Астрономическая картина мира

В ХХ веке в астрономии произошла подлинная революция.В последние годы, благодаря космическим телескопам, удалось достичь еще более высокого качества в составлении звездных карт. С помощью Хаббловского космического телескопа астрономы составили каталог, описывающий около 15 миллионов звезд. До 1995 года Вселенная представлялась безводной пустыней. Исследования, проведенные в 1996...1998 годах, показали, что вода присутствует во всех частях Вселенной и, видимо, помогает газопылевым облакам конденсироваться, отводя от них тепло и способствуя образованию планет.В июне 2001 года данные, собранные зондом, позволяют утверждать, что возраст нашей Вселенной – 13, 7 миллиардов лет; обычной материи в ней, из которой состоят звезды и планеты, всего 4%, а вот темной материи – частиц, не испускающих видимого излучения, 23%; на темную энергию приходится 73%. Вселенная однородна, а это означает, что Большого взрыва не было, ибо молодая Вселенная была бы намного сложнее.Помимо нетрадиционных космических объектов (квазары, пульсары, двойные звезды и т.д.) современная астрономия открыла в глубинах космоса и принципиально новые процессы, в том числе гамма-всплески. Эти секундные катастрофы метагалактического масштаба имеют мощность излучения, сравнимую с мощностью излучения всех звезд видимой Вселенной. Такой всплеск способен истребить жизнь в радиусе десятков, а то и сотен световых лет, и благо, что это происходит от Земли на расстоянии порядка 10 миллиардов световых лет. Природа данного явления не ясна. Астрономическая картина мира –это картина эволюционирующей Вселенной. Эволюция Вселенной включает в себя эволюцию вещества и эволюцию структуры. Эволюция вещества сопровождалась понижением его температуры, плотности, образованием химических элементов. С эволюцией структуры связано возникновение сверхскоплений галактик, обособление и формирование звёзд и галактик, образование планет и их спутников.

25. Мегамир, его состав и строение Мегамир — мир объектов космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет. К этому уровню материи относятся наиболее крупные материальные объекты: звезды, галактики и их скопления. Структура мегамира.Основными структурными элементами мегамира являются планеты и планетные системы; звезды и звездные системы, образующие галактики; системы галактик, образующие метагалактики.

26. Галактики и их эволюция. 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. и 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.

27. Модель Солнечной системы. Модель Солнечной системы (англ. Orrery) — механическое устройство, которое иллюстрирует взаимное расположение и движение планет и их спутников в Солнечной системе в гелиоцентрической модели. Устройство, как правило, имеет часовой механизм со сферой, которая представляет Солнце, в центре, и с планетами на концах шестов.Согласно Цицерону, греческий философ Посидоний построил систему, возможно, похожую или идентичную Антикитерскому механизму, который показывал суточное движение Солнца, Луны и пяти известных планет.Первый современный механизм был произведён в 1704 году и представлен графу Оррей.Картина Джозефа Райта «Философ, объясняющий модель Солнечной системы, в которой лампа заменяет Солнце», показывает группу из трёх людей, которые слушают лекцию по физике рядом с моделью Солнечной системы.

28. Происхождение солнечной системы. Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных тел. Все планеты Солнечной системы обращаютсявокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км.Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют возраст на 8—10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет.Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Солнце овершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет.Этот период называют галактическим годом. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астероидов, которые также движутся вокруг Солнца. Размеры планет значительно меньше Солнца. Все планеты Солнечной системы, а также их спутники светят отраженным светом Солнца, именно поэтому они могут наблюдаться в телескопы. Считается, что все планеты Солнечной системы возникли почти одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. Исчерпывающей и во всех смыслах удовлетворительной теории образования Солнечной системы пока не создано, во всех моделях существуют неясности и противоречия, которые требуют разрешения. Все планеты Солнечной системы можно разделить на две группы: планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). Поверхность планет формируется под действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эндогенные факторы — это процессы в ядре планеты, которые меняют ее внешний облик: перемещения участков коры, вулканические извержения, горообразование и т.п. Экзогенные факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции присоприкосновении с атмосферой, изменения под действием ветра и осадков, падение метеоритов. К особым космическим объектам относятся кометы. Кометыпредставляют собой небольшие тела диаметром от 5 до 10 км, состоящие изводяного льда с вкраплениями льдов летучих соединений. Согласно современным данным, кометы являются побочным продуктом формирования планет-гигантов.Основная масса кометы сосредоточена в ее ядре. Под воздействием космического излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие голову и хвост кометы, который может достигать несколько миллионов километров в длину. Кометы живут сравнительно недолго: от нескольких столетий до нескольких тысячелетий.

