Концепції сучасного природознавства (астрономія )

План

Сонячна система та її походження

У Сонячну систему входить Сонце, 9 великих планет разом з їх 34супутниками, більше 100 тисяч малих планет (астероїдів), порядку 10 в 11ступеня комет, а також незліченна кількість дрібних, так званихметеорних тел (діаметром від 100 метрів до мізерно малих порошин).
Центральне положення в Сонячній системі займає Сонце. Його масаприблизно в 750 разів перевершує масу всіх інших тіл, що входять досистему. [1] Гравітаційне тяжіння Сонця є головною силою,що визначає рух всіх обертаються навколо нього тіл Сонячної системи.
Середня відстань від Сонця до самої далекої від нього планети - Плутон 39,5а.е., тобто 6 мільярдів кілометрів, що дуже мало в порівнянні звідстанями до найближчих зірок. Тільки деякі комети віддаляються від
Сонця на 100 тисяч а.е. і піддаються впливу притягання зірок.
Рухаючись в Галактиці, Сонячна система час від часу пролітає крізьміжзоряні газопилові хмари. Унаслідок крайньої розрядженого речовиницих хмар занурення Сонячної системи в хмару може проявитися тількипри невеликому поглинанні і розсіянні сонячних променів. Прояви цьогоефекту в минулому історії Землі поки не встановлені. Усі великі планети -
Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон --обертаються навколо сонця в одному напрямку (у напрямку свого обертаннясамого Сонця), по майже кругових орбітах, мало нахиленим один до одного (ідо сонячного екватора). Площина земної орбіти - екліптика приймається заосновну площину при відліку нахилу орбіт планет і інших тіл,обертаються навколо Сонця. Відстані від планет до Сонця утворюютьзакономірну послідовність - проміжки між сусідніми орбітамизростають з віддаленням від Сонця. Ці закономірності руху планет упоєднанні з розподілом їх на дві групи за фізичними властивостями вказують нате, що Сонячна система не є випадковим зібранням космічних тіл,а виникла в єдиному процесі. Завдяки майже круговій формі планетнихорбіт і великих проміжків між ними виключена можливість тіснихзближень між планетами, при яких вони могли б істотно змінюватисвій рух у результаті взаємних притягання. Це забезпечує тривалеіснування планетної системи. Планети обертаються також навколо своєї осі,причому майже у всіх планет, крім Венери й Урана, обертання відбувається в томуж напрямку, що і їхнє обертання навколо Сонця. Надзвичайно повільнеобертання Венери відбувається в зворотньому напрямку, а Уран обертається як билежачи на боці. Більшість супутників обертаються навколо своїх планет у тому жнапрямі, в якому відбувається осьове обертання планети. Орбіти такихсупутників зазвичай кругові й лежать поблизу площини екватора планети,утворюючи зменшену подобу планетної системи. Такі, наприклад, системасупутників Урана і система галілеївських супутників Юпітера. Зворотнимирухами мають супутники, розташовані далеко від планети. Сатурн,
Юпітер і Уран крім окремих супутників помітних розмірів мають безлічдрібних супутників, як би зливаються в суцільні кільця. Ці супутникирухаються по орбітах, настільки близько розташованим до планети, що їїприливна сила не дозволяє їм об'єднатися в єдине тіло. Переважнабільшість орбіт нині відомих малих планет розташовується в проміжкуміж орбітами Марса і Юпітера. Усі малі планети обертаються навколо Сонцяв тому ж напрямку, що і великі планети, але їхні орбіти, як правило,витягнуті і нахилені до площини екліптики. Комети рухаються в основному поорбітах, близьким до параболічних. Деякі комети мають витягнутимиорбітами порівняно невеликих розмірів - у десятки і сотні а.е. У цихкомет, названих періодичними, переважають прямі рухи, тобторуху в напрямку обертання планет. Будучи обертається системою тіл,
Сонячна система володіє моментом кількості руху (МКД). Головначастина його зв'язана з орбітальним рух планет навколо Сонця, причомумасивні Юпітер і Сатурн дають близько 90%. Осьовий обертання Сонця укладаєв собі лише 2% загального МКД всієї Сонячної системи, хоча маса самого Сонцяскладає більше 99,8% загальної маси. Такий розподіл МКД між Сонцем іпланетами зв'язано з повільним обертанням Сонця і величезними розмірамипланетної системи - її поперечник в декілька тисяч разів більше поперечника
Сонця. МКД планети набули в процесі свого утворення: він перейшов доним з того речовини, з якої вони утворилися. Планети поділяються на двігрупи, що відрізняються за масою, хімічним складом (це виявляється ввідмінності їх щільності), швидкістю обертання і кількості супутників. Чотирипланети, найближчі до Сонця, планети Земної групи, невеликі, складаються зщільного кам'янистого речовини і металів. Планети-гіганти - Юпітер, Сатурн,
Уран і Нептун - набагато масивніше, складаються в основному з легких речовин ітому, незважаючи на величезний тиск у їхніх надрах, мають малу щільність.
У Юпітера і Сатурна головну частку їхньої маси складають водень і гелій. У нихміститься також до 20% кам'янистих речовин і легких з'єднань кисню,вуглецю та азоту, здатних при низьких температурах концентруватися вльоди. Надра планет і деяких супутників знаходяться в розпеченому стані.
У планет земної групи і супутників внаслідок малої теплопровідностізовнішніх шарів внутрішнє тепло дуже повільно просочується назовні і неробить помітного впливу на температуру поверхні. У планет-гігантівконвекція в їхніх надрах приводить до помітного потоку тепла з надр,перевершує потік, одержуваний ним від Сонця. Венера, Земля і Марсволодіють атмосферами, що складаються з газів, що виділилися з їхніх надр. Упланет-гігантів атмосфери являють собою безпосереднє продовженняїхніх надр: ці планети не мають твердої чи рідкої поверхні. Призануренні всередину атмосферні гази пості пінно переходять в конденсованастан. Дев'яту планету - Плутон, мабуть, не можна віднести ні дооднієї з двох груп. За хімічним складом він близький до групи планет -гігантів, а за розмірами до земної групи. Ядра комет за своїм хімічнимскладу споріднені планет - гігантам: вони складаються з водяного льоду ільодів різних газів з домішкою кам'янистих речовин. Майже всі маліпланети за свого сучасного складу відносяться до кам'янистих планетземної групи. Порівняно недавно відкритий Хірон, що рухається в основномуміж орбітами Сатурна і Урана, ймовірно, подібний крижаним ядер комет іневеликим супутників далеких від Сонця планет. Уламки малих планет,що утворюються при їхньому зіткненні один з одним, іноді випадають на Землю увигляді метеоритів. У малих планет, саме внаслідок їхніх малих розмірів, надрапідігрівалися значно менше, ніж у планет земної групи, і тому їхречовина часто зазнало лише невеликі зміни з часу їхосвіти. Виміри віку метеоритів (за вмістом радіоактивнихелементів і продуктів їхнього розпаду) показали, що вони, а отже вся
Сонячна система існує близько 5 мільярдів років. Цей вік Сонячноїсистеми знаходиться в згоді з вимірами найдавніших земних і місячнихзразків.

