Системная организация мегамира
Современное естествознание рассматривает мегамир (космос, Вселенную) как развивающуюся систему небесных тел: Метагалактики (видимая часть Вселенной), объединяющей миллиарды галактик (звездных систем), состоящих из звезд, планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд.
Космические расстояния огромны и исчисляются в световых годах – расстояниях, пройденных светом за год. Например, ближайшая к нам туманность и созвездие Андромеды находятся на расстоянии 1,8 млн. световых лет.
Космос в основном пуст. Видимое вещество во Вселенной представлено в плотном состоянии (космические тела) и диффузном (межзвездное пространство, газ, пыль). Радиотелескопы обнаружили в космосе десятки различных органических молекул, что дает основание для предположения о том, что необходимые для жизни вещества встречаются повсеместно и жизнь возможна не только на Земле. Межзвездный газ образует туманности: темные, отражательные, эмиссионные, планетарные, расширяющиеся. На современном этапе эволюции Вселенной плотное вещество находится преимущественно (97%) в звездном состоянии. В недрах звезд температура около 10 млн. градусов, и при очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии, благодаря чему водород превращается в гелий.
Звезды образуются в результате гравитационной конденсации межзвездного газа и пыли с образованием протозвезд. Плотность звезды при этом повышается в миллиарды раз, и любой малый вихрь в потоке первичного газа при коллапсе усиливается настолько, что центробежные силы превращают сжатый газ в звезду сферической формы.
Гравитация обеспечивает взаимное притяжение частиц до такой степени сжатия, что становится возможным ядерный синтез, в процессе которого водород превращается в гелий, достаточный для уравновешивания тепла, излучаемого поверхностью звезды. В центре горячей звезды происходит сжатие и возникновение термоядерных реакций, в результате этого протозвезда превращается в горячий голубой гигант.
Следующая фаза развития звезды – превращение ее в красного гиганта. Под воздействием сил сжатия ядра, с одной стороны, и электромагнитного отталкивания верхних слоев – с другой, звезда «разбухает». Верхние слои гиганта отодвинуты от ядра, температура поверхности уменьшается, и цвет в спектре становится красным, отсюда название такой звезды.
Звезда, от которой отделяется наружная оболочка, превращается в белого карлика, далее происходит рождение новой звезды. Белые карлики, в которых весь водород выгорел и ядерные реакции прекратились, переходят в невидимых черных карликов, которые представляют собой заключительный этап развития звезд. Так заканчивает свое существование большинство звезд.
Другой путь эволюции звезд, масса которых находится в пределах 1,2–2,5 солнечных масс, – это образование нейтронных звезд. Нейтронная звезда, сильнейшим образом намагниченная, быстро вращается, причем ее магнитная ось не совпадает с осью вращения. Период вращения пульсаров – нейтронных звезд – постепенно возрастает, они обнаруживаются по импульсному радиоизлучению в диапазоне метровых и сантиметровых волн.
У звезд, превышающих 2,5 массы Солнца, перепад газового давления не сможет противостоять силе притяжения, такая звезда начинает с огромной скоростью сжиматься, уплотняясь. Она будет раздавлена собственным весом за несколько секунд и может превратиться в сверхплотную «точку». Это явление получило название «гравитационный коллапс», а сверхплотный объект – «черная дыра».