Космические объекты, их виды

Московский университет им.Витте

Курс «Концепции современного естествознания»

Реферат по теме:

«Космические объекты, их виды»

Выполнил: студентка 1-го курса

Факультет Экономики и финансов

Качалова Екатерина Дмитриевна

Руководители: Раумова Елена Ростиславна

Яловец Татьяна Николаевна

Москва 2015 
Содержание: 
1. Введение 
2. Общая характеристика астрономических объектов. 
3. Звезды и их виды 
4. Галактики и их виды 
5. Планеты и их виды 
6. Черные дыры и способы их образования 
7. Квазар 
8. Пульсар 
9. Спутник 
10. Космическая пыль 
 
Введение 
Космический объект — небесное тело (астрономический объект) или космический аппарат находящиеся за пределами земной атмосферы в космическом пространстве. 
К естественным космическим объектам относятся звёзды, планеты и их естественные спутники, астероиды, кометы и т. П. Искусственные космические объекты — космические аппараты, последние ступени ракет-носителей и их части. 
В данной работе я постараюсь рассмотреть все разнообразие видов астрономических объектов в нашей Вселенной. 
 
Общая характеристика астрономических объектов 
Небесное тело (или точнее астрономический объект) — это материальный объект, естественным образом сформировавшийся в космическом пространстве. К небесным телам можно отнести кометы, планеты, метеориты, астероиды, звёзды и прочее. Делятся они на излучающие и не излучающие свет. Небесные тела изучает астрономия. 
Размеры небесных тел разные — от огромных до крошечных. Самыми большими являются, как правило, звёзды, самыми маленькими — метеориты. Небесные тела объединяют в системы в зависимости от того, что эти тела собой представляют. 
Под искусственными космическими объектами понимаются тела, которые создаются людьми и ими же запускаются в космос. 
 