Один з центральних питань, пов'язаних з вивченням нашої планетноїсистеми, - проблема її походження. Як виникла сім'я небесних тіл,обертаються навколо Сонця? Відповідь на це питання має не тільки важливеприродничо, а й світоглядне, філософське значення. НаПротягом століть вчені намагалися з'ясувати минуле, сьогодення і майбутнє
Всесвіту. Нерідко їх подання були в тій чи іншій мірі пов'язані зпануючими релігійними переконаннями. Але ще в глибоку давнинузародилася думка, що світ не був створений ніким з богів. Він завждиіснував і буде існувати. Одні світи виникають, розвиваються, інші
- Руйнуються і вмирають. Земля, як і інші світи, сформувалася ввнаслідок природних причин.

Однак такі геніальні здогадки настільки випереджали епоху, що немогли бути сприйняті сучасниками. У суперечці про шляхи походження ірозвитку Землі і планет зіткнулися два прямо протилежних інепримиренних судження про те, що лежить в основі світобудови - дух чи вічноіснуюча матерія? Створений чи світ богом, чи він існує вічно?

На відміну від ідеалістів, які стверджують первинність духу і вважають світпродуктом творіння бога, матеріалісти визнають первинність матерії.
Підтверджуючи свої висновки практикою досліджень і спостережень, грунтуючись наповсякденному досвіді, матеріалісти доводять, що всі небесні тіла, у томучислі Земля і планети, могли виникнути лише з інших форм матерії, тоТобто, сформувалися природним шляхом. У наш час всі скільки-небудьзначні космогонічні гіпотези є послідовноматеріалістичними.

