку на Земле;

количество разного рода стихийных бедствий (тайфуны, землетрясения,

наводнения и т. д.);

на количество автомобильных и железнодорожных аварий.

Максимум всего этого приходится на годы активного Солнца. Как установил

учёный Чижевский, активное Солнце влияет на самочувствие человека. С тех

пор составляются периодические прогнозы самочувствия человека.

Билет № 15. Для измерения расстояния до тел Солнечной системы применяется

метод парллакса. Радиус земли оказывается слишком малым, чтобы служить

базисом для измерения параллактического смещения звёзд и расстояния до них.

Поэтому пользуются годичным параллаксом вместо горизонтального.

[pic]

Годичным параллаксом звезды называют угол (p), под которым со звезды можно

было бы видеть большую полуось земной орбиты, если она перпендикулярна лучу

зрения.

[pic]

a – большая полуось земной орбиты (средний радиус),

[pic]

p – годичный параллакс.

Также используется единица расстояния парсек. Парсек – расстояние, с

которого большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения видна

под углом 1( или расстояние до звезды, которое соответствует параллаксу в

1(.

Расстояние до звезды в парсеках [pic]

1 парсек = 3,26 светового года = 206265 а. е. = 3 * 1011 км.

Световой год- расстояние, которое свет проходит за 1год.

Измерением годичного параллакса можно надёжно установить расстояние до

звёзд, находящихся не далее 100 парсек или 300 св. лет.

Билет № 16. Существуют разные типы звёзд: одиночные, двойные и кратные,

стационарные и переменные, звёзды-гиганты и звёзды-карлики, новые и

сверхновые. Существуют ли в этом многообразии звёзд, в кажущемся их хаосе

закономерности? Такие закономерности, несмотря на разные светимости,

температуры и размеры звёзд, существуют.

Звёзды классифицируются по следующим параметрам: размеры, цвет, светимость,

спектральный класс.

По размерам звёзды делятся на звёзды-карлики, средние звёзды, нормальные

звёзды, звёзды гиганты и звёзды-сверхгиганты. Звёзды-карлики – спутник

звезды Сириус; средние – Солнце, Капелла (Возничий); нормальные (t = 10

тыс. К) – имеют размеры между Солнцем и Капеллой; звёзды-гиганты – Антарес,

Арктур; сверхгиганты – Бетельгейзе, Альдебаран.

По цвету звёзды делятся на красные (Антарес, Бетельгейзе – 3000 К), жёлтые

(Солнце, Капелла – 6000 К), белые (Сириус, Денеб, Вега – 10000 К), голубые

(Спика – 30000 К).

По светимости звёзды классифицируют следующим образом. Если принять

светимость Солнца за 1, то звёзды белые и голубые имеют светимость в 100 и

10 тыс. раз больше светимости Солнца, а красные карлики – в 10 раз меньше

светимости Солнца.

По спектру звёзды подразделяют на спектральные классы (Солнце- G2).

Атмосферы звезд имеют сходный химический состав, в основном водород и

гелий. Разнообразие звездных спектров объясняется прежде всего тем, что

звезды имеют разную температуру. От температуры зависит физическое

состояние, в котором находятся атомы вещества в звездных атмосферах, и вид

спектра. Кроме этого, вид спектра звезды определяется давлением и

плотностью газа ее фотосферы, наличием магнитного поля, особенностями

химического состава.

Светимость (L) звезды характеризует общую мощность излучения звезды.

Светимость пропорциональна площади поверхности (фотосферы) звезды и

четвертой степени эффективной температуры (Т) или абсолютной звездной

величине [pic]

По этой формуле можно определить, если известна светимость (L), радиус

звезды R, ее объем, площадь фотосферы.

Если Lсолнца=1, то lgL=0.4(MC-M),

где MC - абсолютная звездная величина солнца.

Между спектром и светимостью существует взаимосвязь «спектром –светимость».

Звезды данного спектра не могут иметь произвольную светимость и, наоборот,

звезды с определенной светимостью не могут иметь любую температуру. Масса

звезд взаимосвязана со светимостью (абсолютными звездными величинами) –

взимосвязь «масса-светимость». Чем больше масса звезды, тем больше

светимость.

