Мені қызықтырған әлем, физика пәнінен қосымша материал

Жамбыл облысы, Тұрар Рысқұлов ауданы, Луговой ауылы

Мені қызықтырған әлем.

(Ғылыми жоба)

Мектебі: М.Горький орта мектеп

Орындаған: Уәли Сәуле

Жетекшісі: Алимкулова Күміскүл

Бағыты:Жаратылыстану

Секция:Физика

2019 жыл

Мазмұны:

I.Кіріспе

II.Негізгі бөлім

А) Үлкен жарылыс.Әлем эволюциясының негізгі кезеңдері

Ә) Әлемнің ұлғаюы

Б) Әлемнің моделі

В) Әлемдегі өмір мен сана

III.Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

I.Кіріспе

Әлем - алуан түрлі формада болатын әрі ұдайы өзгеріп отыратын,кеңістік пен уақыт бойынша шеті де,шегі де жоқ бүкіл дүние.Ғаламды (араб сөзінен) зерттеумен тікелей шұғылданатын ғылым – астрономия.Ал барлық ғылыми білімге негізделген ғалам жөніндегі пайымдаулар космологияның мәселесі болып есептеледі.

Ғаламның шексіздігі туралы алғашқы пікір біздің заманымыздан бұрынғы V ғасырда өмір сүрген ежелгі д әуірдегі грек ғалымы Гераклиттің еңбектеріңде кездеседі.

Гераклиттің көзқарасын Демокрит,Эпикур және Лукреций одан әрі дамытып , кейінгі дәуірлерде Жердің шар тәрізді екенін және аспан шырақтарының бір-бірінен алшақытылығын анықтауға байланысты зерттеулер (Пифагор,Аристотель,Эратосфен) жүргізілді.Бірақ шіркеу мен дін үстем болған дәуірде мұндай озық ойлар қолду таппай, тек «Қайта өркеңдеу» дәуірінде Николай Коперниктің «Аспан сферасының айналысы туралы» атты кітабы космологияда ғылыми зерттеуге жол ашты.Біз мекендеген Жер де,басқа планеталар құйрықты жұлдыздар мен метеорлық денелер тәрізді,Күн жүйесінің құрамына енеді.Күн жүйесінің диаметрі он миллиард километрдей.Галактиканың диаметрі шамамен 30 мың пк-ке (шамамен 100 мың жарық жылы) жуық.Кейінірек ғалам кеңістігінде біздің Галактика тәріздес миллиондаған басқа да галактикалардың бар екендігі анықталды.Зерттелген галактикалар жиыны Метагалактика деп аталады.

XX ғасырдың 70-жылдарында әр түрлі елдердегі астрономдардың ұжымдық еңбектерінің нәтижесінде Метагалактиканың мынадай маңызды қасиеттері анықталды:

Галактикалар Метагалактикада бірқалыпты таралмаған.Олардың көпшілігі галактикалар шоғырлары мен топтарына жинақталған;

Галактикалар бір-бірінен, жуық шамамен, орналасу қашықтығына пропорционал болып қашықтайды;

Ғаламның біз орналасқан бөлігі миллиметрлік радиотолқындар диапазонындағы радиосәулемен бірқалыпты толтырылған.Бұл сәуле реликт сәуле деп аталады;

Реликт сәуле, өткен ерте дәуірдегі Металгалактиканың пайда болу бастамасына байланысты сәуле шығару процесінің қалдығы деп жорамалданады.

Бұл ғаламдағы заттың негізгі физикалық пішіні қатты да, сұйықтық та, бейтарап газ да емес, иондар мен электрондардан тұратын плазма деген қорытынды жасауға мүмкіндік береді.Біздің Галактиканың өз осі төңірегіңдегі бір айналымына кететін уақыт, шамамен, екі жүз миллион жылға жуық. Басқа галактикалардың да бір айналымына кететін уақыт осымен шамалас. Сонымен галактикалардың орташа жасы он миллиард жыл деп есептеледі. Алып галактикалар жүз миллиардтан астам жұлдыздан, ал Метагалактика жүз миллионнан кем емес жұлдыздан құралатындықтан ғаламдағы жұлдыздардың саны 1019-нен астам деп есептеледі.Сондықтан мұндай кейбір жұлдыздардың төңірегіңде органикалық өмірдің, сондай-ақ Жерден тыс өркениеттің болу мүмкіндігі теріске шығарылмайды.