Відповідно до сучасних уявлень, планети Сонячної системиутворилися з холодного газопилового хмари, що оточував Сонце мільярдироків тому. Найбільш послідовно така точка зору проведена в роботахрадянського вченого академіка О.Ю. Шмідта.

В основі теорії О. Ю. Шмідта лежить думка про утворення планет шляхомоб'єднання твердих тіл і пилових часток. Виникла близько Сонцягазопилової хмара спочатку складалося на 98% з водню й гелію. Рештаелементи конденсувався в пилові частки. Однак безладний рухгазу в хмарі швидко припинилося: воно змінилося спокійним зверненнямхмари навколо Сонця. [2]

Пилові частки сконцентрувалися в центральній площині, утворившишар підвищеної щільності. Коли щільність шару досягла деякого
«Критичного« значення, його власне тяжіння стало «суперничати» зтяжінням Сонця. Шар пилу виявився нестійким і розпався на окреміпилові згустки. Стикаючись один з одним, вони утворили безлічсуцільних щільних тел. Найбільш великі з них придбали майже круговіорбіти і в своєму зростанні почали обганяти інші тіла, ставши потенційнимизародками майбутніх планет. Як більш масивні тіла, новоутворенняприєднали до себе, що залишився речовина газопилового хмари. Зрештоюсформувалося дев'ять великих планет, рух яких по орбітах залишаєтьсястійким протягом мільярдів років.

Таким чином, майже кругові орбіти планет були результатомосредненія орбіт тіл, що об'єдналися в планети. Поділ планет на двігрупи пов'язане з тим, що в далеких від Сонця частинах хмари температурабула низькою і всі речовини, крім водню й гелію, утворили твердічастинки. Серед них переважали метан, аміак і вода, що визначили склад
Урана і Нептуна. У складі найбільш масивних планет - Юпітера й Сатурна,крім того, виявилося значна кількість газів. В області планетземної групи температура була значно вище, і всі летючі речовини (втому числі метан і аміак) залишилися в газоподібному стані і,отже, до складу планет не увійшли. Планети цієї групи сформувалисяв основному з силікатів і металів.

Наукова теорія походження Сонячної системи підтверджуєтьсячисленними спостереженнями. Проте зараз ще не можна сказати, що процесутворення планет досконально вивчений.

Зірки та їх еволюція.

Зірки-гарячі гіганти, що випромінюють велику кількістьультрафіолетових квантів, іонізують навколо себе міжзоряний водень взначною області. Розмір зони іонізації в дуже великому ступенізалежить від температури і світності зірки. Поза зон іонізації майже весьводень знаходиться в нейтральному стані.

Зірки, за рідкісним винятком, спостерігаються як "точкові" джерелавипромінювання. Це означає, що їх кутові розміри дуже малі. Навіть увеликі телескопи не можна побачити зірки у вигляді "реальних" дисків.
Підкреслюю слово "реальних", так як завдяки чисто інструментальнимефектів, а головним чином неспокійно атмосфери, в фокальній площинітелескопів виходить "помилкове" зображення зірки у вигляді диска. Кутовірозміри цього диску рідко бувають менше однієї секунди дуги, тим часом якнавіть для найближчих зірок вони повинні бути менше однієї сотої долі секундидуги.

Отже, зірка навіть у найбільший телескоп не може бути, як кажутьастрономи, "дозволено". Це означає, що ми можемо вимірювати тільки потокивипромінювання від зірок у різних спектральних ділянках. Мірою величини потокує зоряна величина.

Виключно багату інформацію дає вивчення спектрів зірок. Вжедавно спектри переважної більшості зірок розділені на класи.
Послідовність спектральних класів позначається літерами O, B, A, F, G,
K, M. Існуюча система класифікації зоряних спектрів настільки точна,що дозволяє визначити спектр з точністю до однієї десятої класу.
Наприклад, частина послідовності зоряних спектрів між класами B і Апозначається як В0, В1. . . В9, А0 і так далі. Спектр зірок у першунаближенні схожий на спектр випромінюючого "чорного" тіла з деякоютемпературою Т. Ці температури плавно змінюються від 40-50 тисяч градусів узірок спектрального класу Про до 3000 градусів у зірок спектрального класу
М. Відповідно до цього основна частина випромінювання зірок спектральнихкласів О і В приходиться на ультрафіолетовий частину спектру, недоступнудля спостереження з поверхні землі. Однак в останні десятиліття булизапущені спеціалізовані штучні супутники землі; на їх борту буливстановлені телескопи, за допомогою яких виявилося можливим дослідити іультрафіолетове випромінювання.