Установлено, что с увеличением массы растёт светимость звёзд, причём эта

зависимость определяется формулой L = m3,9, кроме того, для многих звёзд

справедлива закономерность L ( R5,2.

Зависимость L от t( и цвета (диаграмма «цвет – светимость).

|Цве|Крас|Жёлт|Белы|Голуб|

|т |ные |ые |е |ые |

|Т |3000|6000|1000|20-30|

| |К |К |0 К |000 К|

Условия равновесия: как известно, звёзды являются единственными объектами

природы, внутри которых происходят неуправляемые термоядерные реакции

синтеза, которые сопровождаются выделением большого количества энергии и

определяют температуру звёзд. Большинство звёзд находятся в стационарном

состоянии, т. е. не взрываются. Некоторые звёзды взрываются (так называемые

новые и сверхновые звёзды). Почему же в основном звёзды находятся в

равновесии? Сила ядерных взрывов у стационарных звёзд уравновешивается

силой тяготения, вот почему эти звёзды сохраняют равновесие.

Билет № 17. Закон Стефана-Больцмана определяет зависимость между излучением

и температурой звёзд.

( = (Т4 ( – коэффициент, ( = 5,67 * 10-8 Вт/м2к4

[pic] ( – энергия излучения единицы поверхности звезды

L – светимость звезды, R – радиус звезды.

[pic]

Полученную таким методом температуру называют эфективной температурой.

С помощью формулы Стефана-Больцмана и закона Вина определяют длину волны

((), на которую приходится максимум излучения:

(maxT = b b – постоянная Вина

Можно исходить из обратного, т. е. с помощью светимости и температуры

определять размеры звёзд.

Билет № 18. Переменные звезды – это звезды, блеск котрых изменяется. У

одних переменных звезд блеск изменяется периодически, у других

беспорядочно. Изучение этих звезд важно для понимания эволюции звезд.

Цефеиды – это пульсирующие звезды, которые периодически раздуваются и

сжимаются. Им присуще особенности звезды Цефея. В процессе пульсации

цефеиды изменяется и температура ее фотосферы. Самую высокую температуру

звезда имеет в максиуме блеска. Между периодом пульсации и светимостью

цефеид существует зависимость «период – светимость», по периоду изменения

блеска звезды можно оперделить ее звездную величину. Цефеиды относятся к

звездам-гигантам и сверхгигантам.

У некоторых нестационарных звезд блеск резко возрастает – это новые звёзды

и сверхновые звёзды. При вспышках новых звезд блеск возрастает в тысячи раз

за короткое время. Новые звезды обычно входят в состав двойных систем, а

вспышки происходят в результате обмена веществом между звездами,

образующими двойную систему.

Еще более грандиозны вспышки сверхновых звезд. Сверхновые звезды – это

взрывающиеся звезды. При взрывах сверхновых в течение нескольких суток

выделяется огромная энергия. Такие взрывы происходят на заключительных

этапах. Остатки оболочек сверхновых звезд, оказываются источниками

радиоизлучения – их называют пульсары. Пульсары – это быстровращающиеся

сверхплотные звезды, радиусы которых 10 км, а массы близки к массе Солнца.

Эта звезда как бы пульсирует, излучая радиоволны. Их называют пульсарами –

конечная стадия звёзд-гигантов.

Билет № 19. Двойственность среди звезд – распостраненное явление среди

звезд: почти половина звезд входит в состав двойных или более сложных

кратных систем. Бывает звезды видны близко друг к другу, тогда как в

действительности в пространстве они совершенно не связаны друг с другом –

это оптические двойные звезды. Физические двойные звезды - обращаются около

их общего центра тяжести под действием взаимного тяготения. Период их

обращения не превышает сотен лет. Очень тесные пары звезд можно выявить при

помощи спектрального анализа – это спектрально-двойные звезды, у них

наблюдается периодическое раздвоение спектральных линий. Двойственность

тесных пар можно выявить, изучая периодические изменения блеска. Одна

звезда на время заслоняет другую. Такие двойные звезды называются затменно-

переменными. Из анализа блеска можно определить их радиусы. К системам

двойных звезд применимы закон всемирного тяготения и законы Кеплера, а тем

самым определить массу звезды.