Әлем-уақыт пен кеңістік бойынша шексіз және өзінің даму процесінде материя қабылдаған нысандары бойынша ақыры жоқ сан алуан бүкіл бар материялық дүние.Қазіргі түсінік бойынша, Әлемнің жасы 15 млрд жыл шамасында. Мыңдаған жылдар, ғасырлар бойы адамзат Күнді, Айды, планеталарды және белгілі бір жұлдыздарды ғана бақылап келді.Көптеген аспан шырақтары, барлық қоршаған орта тәрізді, оларға өзгермейтін сияқты болып көрінді. Бірінші ғарышнамалық болжамдарды ұсынған ғалымдар (XVIII ғасыр) ғарыштық материяның даму барысында қалайша Күн жүйесінің пайда бола алғанын түсіндіруге тырысты. XX ғасырда эволюция идеясы барлық әлемге таратылды.

Әлем-бұл нақты өмір суретін, уақыт пен кеңістік бойынша шексіз және өзінің дамуы барысында барлық мүмкін болатын пішін қабылдайтын материялық әлем. Қазіргі құралдармен бақыланып отырған әлемнің бөлігі Метагалактика деп аталады.Бұл біздің Әлем.Оның өлшемі бақыланатын ең алыс денелерге дейінгі қашықтықпен шектеледі.Әлем көптеген метағаламнан тұруы мүмкін. Метагалактиканы сипаттау үшін математик әрі астроном А.Фридманның (1888-1925) ұсынған моделі пайдаланылады:

Метагалактика эволюциясы гравитациялық күштерімен анықталады;

Метагалактика кеңістігі изотропты (белгіленіп алынған бағыты жоқ) ;

Метагалактика кеңістігі біртекті.

Жалпы салыстырмалылық теориясының теңдеінен Фридман Метагалактиканың тұрақсыздығы туралы қорытындыға келді. Фридман моделі бақылаулар нәтижелерімен сәйкес келіп, дәлелденіп отыр.Ғылымға белгілі Метагалактика тарихы Галактика да,жұлдыз да жоқ кезде, ол заттар аса тығыз, аса ыстық күйде болған уақытта шамамен 1,5 млрд жыл бұрын басталған.

II.Негізгі бөлім

А) Үлкен жарылыс.Әлем эволюциясының негізгі кезеңдері

Шар тәрізді шоғырлардағы ең кәрі жұлдыздардың химиялық құрамы біздің әлемге 13-15 млрд жыл болғанын көрсетті.

Аспан денелері мен олардың жүйелерінің (мәселен галактикалар) эволюциялық өзгерісіне тұрақсыз құбылыстар және жарылыс процестері (жұлдыздың тұтануы, асқын жаңа жұлдыздардың жарылуы т.б ) негізгі себепші болған.

Бұдан 15 млрд жыл бұрын алапат жарылыс біздің әлемді жасады.

Кеңістікті, уақытты, барлық материяны және бізді қоршаған энергияны тудырған «Үлкен жарылыс» деп аталған табиғат өзгерісінен кейін әлем пайда болды деп айтуға ақылға қонымсыз сияқты.

Әлем ерекше тез кеңею сатысын басынан өткізді. Кеңістік орасан зор мөлшерде энергия бөліп шығара отырып өзінен өзі кеңейе берді.Осы сәтте Әлем пайда болды. Ол кеңейген сәтте салқындай бастады.

Алғашында Әлем белгісіз көлем мен концентрациядағы элементтерден тұрады. Осы күйде заттар өте жоғары температураға дейін қызған және кеңеюдің бірінші секундына сәуле шығарумен жылулық тепе-теңдікте болды.Үлкен жарылыс кезіңде жанып тұрған отты шар жан-жаққа лақтырылып, барлық бағытта шашырап кеткен.Отты энергияның жарылысы болып ол кейін салқындай келе материяға айналды. Әлем 300 мың жыл бойы өзара әрекеттесетін және барлық Әлемді біркелкі толтыратын электрондардан, протондардан, нейтрондардан және сәуле шығарудан тұрды. Әрі қарай Әлемнің кеңею процесінде заттардың тығыздығы және сәуле шығару температуралары төмендеді.