Характерною особливістю зоряних спектрів є ще наявність у нихвеличезної кількості ліній поглинання, що належать різним елементам.
Тонкий аналіз цих ліній дозволив отримати особливо цінну інформацію проприроді зовнішніх шарів зірок.

Хімічний склад зовнішніх шарів зірок, звідки до нас "безпосередньо"приходить їх випромінювання, що характеризується повним переважанням водню. Надругому місці знаходиться гелій, а велика кількість інших елементів доситьневелика. Приблизно га кожні десять тисяч атомів водню приходитьсятисячі атомів гелію, близько 10 атомів кисню, трохи менше вуглецю іазоту і всього лише один атом заліза. Велика кількість інших елементів абсолютномізерно. Без перебільшення можна сказати, що зовнішні шари зірок - цегігантські воднево-гелієві плазми з невеликою домішкою більш важкихелементів.

Хорошим індикатором температури зовнішніх шарів зірки є їїколір. Гарячі зірки спектральних класів О і В мають блакитний колір; зірки,схожі з нашим Сонцем (спектральний клас якого G2), представляютьсяжовтими, зірки ж спектральних класів К і М - червоні. У астрофізиціє ретельно розроблена і цілком об'єктивна система кольорів. Воназаснована на порівнянні спостережуваних зоряних величин, отриманих черезрізні суворо еталонірованние світлофільтри. Кількісно колір зірокхарактеризується різницею двох величин, отриманих через два фільтри, одинз яких пропускає переважно сині промені ( "В"), а інший маєкриву спектральної чутливості, схожу з людським оком ( "V").
Техніка вимірів кольору зірок настільки висока, що з вимірювання значенням
BV можна визначити спектр зірки з точністю до підкласу. Для слабкихзірок аналіз квітів - єдина можливість їх спектральноїкласифікації.

Знання спектрального класу або кольору зірки відразу ж дає температуруїї поверхні. Так як зірки випромінюють приблизно як абсолютно чорнітіла відповідної температури, то потужність, випромінювання одиницею їхповерхні, визначається із закону Стефана Больцмана:

- постійна Больцмана

Потужність випромінювання всій поверхні зірки, або її світність,очевидно буде дорівнює

(*), де R - радіус зорі. Таким чином, для визначеннярадіуса зірки треба знати її світність і температуру поверхні.

Нам залишається визначити ще одну, чи не найважливішухарактеристику зірки - її масу. Треба сказати, що це зробити не так топросто. А головне існує не так вже й багато зірок, для яких єнадійні визначення їх мас. Останні найлегше визначити, якщо зіркиутворюють подвійну систему, для якої велика піввісь орбіти а і періодзвернення Р відомі. У цьому випадку маси визначаються із третього закону
Кеплера, який може бути записана в наступному вигляді:

, тут М1 і М2 - маси компонент системи, G - постійна взаконі всесвітнього тяжіння Ньютона. Рівняння дає суму мас компонентсистеми. Якщо до того ж відомо ставлення орбітальних швидкостей, то їхмаси можна визначити окремо. До жалю, тільки для порівняноневеликої кількості подвійних систем можна таким чином визначити масукожної з зірок.

Власне кажучи, астрономія не мала і не має в своєму розпорядженні вданий час методом прямого і незалежного визначення маси (тобтощо не входить до складу кратних систем) ізольованою зірки. І це доситьсерйозний недолік нашої науки про Всесвіт. Якщо б такий методіснував, прогрес наших знань був би значно швидшим. Утакій ситуації астрономи мовчазно приймаю, що зірки з однаковоюсвітність і кольором мають однакові маси. Останні ж визначаютьсятільки для подвійних систем. Твердження, що поодинока зірка з тією жсвітність і кольором має таку ж масу, як і її "сестра", що входить доскладу подвійної системи, завжди слід приймати з певною обережністю.

Отже, сучасна астрономія має у своєму розпорядженні методами визначення основнихзоряних характеристик: світності, поверхневої температури (кольору),радіусу, хімічного складу і маси. Виникає важливе питання: чи єці характеристики незалежними? Виявляється, немає. Насамперед маєтьсяфункціональна залежність, що зв'язує радіус зірки, її болометріческуюсвітність і поверхневу температуру. Ця залежність представляєтьсяпростою формулою (*) і є тривіальний. Поряд з цим, проте, давновже була виявлена залежність між світність зірок і їх спектральнимкласом (або, що фактично одне і те ж, - кольором). Цю залежністьемпірично встановили (незалежно) на великому статистичному матеріалі щена початку нашого століття видатні астрономи датчанин Герцшпрунга іамериканець Рассел.