Звезды и их виды 
 
Звезда — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакции. Солнце — типичная звезда спектрального класса G. Звёзды представляют собой массивные светящиеся газовые (плазменные) шары. Образуются изгазово-пылевой среды (главным образом из водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия. Температура вещества в недрах звёзд измеряется миллионами кельвинов, а на их поверхности — тысячами кельвинов. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий, происходящих при высоких температурах во внутренних областях. Звёзды часто называют главными телами Вселенной, поскольку в них заключена основная масса светящегося вещества в природе. Примечательно и то, что звёзды имеют отрицательную теплоёмкость. 
Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты. Нормальные звезды, это и есть звезды главной последовательности. К таким, например, относится наше Солнце. Иногда такие нормальные звезды называются желтыми карликами. 
Звезда могут наблюдаться красным гигантом в момент звездообразования и на поздних стадиях развития. На ранней стадии развития звезда излучает за счет гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, до того момента пока сжатие не будет остановлено начавшейся термоядерной реакцией. На поздних стадиях эволюции звезд, после выгорания водорода в их недрах, звезды сходят с главной последовательности и перемещаются в область красных гигантов и сверхгигантов диаграммы Герцшпрунга — Рассела: этот этап длится ~ 10% от времени «активной» жизни звезд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звездных недрах идут реакции нуклеосинтеза. 
Звезда гигант имеет сравнительно низкую температура поверхности, около 5000 градусов. Огромный радиус, достигающий 800 солнечных и за счет таких больших размеров огромную светимость. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную область спектра, потому их и называют красными гигантами. 
Звезды карлики являютсяпротивоположностью гигантов и включают в себя несколько различных подвидов: 
* Белый карлик – проэволюционировавшие звезды с массой не превышающей 1,4 солнечных массы, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в 1 000 000 раз больше плотности воды. 
* Красный карлик — маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики). 
* Коричневый карлик — субзвездные объекты с массами в диапазоне 5—75 масс Юпитера (и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий. 
* Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в большей мере принято считать планетами. 
* Черный карлик – остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца. 
Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд: 
* Нейтронная звезда. Звездные образования с массами порядка 1,5 солнечных и размерами, заметно меньшими белых карликов, порядка 10-20 км в диаметре. Плотность таких звезды может достигать 1000 000 000 000 плотностей воды. А магнитное поле во столько же раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатыхгравитационными силами. Часто такие звезды представляют собой пульсары. 
* Новая звезда. Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10000 раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызываю вспышку светимости. 
* Сверхновая звезда это звезда, заканчивающие свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последний стадии эволюции. 
* Двойная звезда – это две гравитационно связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой. В тех случаях, когда такая звездная система не слишком далеко удалена от Земли, в телескоп удается различить отдельные звезды. Если же расстояние значительное, то понять, что перед астрономами двойная звезда удается только по косвенным признакам – колебаниям блеска, вызываемым периодическими затмениями одной звезды другою и некоторым другим. 
Галактики и их виды 
Галактикой называется большая система из звезд, межзвездного газа, пыли, темной материи и, возможно, темной энергии, связанная силами гравитационного взаимодействия. Количество звезд и размеры галактик могут быть различными. Как правило галактики содержат от нескольких миллионов до нескольких триллионов (1 000 000 000 000) звезд. Кроме обычных звезд и межзвездной среды галактики также содержат различные туманности. Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет. А расстояние между галактиками достигает миллионов световых лет. Около 90 % массы галактик приходится на долю темной материи и энергии. Природа этих невидимых компонентов пока не изучена. Существуют свидетельства того, что в центре многих галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры. Пространство между галактиками практически не содержит вещества и имеет среднюю плотностью меньше одного атома на кубический метр. Предположительно, в видимой части вселенной находится около 100 млрд. галактик. 
По классификации, предложенной Хабблом, в 1925 году существуют несколько видов галактик: 
* эллиптические€, 
* линзообразные(S0), 
* обычные спиральные(S), 
* пересеченные спиральные(SB), 
* неправильные (Ir). 
Эллиптические галактики – класс галактик с четко выраженной сферической структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они сравнительно медленно вращаются, заметное вращение наблюдается только у галактик со значительным сжатием. В таких галактиках нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как тёмные полосы на непрерывном фоне звёзд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжатием. Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части вселенной — около 25 %. 
Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа (почти сферического утолщения в центре галактики). Спиральные галактики имеют центральное сгущение и несколько спиральных ветвей, или рукавов, которые имеют голубоватый цвет, так как в них присутствует много молодых гигантских звезд. Эти звезды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми облаками вдоль спиральных ветвей. Диск спиральной галактики обычно окружён большимсфероидальным гало (светящееся кольцо вокруг объекта; оптический феномен), состоящим из старых звёзд второго поколения. Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звезды, пыль и газы сосредоточены у них в узком диске. Обилие газовых и пылевых облаков и присутствие ярких голубых гигантов говорит об активных процессах звездообразования, происходящих в спиральных рукавах этих галактик. 
Многие спиральные галактики имеют в центре перемычку (бар), от концов которой отходят спиральные рукава. Наша Галактика также относится к спиральным галактикам с перемычкой. 
Линзообразные галактики – это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело – линза, окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо. 
Неправильные галактики — это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами. 
 
Планеты и их виды 
Планета это небесное тело, движущееся по орбите вокруг звезды, в котором не происходят термоядерные реакции, обладающие достаточной массой, чтобы иметь форму, близкую к сфере, и вблизи орбит которых имеется пространство, свободное от других тел. До конца 20 века были известны лишь 9 планет – это планеты солнечной системы. В последнее десятилетие открыто около 300 планет вне солнечной системы. Это планеты вращающиеся вокруг ближайших звезд. Обнаружение таких планет крайне затруднено, так как они находятся нарасстоянии, значительно превышающем расстояния между планетами в солнечной системе. 
Все планеты различаются по массе, диаметру, химическому составу, периоду обращение вокруг солнца (или другой звезды если это не планета солнечной системы) и скорости вращения. По сколько про планеты не входящие в состав солнечной системы почти ничего неизвестно будем в дальнейшем говорить лишь о планетах солнечной системы. Все планеты разделяют на планеты земной группы, планеты гиганты и планеты карлики. 
Планеты земной группы по своим параметрам похожи на землю. Вероятность возникновения жизни в таких планетах наиболее вероятна. Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов. В центре ядро из железа с примесью никеля. мантия, состоит из силикатов. кора образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.  
Планеты гиганты это планеты, имеющие значительную долю газа в своём составе (в основном водорода и гелия). В Солнечной системе это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. 
Предполагается, что планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы, когда температура упала настолько, что стали кристаллизоваться различные газы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Период вращения газовых планет вокруг своей оси достаточно невелик - 9-17 часов. Как показали измеренияспускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила плюс 150 градусов Цельсия, давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают больше тепла, чем получают от Солнца. Некоторые учёные считают, что причина этого в том, что в недрах гигантских планет идут реакции термоядерного синтеза. 
Газовыми могут являться лишь крупные планеты, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород. 
Карликовая планета это небесное тело, которое: обращается по орбите вокруг Солнца; имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитации поддерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к округлой форму; не доминирует на своей орбите (не может расчистить пространство от других объектов); не является спутником. 
Карликовые планеты не вполне являются планетами а больше похожи на астеройды. К числу таких планет относится плутон и еще несколько десяткой из пояса Койпера. Как правило такие планеты очень малы. Радиус таких планет в несколько раз меньше земного. Такие планеты лишены какой либо атмосферы. Период обращения вокруг солнца в сотни раз больше чем у земли. 
 