Температура 4000 К жеткенде сәуле шығару заттармен әрекеттесуін тоқтатты.Сөйтіп, олардың әрқайсысының эволюциясы өз бетінше жүрді.Әлемнің кеңеюінің басталғанына шамамен миллион жыл өткен соң тұрақты атомдардың қалыптасу уақыты келді. : Жарылыстан кейінгі көптеген миллион жылдар бойы сол жарылыстың энергиясынан пайда болған жарықтан әлем жарқырап тұрды.Әлемнің пайда болуының жарылыстың сипатын дәлелдейтін деректерді ғалымдар осы уақытта да тауып жатыр. Олар:

Ғарышта Әлемнің пайда болу кезінен кездесетін қалдықты сәуле шығару аясы;

Кеңіген Әлемнің қозғалысын көрсететін галактика спектріндегі қызыл ығысу;

Ғарыш кеңістігіңде гелий мөлшерінің көп болуы (Үлкен жарылыс теориясы болжап айтқандай, сутегінің 12 атомына гелийдің бір атомы сәйкес келеді. Гелийдің мұндай мөлшерін жұлдыздардың сутегін «қайта жасау» нәтижесінде өндіру мүмкін емес. Әлемнің кеңеюі басталғаннан кейінгі оныншы секундта гелий синтезделе алды, ол кезде заттың температурасы жүздеген миллион градус болған)

Үлкен жарылыстан кейін Әлем кеңейіп, салқындай бастады. Элементар бөлшектер протондар мен нейтрондарға бірігіп, ал олар өз кезегінде электрондарды қармап алып атомдар пайда болды. Атомдар әрі қарай бірігіп химиялық элементтердің кірпіштеріне айналды. Жүздеген миллион жыл бойы гравитация күштері материяны орасан зор қоймалжыңға жинап, Ғарыштың архитектурасын даярлады.

Жүздеген миллион жылдар өткеннен кейін сутегінің зор бұлттары қазір бақылап отырған галактикаға жинақталады.

Ал осы галактиканың ішіндегі аз гравитациялық өрістер сутегілерді ыстық жұлдыздарға жинады.Олардың температуралары жұлдыздың қойнауында сутегіні әлде қайда ауыр элементке айналдыратын термоядролық реакциялардың басталуына жеткілікті болды.

Шамамен 10 млрд жыл өткеннен кейін біздің галактика пайда болды. Мұнда жұлдыздар пайда болып және сөніп жатты.Жұлдыздар өздерінің ядролық отының жағып біткенше жарқырап тұрды.Алып жұлдыздар өздерінің өмір сүруінің соңғы сатысында жарылады. Осы жарылатын жұлдыздар немесе аса жаңа жұлдыздар өмірдің көзі болып табылатын элементтерді, атап айтқанда, біз дем алатын оттегіні, бұлшық етке қажетті көміртегіні, қанның құрамындағы темірді ғарыш кеңістігіне жіберді. Жарылыстан кейін газ бен тозаңнан бұлт пайда болғанда бұл элементтер гравитациялық күштің әркететінен жиналды да,жаңа жұлдыз, яғни Күн пайда болды.Олардың жанында планеталар түзіле бастады. Бұл шамамен 4,5 млрд жыл бұрынғы оқиға.

Жұлдыздар пайда болып жарылып жатты, жұлдыздар шоғырланып галактика құрды, жұлдыздар планеталардың түзілуіне ықпал етті. Сондай планеталардың бірінде тіршілік иелері эволюцияны бастарынан өткізді, енді олардың ішіндегі санасы ең жоғары тұрғандары өмірдің қалай пайда болғанын түсінуге ұмтылуда.