Перша стадія життя зірки подібна до сонячної - в ній домінуютьреакції водневого циклу. Тампература зірки визначається її масою іступенем гравітаційного стиснення, якому протистоїть головним чиномсвітлове тиск. Зірка утворює відносно стійку коливальнусистему, її періодичні слабкі стиснення і розширення визначають зоряніцикли. У міру вигорання водню в центрі зірки, її гелієвої ядроостигає, а зона протікання реакції синтезу переміщається на периферії.зірка «розбухає», поглащая планети її системи, і остигає, перетворюючись начервоного гіганта.

Подальше стиснення гелієвого ядра піднімає його температуру дозапалювання реакцій гелієвого циклу. Воднева оболонка поступоворозсіюється, утворюючи зоряну туманність, а сильно стиснуте ядро розжарюєтьсядо високих температур, що відповідають свіченню біло-блакитним світлом ( «білийкарлик »). в міру вигоряння палива зірка згасає, перетворюючись насталого «чорного карлика» - характерний підсумок еволюції більшості зірокз масою, порядку сонячної.

Більш масивні зірки на етапі перетворення на білого карлика втрачаютьводневу оболонку в результаті потужного вибуху, що супроводжуєтьсябагаторазовим збільшенням світності ( «понад-нові зірки»). Після вигорянняїх ядер сил тиску в плазмі виявляється недостатнім для компенсаціїгравітаційних сил. В результаті ущільнення речовини електрони
«Вдавлюються» в протони з утворенням нейтральних частинок. Виникаєнейтронна зірка - дуже компактне (радіус в кілька кілометрів) імасивне освіту, що обертається з фантастично високою для космічнихоб'єктів швидкістю: близько одного обороту в секунду. Обертове разом зізіркою його магнітне поле посилає у простір вузьконаправлений проміньелектромагнітного (часто-рентгенівського) випромінювання, діючи подібномаяка. Джерела потужного періодичного випромінювання, відкриті врадіоастрономії, отримали назву пульсарів. [3]

Зірки з масою, що перевищує масу Сонця більш, ніж у два рази,мають настільки сильним гравітаційним полем, що на стадії нейтронноїзорі його стиснення на зупиняється. В результаті подальшогонеобмеженого стиснення - гравітаційного колапсу зірка зменшується дотаких розмірів, що швидкість, необхідна для догляду тіла з її поверхніна нескінченність перевищує граничну (швидкість світла). При цьому жоднетіло (навіть світло) не може покинуть безперервно стискуваної зірку,що представляє собою «чорну дірку», розмірами всього в декілька колометров.
Існування чорних дір допускають рівняння загальної теорії відносності.
В галузі чорної діри простір-час сильно деформовані.

Астрономічні спостереження ускладнені, оскільки такі об'єкти невипромінюють світло. Проте виявлені зірки, що роблять рух, характернедля компонент подвійних зірок, хоча парної зірки не спостерігається. Вельмиймовірно, що її роль грає чорна діра або не випромінює нейтронназірка.

Поміпо перерахованих виявлено низку астрофізичних об'єктів, властивостіяких не вкладаються у наведені схеми - квазари. Спостережуване їхвипромінювання аналогічно Пульсарні, але дуже сильно зміщена на червонуобласть. Величина червоного зсуву вказує на те, що квазари знаходятьсятак далеко, що їх спостерігається яскравість відповідає випромінювання,перевершує за інтенсивністю випромінювання галактичного скупчення. У той жечас наявність швидких змін інтенсивності ставить питання про механізмузгодження випромінювання елементами системи, розміри якої повинніскладати тисячі світлових років.

Загальне уявлення про галактиках та їх вивчення.

У другій половині 18 століття англійський астроном Вільям Гершельробив у різних областях неба підрахунки зірок, які спостерігаються в полі зоруйого телескопа. Виявилося, що на небі можна намітити велике коло,розсікаючий все небо на дві частини і що володіє тим властивістю, що принаближенні до нього з будь-якого боку число зірок, видимих в полі зорутелескопа, неухильно зростає і на самому колі стає невеликим. Якраз уздовж цього кола, що отримав назву галактичного екватора,стелиться Чумацький Шлях, що оперізує небо трохи світиться смуга,утворена сяйвом слабких далеких зірок. Гершель правильно поясниввиявлене ним явище тим, що спостерігаються нами зірки утворюютьгігантську зоряну систему, яка сплюснута до галактичної екватора.

