Підручник з Природничих наук. 1 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

ЯКИМ БУДЕ НАШ ВСЕСВІТ У МАЙБУТНЬОМУ?

Фізичні теорії (загальна теорія відносності, квантова механіка тощо) разом з великим масивом спостережних астрономічних даних, математичним апаратом та можливостями комп’ютерної техніки дали змогу за неповні 100 років з’ясувати загальну картину народження й розвитку нашого Всесвіту. Ця картина не лише пояснює нинішню його будову, а й передбачає майбутнє Всесвіту. Щоправда, багато важливих моментів його еволюції ще й досі до кінця не з’ясовані.

Народження Всесвіту у вигляді стандартної космологічної моделі Великого Вибуху пояснює:

• наявність і структуру космічного мікрохвильового фону;

• великомасштабну структуру скупчень галактик;

• розподіл Гідрогену, Гелію, Літію, Оксигену в нашому Всесвіті;

• пришвидшене розширення Всесвіту.

На сучасному етапі вік Всесвіту становить 13,7 млрд років. Його складовими є: темна енергія (73 %), невидима темна матерія (23 %) допоки не з’ясованої природи й видима речовина (лише 4 %), яку можна реєструвати всіма можливими приладами, а також різні поля й випромінювання (мал. 9.10).

Мал. 9.10. Розподіл речовини, матерії та енергії в нашому Всесвіті згідно із сучасними уявленнями

Першу половину своєї історії Всесвіт розширювався з уповільненням. Коли вік Всесвіту становив 7—8 млрд р., кількість темної енергії досягла критичного значення — 33 % від усієї кількості енергії у Всесвіті, і темп розширення почав зростати. З плином часу в майбутньому густина матерії надалі зменшуватиметься, тоді як темної енергії зі сталою густиною ставатиме дедалі більше. Тому розширення Всесвіту з пришвидшенням триватиме й надалі.

Подальша еволюція Всесвіту залежить від природи темної енергії. Розрізняють закриті й відкриті космологічні моделі (мал. 9.11).

Мал. 9.11. Моделі еволюції Всесвіту

«Закрита» модель: припускають, що в майбутньому на зміну розширенню Всесвіту прийде стиснення його. З огляду на загальну масу Всесвіту, яка становить 1052 т, можна припустити, що приблизно через 30 млрд р. вона почне стискатися й через 50 млрд р. знову повернеться в сингулярний стан. Настане «Великий хруст», який згодом перейде у «Великий вибух». Повний цикл розширення і стиснення Всесвіту становить приблизно 100 млрд р. Тож Всесвіт можна уявити як грандіозну закриту систему, яка зазнає безліч еволюційних циклів. Під час переходу від одного циклу до іншого деякі загальні параметри Всесвіту (Метагалактики) можуть бути змінені, зокрема фундаментальні фізичні константи.

Зовсім інакше постає майбутнє Всесвіту у «відкритих» космологічних моделях, які, по суті, є сценаріями «теплової смерті» Всесвіту.

Варіант 1: пришвидшене розширення Всесвіту триватиме вічно. Відстані між скупченнями галактик ставатимуть чимраз більшими, порожнеча — дедалі глибшою й чорнішою. Зорі поступово витратять своє ядерне пальне, згаснуть і вже ніколи не засвітяться знову, бо газ, з якого вони утворюються, буде вичерпано. Залишаться тільки охололі колишні білі карлики, нейтронні зорі та чорні діри. Але й карлики, і нейтронні зорі також зникнуть, бо ті нейтрони та протони, з яких вони складаються, розпадуться. Приблизно через 10100 р. чорні діри «випаруються» та перетворяться у випромінювання. Отак у Всесвіті зникне будь-яка структура й організація, лише необмежено довго триватиме розширення сукупності фотонів, нейтрино та вкрай розрідженого газу з електронів і позитронів, які ще залишилися. Усі «життєві сили» такого Всесвіту поступово виснажаться й замруть. Нескінченний простір, холод і темрява — ось неминучий фінал такого Всесвіту.

Варіант 2: Прискорене розширення ставатиме дедалі швидшим, і розвиток Всесвіту відбуватиметься за сценарієм, який називають «Великим розривом». Необмежений ріст густини енергії спричинить катастрофічне зростання антигравітації, як наслідок — катастрофічне падіння гравітаційних сил і «розрив» об’єктів. Надскупчення розпадуться на окремі галактики, галактики — на окремі зорі, розірветься Сонячна система, далі планети, кожна молекула, кожний атом і навіть кожна елементарна частинка.

Проте, допоки фізичну природу темної енергії ще тільки з’ясовують, усе це лише гіпотези. Відомо лише, що темна енергія є та створює антигравітацію.

Якщо сум тебе поборе,

Глянь на мить у вічність ти.

Вийди в ніч, там небо — море,

В нім летять, горять світи.

Тільки мить — мільярд не стало,

Тільки мить — мільярд зросло,

Тут життя навік пропало,

Там вже знову розцвіло.

Скільки там світів згоріло!

Скільки згинуло сердець!

Скільки сонць загибель стріло!

Де початок? Де кінець?

Все летить. Життя — хвилина.

Так живи, поки живий.

Слухай мову солов’їну,

Радість, щастя, сонце пий.

Іван Коваленко. Якщо сум тебе поборе...

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

1. Яка речовина утворює в Галактиці туманності?

2. У Галактиці відомо кілька типів туманностей, не схожих між собою. Що спільного є в усіх цих туманностей?

3. Як називають групи зір, що пов’язані між собою взаємним тяжінням? Наведіть приклади таких груп.

4. Поясніть, чому складно досліджувати нашу галактику? Назвіть основні складові її будови.

5. Коротко опишіть місце розташування Сонячної системи в Галактиці.

6. До складу якого скупчення галактик належить Молочний Шлях? Які ще галактики входять до цього скупчення?

7. За якою ознакою Едвін Габбл розподілив галактики на типи? Поясніть, чим відмінні галактики різних типів.

8. На підставі яких спостережних результатів було відкрито закон Габбла? Сформулюйте його суть.

9. Як виявляє себе у Всесвіті темна матерія? Темна енергія?

10. Коротко опишіть великомасштабну структуру Всесвіту.

11. Опишіть можливі варіанти еволюції Всесвіту.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЕКТІВ

• Найвідоміші залишки Наднової

• Наша Галактика

• Космологічні моделі Всесвіту

• Історія відкриття квазарів

• З історії вивчення Галактики


buymeacoffee