Научно-астрономическая конференция

зачем изучать астрономию?

Добрый День уважаемые учащиеся и гости нашей конференции.

Сегодня В условиях реформирования отечественной школы  и профессионального образования в направлении усиления ее научного потенциала, обсудим актуальные вопросы и проблемы современной науки – Астрофизики и Астрономии, постараемся Вас убедить в том что эта наука является не менее важной, чем математика, физика, русский язык, история и другие , приведем ряд научных исследований.

Помощь в проведении научно-астрономической конференции оказывает наш 10 А класс.

Мы собрали несколько небанальных астрономических фактов, которые еще раз доказывают, насколько важно изучать Вселенную.

Космос.  

1. Каждый из нас —  немножко звезда.

 Известно, что количество атомов в вашем теле огромно —  около 10²⁸. Половина из них — атомы водорода, а все остальные, от лития до урана, возникли внутри звёзд, и были выброшены во Вселенную, после чего, через миллиарды лет, собрались внутри нас.

То есть эволюция звёзд, и возникновение новых химических элементов в ядерных топках звёзд были предварительным условием для возникновения жизни. Не потому ли нас так манит звездное небо над головой?

Ближайшая к Земле звездная система — Альфа Центавра. Она привлекает внимание астрономов уже долгое время.

В этой системе не одна звезда, а сразу три. Самая маленькая из них —

α Центавра C.

Оказалось, что около нее есть потенциально обитаемая экзопланета,  планета, расположенная за пределами Солнечной системы, примерно на том же расстоянии что и Земля от Солнца,  пригодная для жизни

С момента открытия экзопланеты в 1992 году, астрономы обнаружили уже более 1000 таких объектов. Вполне понятно желание ученых вести за ними наблюдение, ведь на этих планетах может существовать жизнь. Как нам известно основой любой жизни является соединение Н₂О.

Некоторые специалисты предполагают, что на экзопланете Йо-Йо времена года сменяются, как в фильме «Игра престолов»: суровая зима длится 10 лет, а тепло всего 2 года.

Пока это лишь догадки — наблюдать за экзопланетами чрезвычайно сложно. Недавно при помощи телескопа «Хаббл» астрономы увидели звезду, рядом с которой периодически выбрасываются огромные шары плазмы с огромной скоростью в 190 000 км/ч. Звездная пушка стреляет каждые 8,5 лет (по земным меркам). Этот процесс продолжается минимум 400 лет.

Шары плазмы стали загадкой для астрономов, поскольку исходный материал не может выбрасываться наблюдаемой звездой, V Hydrae. Эта звезда — умирающий красный гигант, который расположен в 1200 световых лет от Земли.

Если кто то не знает 1 световой год составляет примерно 10 триллионов км (9*10¹²км)

Астрономы предположили, что источник шаров — невидимая с Земли звезда, которая находится рядом с красным гигантом.

2. Темная материя

Тёмная материя в астрономии и космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Вывод о существовании тёмной материи сделан на основании многочисленных, согласующихся друг с другом, но косвенных признаков поведения астрофизических объектов и по создаваемым ими гравитационным эффектам.

Темную материю открыла женщина Вера Рубин, американский астроном, еще будучи студенткой университета она занялась законами движения галактик. Вера Рубин искала общую ось или центр движения галактик — или доказательство того, что галактики движутся хаотично и  независимо друг от друга. Искала… а нашла темную материю. Это случилось в 70-е годы XX века.

А теперь уже известно, что темная материя составляет до 84% от всего вещества во Вселенной. Она влияет на движение скоплений галактик относительно друг друга, и дает фундаментальные знания о происхождении черных дыр во Вселенной.

Итак, мы начинаем! Прошу поприветствовать 10 класс

Космос. Он таит в себе много загадок.

Каждый растущий человек обязательно задается вопросом: что такое Вселенная и что такое Космос? Может, это синонимы?

Вселенная ― это весь окружающий нас мир, население Космоса. Это привычная для нас биосфера Земли ― люди, растения и животные, невидимые для наших глаз вирусы и бактерии. Это мир астрономии и космических полетов ― Земля и другие планеты, Солнце, звезды Млечного пути и другие галактики.

Что такое Космос? Человеку трудно найти слова, чтобы рассказать про Космос. Мне нравится одна старинная восточная притча. Маленькая рыбка спросила морскую королеву: «Я постоянно слышу о море, но что такое море, где оно ― я не знаю». Королева ответила ей: «Море вне и внутри тебя. Мы появляемся из моря, живем и после смерти растворяемся в нём. Море подобно Космосу».

Некоторые учёные считают, что Космос ― это бесконечное пространство, вакуум, пустота, Ничто. Эти учёные предполагают, что Вселенная возникла из пустоты Космоса в результате большого вакуумного взрыва. После взрыва образовалось газовое облако. Из газа постепенно образовались звезды, планеты, галактики. Галактики удаляются друг от друга, а Вселенная постоянно расширяется. Эта теория возникновения Вселенной из Ничего и её расширения получила название Теории Большого взрыва.