І все-таки, хоча слідом за Гершелем дослідженням будови нашоїзоряної системи-Галактики займалися відомі астрономи-В. Струве,
Каптейн та інші, саме уявлення л існування Галактики яквідокремленої зоряної системи було до тих пір, поки не були виявленіоб'єкти, що перебувають поза Галактики. Це відбулося тільки в 20 роки нашогостоліття, коли з'ясувалося, що спиралеподібні і деякі інші туманностіє гігантськими зоряними системами, що знаходяться на величезнихвідстанях від нас і порівнянними за будовою і розмірами з нашою Галактикою.

З'ясувалося, що існує безліч інших зоряних систем -галактик, досить різноманітних за формою і за складом, причому серед нихє галактики, дуже схожі на нашу. Це обставина виявиласядуже важливим. Наше становище всередині Галактики, з одного боку, полегшуєїї дослідження, а з іншого боку-ускладнює, тому що для вивчення будовисистеми вигідніше її розглядати не зсередини, а з боку.

Форма Галактики нагадує круглий сильно стислий диск. Як і диск,
Галактика має площину симетрії, що розділяє її на дві рівні частини івісь симетрії, що проходить через центр системи і перпендикулярну доплощин симетрії. Але у кожного диска є точно змалювалиповерхню-кордон. У нашої зоряної системи такої чітко окресленоїкордону немає, також як немає чіткої верхньої межі у атмосфери Землі. У
Галактиці зірки розташовуються тим тісніше, ніж ближче це місце доплощини симетрії Галактики і чим ближче воно до її площини симетрії.
Найбільша зоряна щільність в самому центрі Галактики. Тут на коженкубічний парсек доводиться кілька тисяч зірок, тобто у центральнихобластях Галактики зоряна щільність у багато разів більше, ніж уоколицях Сонця. При видаленні від площини і осі симетрії зорянащільність зменшується, при чому при видаленні від площини симетрії вона зменшуєтьсязначно швидше. З цього якби ми домовилися вважати кордоном
Галактики ті місця, де зоряна щільність вже дуже мала і становить однузірку на 100 пс, то окреслене цією межею тіло було б сильно стиснутимкруглим диском. Якщо кордоном вважати область, де зоряна щільність щеменше і становить одну зірку на 10 000 пс, то знову окресленої кордономтіло буде диском приблизно тієї ж форми, але тільки великих розмірів. Зацього не можна цілком виразно говорити про розміри Галактики. Якщо все -таки межами нашої зоряної системи вважати місця, де одна зіркаприпадає на 1 000 пс простору, то діаметр Галактики приблизнодорівнює 30 000 пс, а її товщі 2 500 пс. Таким чином, Галактика -дійсно сильно стисла система: її діаметр в 12 разів більше товщини.

Кількість зірок у Галактиці величезне. За сучасними даними воноперевершує сто мільярдів, тобто приблизно в 25 разів перевершує числожителів нашої планети.

Всі Галактики поділяються на три основних види:

1) еліптичні, що позначаються Е;

2) спіральні, що позначаються S;

3) неправильні, що позначаються J [4]

Еліптичні галактики зовні невиразний самий тип Галактик.
Вони мають вигляд гладких еліпсів або кіл з поступовим зменшенням яскравостівід центру до периферії. Еліптичні галактики складаються з другого типунаселення. Вони побудовані з зірок червоних і жовтих гігантів, червоних іжовтих карликів і певної кількості білих зірок не дуже високоюсвітності. Відсутні біло-блакитні надгіганти і гіганти, угрупованняяких можна було б спостерігати у вигляді яскравих згустків, що додаютьструктурістость системі. Ні пилової матерії, що в тих Галактиках, девона є, створює темні смуги, що відтіняють форму зоряної системи.
Тому зовні еліптичні галактики відрізняються один від одного в основномуоднією рисою-більшим чи меншим стиском.

Як з'ясувалося, дуже сильно стиснутих еліптичних галактик немає,показником стиснення 8, 9 та 10 не зустрічаються. Найбільш стислі еліптичнігалактики - це-Е 7. У деяких показники стиснення 0. Такі галактикипрактично не стиснуті.