Билет № 20. Звезды возникали в ходе эволюции галактик. Это происходило в

результате сгущения облаков диффузной материи, которые формировались внутри

галактик. Местами наиболее интенсивного звездообразования считаются массы

холодного межзвездного вещества - газо-пылевого комплекса. Холодное газо-

пылевое облако сжимается и принимает шарообразную форму. При сжатии

возрастает плотность и температура облака. Возникает протозвезда, которая

излучает в инфракрасном диапазоне. В протозвезде не происходят термоядерные

реакции, этим она отличается от звезды.

Стадия сжатия звезд более массивных звезд продолжается сотни тысяч лет, а

звезды массой меньше Солнца – сотни миллионов лет. Чем больше масса, тем

при большей температуре достигается равновесие.

Далее стационарная стадия, сопровождающаяся «выгоранием» водорода. Чем

массивнее звезда, тем быстрее выгорает основное топливо – водород,

превращаясь в гелий ([pic]). Массивные голубые и белые гиганты выгорают за

время 107 лет. Жёлтые звёзды типа Капеллы и Солнца выгорают за 1010 лет

(tСолнца = 5 * 109 лет). Белые и голубые звёзды, выгорая, превращаются в

красные гиганты. В них происходит синтез 2С + Не ( С2He . С выгоранием

гелия звезда сжимается и превращается в белого карлика. Белый карлик со

временем превращается в очень плотную звезду, которая состоит из одних

нейтронов. Уменьшение размеров звезды приводит к её очень быстрому

вращению. Эта звезда как бы пульсирует, излучая радиоволны. Их называют

пульсарами – конечная стадия звёзд-гигантов. Некоторые звёзды с массой

значительно большей массы Солнца сжимаются настолько, что превращаются так

называемые «чёрные дыры», которые, благодаря тяготению, не испускают

видимого излучения.

Билет № 21. Наша звёздная система – Галактика относится к числу

эллиптических галактик. Млечный путь, который мы видим, – это только часть

нашей Галактики. В современные телескопы можно увидеть звёзды до 21

звёздной величины. Количество этих звёзд 2*109, но это лишь малая часть

населения нашей Галактики. Диаметр Галактики составляет примерно 100 тыс.

световых лет. Наблюдая Галактику, можно заметить «раздвоение», которое

вызвано межзвёздной пылью, закрывающей от нас звёзды Галактики.

Галактика состоит из звезд и звездных скоплений. В ядре Галактики много

красных гигантов и короткопериодических цефеид. В ветвях дальше от центра

много сверхгигантов и классических цефеид. В спиральных ветвях находятся

горячие сверхгиганты и классические цефеиды. В различных созвездиях можно

увидеть туманности, состоящие из газа и пыли. Остальное пространство

заполнено межзвездным газом и пылью. Наша Галактика вращается вокруг центра

Галактики, который находится в созвездии Геркулеса. Солнечная система

совершает полный оборот вокруг центра Галактики за 200 млн лет. По вращению

Солнечной системы можно определить примерную массу Галактики – 2 *

1011mЗемли . Звёзды принято считать неподвижными, но на самом деле звёзды

движутся. Но поскольку мы значительно удалены от них, то это движение можно

наблюдать только в течение тысячелетий.

Билет № 22. В нашей Галактике помимо одиночных звёзд существуют звёзды,

которые объединяются в скопления. Различают 2 вида звёздных скоплений:

Рассеянные звёздные скопления, например звёздное скопление Плеяды в

созвездиях Тельца и Гиады. Простым глазом в Плеядах видно, 6 звёзд, если же

посмотреть в телескоп, то видна россыпь звёзд. Размер рассеянных скоплений

– несколько парсек. Рассеянные звёздные скопления состоят из сотен звёзд

главной последовательности и сверхгигантов.