29. Земля как элемент Солнечной системы. Земля́ — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 3,9 млрд лет назад, то есть в течение первого миллиарда после её возникновенияПриблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюса Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 — 2,3 млрд летЗемля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток — сидерический год. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год — 365,24 солнечных суток. Сутки сейчас составляют примерно 24 часа. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли[33][34][35]. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ[36].

30. Роль климатических факторов в образовании и функционировании экосистем. Главными климатическими факторами любой экосистемы являются свет, температура, влажность и ветер. Свет играет множественную роль в экосистемах; некоторые процессы, проходящие в экосистемах помощью света, перечислены ниже. Основным источником тепла является солнечное излучение. Его интенсивность зависит от времени года, географической широты, солнечной активности. Кроме того, источником тепла могут быть водные источники, нагретые теплом Земли (геотермальные источники). Однако, они играют роль на очень незначительных участках земной поверхности.Влажность является одним из основных лимитирующих (ограничивающих) факторов в экосистемах. Дело в том, что вода является основным неорганическим веществом любой клетки и играет значительную роль в любой экосистеме.Атмосферные явления являют важной составляющей любой экосистемы. Казалось бы такие незначительные факторы, как дождь, ветер или давление могут иметь решающее значение на распределение организмов в экосистеме.

31. Важность сохранения биоразнообразия на планете. Каким-то объективным способом определить необходимость сохранения и поддержания биоразнообразия довольно трудно, поскольку это зависит от точки зрения того, кто оценивает эту необходимость. Тем не менее, существует три главные причины сохранять биоразнообразие:

•С утилитарной точки зрения элементы биоразнообразия являются ресурсами, которые уже сегодня представляют реальную пользу для человека или могут оказаться полезными в будущем. Биоразнообразие как таковое приносит как экономическую, так и научную пользу (например, в поисках новых лекарственных препаратов или способов лечения).

•Выбор в пользу сохранения биоразнообразия – это этический выбор. Человечество в целом – это часть экологической системы планеты, и потому оно должно бережно относится к биосфере (в сущности мы все зависим от ее благополучия).

•Значимость биоразнообразия можно также характеризовать в эстетическом, сущностном и этическом плане. Природа прославляется и воспевается художниками, поэтами и музыкантами всего мира; для человека природа является вечной и непреходящей ценностью.

32. Гипотеза Опарина о происхождении жизни. С точки зрения гипотезы А. Опарина, а также с позиций современной науки возникновение жизни из неживого вещества произошло в результате естественных процессов во Вселенной при длительной эволюции материи. Жизнь есть свойство материи, которое появилось на Земле в определенный момент ее истории. Это результат процессов, протекающих сначала многие миллиарды лет в масштабе Вселенной, а потом сотни миллионов лет на Земле.А. Опарин выделил несколько этапов биохимической эволюции, конечной целью которых явилась примитивная живая клетка. Эволюция шла по схеме:1. Геохимическая эволюция планеты Земля, синтез простейших соединений, таких как СО2,1 ч[Н3,Н20 и т. д., переход воды из парообразного состояния в жидкое в результате постепенного охлаждения Земли. Эволюция атмосферы и гидросферы.2. Образование из неорганических соединений органических веществ – аминокислот – и их накопление в первичном океане в результате электромагнитного воздействия Солнца, космического излучения и электрических разрядов.3. Постепенное усложнение органических соединений и образование белковых структур.4. Выделение белковых структур из среды, образование водных комплексов и создание вокруг белков водной оболочки.5. Слияние таких комплексов и образование коацерватов (от лат. coacervus – сгусток, куча, накопление), способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой.6. Поглощение коацерватами металлов, что привело к образованию ферментов, ускоряющих биохимические процессы.7. Образование гидрофобных липидных границ между коацерватами и внешней средой, что привело к образованию полупроницаемых мембран, что обеспечивало стабильность функционирования коацервата.8. Выработка в ходе эволюции у этих образований процессов саморегуляции и самовоспроизведения.Так, по гипотезе А. Опарина, появилась примитивная форма живого вещества. Такова, по его мнению, предбиологическая эволюция вещества.