Еліптичні галактики в скупчення галактик-це гігантськігалактики, у той час як еліптичні галактики поза скупчень-цекарлики в світі галактик.

Галактики-один із самих мальовничих видів галактик у
Всесвіту. Галактики являють собою приклад динамічності форми. Їхгарні гілки, що виходять з центрального ядра і як би втрачають обрисиза межами галактики, вказують на потужний, стрімкий рух.
Вражає також різноманіття форм і малюнків спіральних гілок.

Ядра у таких галактик завжди великі, зазвичай складають близькополовини контрольованого розміру самої галактики.

Як правило, у галактики є дві спіральні гілки, що беруть початокв протилежних точках ядра, розвиваються подібним симетричним чином івтрачаються в протилежних областях периферії галактики.

Доведено, що сильно стисла зоряна система в ході еволюції не можестати слабо стислій. Неможливий і протилежний перехід. Значить,еліптичні галактики не можуть перетворюватися в спіральні, а спіральні веліптичні. Ці два типи являють собою різні еволюційні шляхи,викликані різним стиском систем. А різне стиснення обумовленорізною кількістю обертання систем. Ті галактики, які приформуванні отримали достатню кількість обертання, взяли сильностислу форму, в них розвинулися спіральні гілки. Галактики, матерія якихпісля формування мала меншу кількість обертання, виявилися меншстисненими та еволюціонують у вигляді еліптичних галактик.

Зустрічається велика кількість галактик неправильної форми, без будь-якоїзагальної закономірності структурної будови.

Неправильна форма у галактики може бути в наслідок того, що вонане встигла прийняти правильної форми через малу щільності в ній матерії абоз-за молодого віку. Є й інша версія: галактика може статинеправильної в наслідок спотворення форми в результаті взаємодії зінший галактикою.

Обидва таких випадки зустрічаються серед неправильних галактик, може бути,з цим пов'язано розподіл неправильних галактик на два підтипи.

Підтип J1 характеризується порівняно високою поверхневою яскравістюі складністю неправильної структури. Французький астроном Вокулер вдеяких галактиках цього підтипу виявив ознаки зруйнованоїспіральної структури. Крім того, Вокулер зауважив, що галактики цьогопідтипу часто зустрічаються парами. Існування одиночних галактик так самоможливо. Пояснюється це тим, що зустріч з іншого галактикою могла матимісце в минулому, тепер галактики розійшлися, але для того, щоб прийнятизнову правильну форму їм потрібно тривалий час.

Другий підтип J 2 відрізняється дуже низькою поверхневою яскравістю. Цяриса виділяє їх серед галактик всіх інших типів. Галактики цього підтипувідрізняються також відсутністю яскраво вираженої структурності.

Якщо галактика має дуже низьку поверхневу яскравість при звичайнихлінійних розмірах, то це означає, що в ній дуже мала зорянащільність, і, отже, дуже мала щільність матерії.

Обертове рідке тіло під дією внутрішніх сил в рівноважномустані приймає форму еліпсоїда. У загальній теорії цього завданнядоводиться, що при певних станах між густиною рідини ікутовою швидкістю обертання еліпсоїд може бути і стислим еліпсоїдомобертання і витягнутим тривісні еліпсоїдом, що нагадує сигару або навітьголку.

Довгий час дослідники галактик припускали, що обертаютьсязоряні системи, прийшовши в рівновагу, повинні обов'язково прийняти формустисненого еліпсоїда обертання. Однак в 1956 р. К.Ф. Огородников, спеціальнорозглянувши питання про застосованості теорії фігур рівноваги рідких тіл дозоряним системам, прийшов до висновку, що серед зоряних систем можуть бути ітакі, які прийняли форму витягнутого тривісного еліпсоїда.

Також Огородников наводить приклади галактик, які, ймовірно маютьформу витягнутих тривісних еліпсоїдів-сигар, а не є дисками,спостерігаються з ребра.

Для таких галактик характерна відсутність ядра-потовщення,що спостерігається в центральній частині.

Саме Огородников назвав ці галактики голкоподібні.

Галактики досить часто зустрічаються у вигляді пар, але набагато важчез'ясувати, чи є яка спостерігається пара фізично подвійний галактикою чи цетільки оптична пара. У подвійний галактики рух одного компонента поорбіті навколо іншого настільки повільно, що його неможливо помітити навітьпісля багаторічних спостережень.