Шаровые звёздные скопления имеют размеры до 100 парсек. Для этих скоплений

характерны короткопериодические цефеиды и своеобразная звёздная величина

(от –5 до +5 единиц).

Русский астроном В. Я. Струве открыл, что существует межзвёздное поглощение

света. Именно межзвёздное поглощение света ослабляет яркость звёзд.

Межзвёздная среда заполнена космической пылью, которая образует так

называемые туманности, например, тёмные туманности Большие Магеллановы

облака, Конская Голова. В созвездии Ориона существует газопылевая

туманность, которая светится отражённым светом ближайших звёзд. В созвездии

Водолея существует Большая Планетарная туманность, образовавшаяся в

результате выброса газа ближайшими звёздами. Воронцов-Вельяминов доказал,

что выброс газов звёздами-гигантами достаточен для образования новых звёзд.

Газовые туманности образуют слой в Галактике толщиной в 200 парсек. Они

состоят из H, He, OH, CO, CO2, NH3. Нейтральный водород излучает длину

волны 0,21 м. По распределению этого радиоизлучение определяют

распределение водорода в Галактике. Кроме того, в Галактике есть источники

рентгеновского радиоизлучения - квазары.

Билет № 23. Вильям Гершель в XVII веке нанёс на звёздную карту очень много

туманностей. Впоследствии оказалось, что это гигантские галактики, которые

находятся за пределами нашей Галактики. С помощью цефеид американский

астроном Хаббл доказал, что ближайшая к нам галактика М-31, находится на

расстоянии 2 млн световых лет. В созвездии Вероники обнаружено около тысячи

таких галактик, удалённых от нас на миллионы световых лет. Хаббл доказал,

что в спектрах галактик есть красное смещение. Это смещение тем больше, чем

дальше от нас галактика. Иначе говоря, чем дальше галактика, тем её

скорость удаления от нас больше.

Vудаления = D * H H – постоянная Хаббла, D – смещение в спектре.

Модель расширяющейся вселенной на основании теории Эйнштейна подтвердил

русский учёный Фридман.

Галактики по типу бывают неправильные, эллиптические и спиральные.

Эллиптические галактики – в созвездии Тельца, спиральная галактика – наша,

туманность Андромеды, неправильная галактика – в Магеллановых облаках.

Помимо видимых галактик в звёздных системах существуют так называемые

радиогалактики, т. е. мощные источники радиоизлучения. На месте этих

радиогалактик нашли небольшие светящиеся объекты, красное смещение которых

настолько велико, что они, очевидно, удалены от нас на миллиарды световых

лет. Их назвали квазарами, потому что их излучение иногда мощнее, чем

излучение целой галактики. Возможно, что квазары – это ядра очень мощных

звёздных систем.

Билет № 24. Последний звёздный каталог содержит более 30 тыс. галактик ярче

15 звёздной величины, а при помощи сильного телескопа можно

сфотографировать сотни миллионов галактик. Всё это вместе с нашей

Галактикой образует так называемую метагалактику. По своим размерам и

количеству объектов метагалактика бесконечна, она не имеет ни начала, ни

конца. Для Вселенной характерна ячеистая структура. В метагалактике

пространство между галактиками заполнено чрезвычайно разреженным

межгалактическим газом, пронизывается космическими лучами. По современным

представлениям в каждой галактике происходит вымирание звёзд и целых

галактик, равно как и возникновение новых звёзд и галактик. Наука,

изучающая нашу Вселенную как единое целое, называется космологией. По

теории Хаббла и Фридмана наша Вселенная расширяется, примерно 15 млрд. лет

назад ближайшие галактики были ближе к нам, чем сейчас, происходит взаимное

удаление всех галактик. Метагалактика нестационарна, эволюционирует. В

отдаленном будущем расширение может смениться сжатием. В каком-то месте

пространства возникают новые звёздные системы и, учитывая формулу Е = mc2,

поскольку можно говорить о том, что поскольку массы и энергии эквивалентны,

то взаимное превращение их друг в друга представляет собой основу

материального мира.

Страницы: 1, 2