Біздің галактика мен басқалары бірігіп көлденең өлшемі жүздеген миллион жарық жылын құрайтын галактикалардың шоғыры мен галактикалардың аса үлкен шоғырларында жинақталды. Олар барлық Метагалактика кеңістігі арқылы тізбектеліп байланысқан тәрізді. Оның көлемін кәуекті губкамен, ал проекциясын балық аулайтын тормен салыстыруға болады.Біртекті және изотропты болып табылатын үлкен масштабта пайда болған Метагалактиканың құрылымы осындай. Бұл А.Фридман теориясының дұрыс екеніне тағы бір дәлел.Қазіргі көзқарас бойынша Метагалактиканың өз алдына даму процесі шексіз, ал дүниенің ғылыми көрінісі осы негізде құрылады. Ғалымдар дүниенің қазіргі күйі жөніндегі мәліметтерге, физиканың іргелі заңдары мен Жерде және Әлемде ашылған жаңалықтарға сүйеніп, өткен уақыттағы құбылыстарды ойша қайта құрып, Метагалактиканың болашағын анықтауға тырысады.Ғарыш материясы Эволюциясының өзіндік ерекшеліктері бар. Мысалы, химиялық элементтердің пайда болу процестері жұлдыздар эволюциясының «өрлеу» дәуірінде (қарапайыман күрделіге көшу) және «өшу» дәуірі тармақтарында да іске асатыны белгілі. Аспан денелерінің даму бағытын дәл анықтау әзірге қиын.Жұлдыздардың сирек газдардан пайда болатыны жөніндегі түсінікпен қ

Ә) Әлемнің ұлғаюы

Доплер эффектісіне сәйкес ғарышта қозғалатын барлық денелер жарық шығарады. Бұл заңды галактикаға қолдана отырып, астрономдар бізге жақындап келе жатқан ғаламдар жасыл, ал қашықтап бара жатқандар қызыл тәрізді болып көрінетінін анықтады. 1923 жылдан бастап 1950 жылдың орта кезіне дейін астрономдар галактикадан тыс денелерді зерттеу нәтижесінде галактикалардың бір-бірінен алшақтау процесін растады. Алынған мәліметтер негізінде Хаббл өз заңын тұжырымдады: галактика неғұрлым алыс қашықтықта болса, соғұрлым тезірек алшақтайды және соғұрлым оның спектрі кызылырақ болады: V =H D.

Хаббл заңы: қызыл ығысу бойынша анықталған галактиканың алыстау жылдамдығы оған дейінгі қашықтықтың өсуіне пропорционал.

V=Hd

Галактиканың алыстау жылдамдығы Оған дейінгі қашықтық

Хаббл тұрақтысы 75 км/(с*Мпк)

Хаббл заңы тек алыс галактикалар үшін ғана қолданылады. Әлемде центр жоқ болғандықтан, жақын қашықтықтағы кейбір галактикалар біздің галактикаға жақындауы мүмкін. Ұлғайған Әлемнің ауа шары түріндегі екі өлшемді моделі жасалған.

Бұл модель бойынша галактикалар шардың бетіне салынған нүктелер рөлін атқарады. Хаббл заңы Әлемнің ұлғаюын, яғни Үлкен жарылыс нәтижесінде Әлемнің пайда болғанын растайды.Қазіргі байқалатын ғарыштық сәулелер аясы Әлемнің Үлкен жарылыстан кейін пайда болғанының куәсі. Бұл сәуле шығару кеңеюдің алғашқы мезетінде шығарылған сәуле эволюциясының нәтижесі, сондықтан оны реликтивтік деп атайды.Реликтивтік сәуле шығаруды 40-жылдары Дж.Гамов теория жүзінде болжаған. 40-жылдары Дж.Гамов теория жүзінде болжаған. Есептеулер бойынша бұл сәуле шығарудың эквивалентті температурасы 10 млрд жыл өткеннен кейін бірнеше Кельвинге тең болу керек.

Ғарыштың барлық жерінен түсетін радиосәуле шығару аясы ретінде реликтивтік сәуле шығаруды 1965 жылы американдық физиктер Арно Пензиас және Роберт Вильсон ашты.

Бұл радиосигнал қарқындылығы (интенсивтілігі) 3К температурадағы абсолют қара дененің сәуле шығару қарқынына тең. Реликтивтік сәуле бүкіл Әлемді біркелкі толтырады. Егер біздің микротолқындарды көре алатын қабілетіміз болса, онда аспан барлық бағытта таңқаларлық бірдей жарықтылықпен жарқырап тұрар еді. Бұл біртекті сәуле шығару үлкен жарылыстан қалған жылу боп есептелінетін сәуле шығарудың басты себебі болып табылады.Үлкен жарылыстан кейін кеңістік ұлғая бастаған кезде кеңістіктің біртекті…