Каталог подвійних галактик був складений шведським астрономом
Хольмбером. Він виділив всі пари галактик, у яких взаємне відстанькомпонентів не більше, ніж у два рази перевищує суму їх діаметрів.

У каталозі виявилося 695 подвійних галактик. Переважна більшість зних фізично подвійні галактики. Але про кожній парі окремо можна сказати:ймовірно, що це фізично подвійна галактика.

Пару галактик можна назвати фізично подвійний в трьох випадках:

1) Якщо компоненти мають спільне походження;

2) Якщо компоненти динамічно пов'язані, тобто Сума кінетичної іпотенційної енергії компонентів негативна;

3) Якщо компоненти розташовані в просторі близько один до одного.

Компоненти фізично подвійний галактики знаходяться практично наоднаковій відстані від нас. Тому променеві швидкості, викликанірозширенням простору, у них однакові.

3. Поняття Метагалактика.

Поняття «Метагалактика» не є цілком зрозумілим. Воно сформувалосяна підставі аналогії з зірками. Спостереження показують, що галактики,немов зорі, групуються в розсіяні й кульові скупчення, такожоб'єднуються в групи-скупчення різної чисельності.

Однак для зірок відомі об'єднання більш високого порядку-зірковісистеми (галактики), характерні більшою автономністю, тобто
Незалежністю від впливу інших тіл, і більшої замкнутістю, ніж узоряних скупчень. Зокрема, всі зірки, які можуть спостерігатисяпростим оком у телескопи, образуются зоряну систему-нашу Галактику,налічує близько 100млд. Членів. У разі галактик аналогічні системибільш високого порядку безпосередньо не спостерігаються.

Проте є деякі підстави припускати, що такасистема, Метагалактика, існує, що вона відносно автономна іє об'єднанням галактик приблизно такого порядку, яким для зірокнашої системи є Галактика.

Слід припустити існування й інших Метагалактика.

Реальність Метагалактика буде доведена, якщо вдається якосьвизначити її межі і виділити спостережувані об'єкти, які не належать їй.

У зв'язку з гіпотетичність уявлень про Метагалактика як проавтономної гігантської системи галактик, що включає всі спостережуванігалактики, і їх скупчення, термін «Метагалактика» став частіше застосовуватисядля полегшення оглядає, (за допомогою всіх існуючих засобівспостереження) частини Всесвіту.

Розподіл зірок на небі вперше став вивчати В. Гершель наприкінці 18століття. Результатом було фундаментальне відкриття соціально-економічного життя концентрації зірокі галактичної площині.

Приблизно через півтора століття настав час вивчитирозподіл по небу галактик. Зробив це Хабло.

Галактики за блиском в середньому значно поступаються зіркам. Зірки до
6-й видимої величини на всьому небі кілька тисяч, а галактики до 6 - титільки чотири. Зірок до 13 близько трьох млн., а галактики близько семисот.
Тільки тоді, коли розглядаються дуже слабкі об'єкти, число галактикстає великим і починає наближатися до числа зірок тієї ж величини.

Щоб мати достатню кількість підраховуємо галактик, потрібновикористовувати великі інструменти здатні вловити блиск слабких об'єктів.
Але при цьому виникає додаткова складність, пов'язана з тим, що слабкігалактики і слабкі зірки не так помітно відрізняються один від одного, якяскраві зірки від яскравих галактик. Слабкі галактики мають дуже маленьківидимі розміри і їх легко при підрахунках прийняти за зірки.

Хабло використав 2,5 - метровий телескоп обсерваторії Маунт Вілсон в
Каліфорнії, що вступив в 20 - ті роки ХХ століття до ладу, і виконав підрахункигалактик до 20 - й видимої зоряної величини в 1283 маленьких майданчиках,розподілених по всьому небу. У результаті, число галактик в майданчиках
Хабло виявлялося тим менше, чим ближче була розташована майданчик до
Чумацького Шляху. Біля самого галактичного екватора в смузі товщиною в 20, галактики, за окремими винятками, зовсім не спостерігається. Можнасказати, що площину Галактики є для галактики площиноюдеконцентрації, а зона у галактичного екватора зоною уникнення. [5]

Цілком очевидно, що інші зоряні системи, а їх мільйони, неможуть розташовуватися в просторі по зонному, що диктується певноїорієнтуванням площині симетрії нашої Галактики, яка сама єтільки однієї з багатьох зоряних систем. Хабло було ясно, що в даномувипадку спостерігається не істинне розподіл галактик у просторі, арозподіл і