Черные дыры и способы их образования 
Существует теоретическое рассмотрение различных видов черных дыр, зараженный и не зараженных, вращающихся и не вращающихся. Однако, на данный момент экспериментально данный объект остается почти неизученным. В ходе астрономических наблюдений второй половины ХХ века астрономы обнаружили довольно много объектов, в той или иной мере проявляющие себя как черные дыры. Такими объектами, например, являются некоторые квазары и ядра некоторых Галактик. 
По современным представлениям, существует четыре способа образования черной дыры: 
*Гравитационный коллапс достаточно массивной звезды на конечном этапе её эволюции. 
* Коллапс центральной части Галактики. Например, в центре нашей Галактики находится чёрная дыра Стрелец A* массой 3,7 солнечных масс. Этот способ схож с предыдущим, с той лишь разницей, что звезда не образуется, как это обычно бывает при гравитационном сжатии межзвездного газа. Масса газа настолько велика, что сжатие идет сразу до образования черной дыры. 
* Формирование чёрных дыр в момент Большого взрыва, в результате флуктуаций гравитационного поля или материи. 
* Возникновение чёрных дыр в ядерных реакциях при высоких энергий — квантовые чёрные дыры. 
Две важнейшие черты, присущие чёрным дырам — это наличие горизонта событий и сингулярности, которая отделена этим горизонтом от остальной вселенной. Горизонт событий находится на радиусе Шварцшильда, он ограничивает пространство внутри черной дыры. Информация о любом событии произошедший за горизонтом событий внутри черной дыры не может пересечь горизонт событий. Сингулярность, это область внутри черной дыры, там, где решения уравнений гравитации не имеют четких физических интерпретаций. 
 
Квазар 
 
Квазар — особо мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. Следы родительских галактик вокруг квазаров (причём, далеко не всех) были обнаружены лишь позднее. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд (напротив, протяжённые источникибольше соответствуют галактикам). 
 
Пульсар 
 
Пульсар — космический источник радио-, оптического , рентгеновского и/или гамма- излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Согласно доминирующей астрофизической модели, пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звёзды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что вызывает модуляцию приходящего на Землю излучения. 
 
Спутник 
 
Спутники занимают очень важное место в астрономических наблюдениях. Именно по параметрам спутников (их размеру, размеру орбиты спутника и периоду обращения) удается с большой точность определить параметры планеты. Существует мнение, что большинство спутников образовались в результате бомбардировки планеты астреройдами в какой-то момент ее развития. 
 
Космическая пыль 
 
Космическая пыль образуется в космосе частицами размером от нескольких молекул до 0,1 мм. 40 килотонн космической пыли каждый год оседает на планете Земля. 
Космическую пыль можно также различать по её астрономическому положению, например: межгалактическая пыль, межзвёздная пыль, околопланетная пыль, пылевые облака вокруг звёзд и основные компоненты межпланетной пыли в нашем зодиакальном пылевом комплексе (наблюдаемом в видимом свете как зодиакальный свет): астероидная пыль, кометная пыль и некоторые менее значительные добавки: пыль Пояса Койпера, межзвёздная пыль, проходящая через Солнечную систему, и бета-метеороиды. 
В Солнечной системе пылевое вещество распределено не равномерно, а сосредоточено в основном в пылевых облаках (неоднородностях) разных размеров.  
 
Список используемой литературы: 
1. http://ru.wikipedia.org/ 
2. Яндекс.Словари › БСЭ, 1969-1978 
3. http://www.astrotime.ru/ 
4.  "Открытая Астрономия 2.5", ООО "ФИЗИКОН"