Я думаю, что пустота не может взрываться сама по себе, и из пустоты ничего возникнуть не может. Теория Большого взрыва описывает всего лишь эпизод из жизни Вселенной. Эта теория никак не объясняет, что такое жизнь в Космосе. Современные научные исследования подтверждают, что Вселенная существует и развивается на других принципах. Мне нравится другая теория ― Теория пульсирующей Вселенной.

Согласно этой теории, Космос ― это Абсолют, таинственное Ничто. Космос существует вечно. В Космосе есть Жизнь. Жизнь ― это взаимодействие Информации, Энергии и Субстанции. Они связаны между собой и преобразуются друг в друга. В Космосе происходит постоянная и вечная пульсация Жизни. В Космосе бесчисленное множество Вселенных, и наша ― лишь одна из них. Каждая Вселенная пульсирует: рождается, живет и умирает, как и всё живое в Космосе. Наша планета Земля ― тоже живой организм. Живое многослойно, объединяется в общины или сложные системы ― живые организмы. Любой живой организм является частью общин или других, более сложных организмов. Для живого организма существует время жизни, размеры, структура, иерархия подчинения, вероятность и многое другое, что определяет многообразие форм космической жизни.

Слайд № 2,3,4,5 ВВОДНАЯ ЧАСТЬ УРОКА

СЛАЙД № 6,7,8 ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ

СЛАЙД № 9,10,11,12,13,14,15, 16,17 Мир В Котором мы живем

Слайд № 18-27 галактика млечный путь

Слайд № 28 - _______ ЭКЗОПЛАНЕТЫ

Идея, что жизнь может существовать и вне Земли, возникла очень давно.

Живые организмы всегда нуждаются в источнике энергии. Кроме того должны выполняться ряд других условий: геофизических, геохимических и астрофизических. В программе развития астробиологии НАСА признаки жизнепригодности планет определены так: большие водоёмы и условия, способствующие синтезу сложных органических веществ, а также наличие источника энергии для поддержания метаболизма.

Оценки жизнепригодности планеты делают на основе её химического состава и физических характеристик (в том числе характеристик её атмосферы) и особенностей орбиты. По этим данным можно сделать выводы о том, какие химические реакции на рассматриваемой планете возможны. Кроме того, жизнепригодность планеты зависит от свойств звезды, вокруг которой она обращается. Звезда должна иметь стабильную светимость в течение достаточно долгого периода времени, достаточного для возникновения и эволюции жизни, не быть сильнопеременной и содержать достаточно много тяжёлых элементов (что даёт возможность формирования землеподобных планет). Важнейший объект изучения астробиологии — скальные планеты и луны, поскольку там возможна жизнь на основе углерода. Но не исключено и существование жизни с совсем другой биохимией, возможной и на других небесных телах, стало возможным находить экзопланеты (PSR 1257+12 — первая найденная экзопланета, (обнаружена в 1991 году), и с тех пор количество известных экзопланет постоянно растёт. В настоящее время найдено более 100 таких потенциально обитаемых планет, и это только в пределах ближнего космоса, что там дальше? Миллионы. Так было доказано, что планеты есть не только у Солнца, и горизонт поисков жизни расширился за пределы Солнечной системы.

Пригодными для жизни считаются звёздные спектральные классы в интервале от G или раннего F до среднего K. Это соответствует промежутку температур от чуть более 7000 K до чуть более 4000 K. Например Солнце — звезда класса G2 V с температурой фотосферы в 6000 K. Такие звёзды, при условии средней светимости, обладают рядом важных характеристик, способствующих жизнепригодности их планет:

Они живут — пребывают на главной последовательности — не менее нескольких миллиардов лет, что даёт жизни достаточно времени на зарождение и развитие. Более яркие звёзды — классов O, B, и A — обычно живут менее миллиарда лет (некоторые из звезд О-класса — даже менее 10 миллионов лет). Время жизни Солнца — около 10 млрд лет, а звёзд класса K — более 20 млрд лет[4]b.

Они испускают достаточно много ультрафиолетового излучения, чтобы запустить в атмосферах планет важные для жизни процессы (синтез органических соединений в ранней атмосфере и образование озонового слоя в более поздней), но не так много, чтобы ионизация убила зарождающуюся жизнь[5].

Эти звёзды достаточно яркие, чтобы обеспечить существование жидкой воды (или иное функционально аналогичной жидкости) даже на далёких планетах. Близкие к звезде планеты для жизни малопригодны, поскольку приливные силы могут ввести их в приливный захват, и на них не будет смены дня и ночи[6]. Исключение составляют лишь планеты у красных карликов, у которых планетам достаточно находиться на орбите, позволяющей поддерживать условия для жизни, комфортные даже в условиях приливного захвата.

Зоной обитаемости считается участок околозвездного пространства, внутри которого планеты могут иметь жидкую воду. Например для жизни Земного типа, наличие жидкой воды — одно из важнейших (наряду с наличием источника энергии) условий для существования жизни. Но не исключено, что этот вывод — следствие ограниченности наших знаний. Если будет открыта жизнь, не требующая воды (например, на основе жидкого аммиака), то это изменит представления о зонах обитаемости: жизнепригодным окажется намного больший объём пространства. Появится понятие зоны обитаемости для каждого типа жизни, и зона, пригодная для водно-углеродной жизни (аналогичной земной), будет лишь частным случаем.

Обитаемость ожидается в первую очередь от землеподобных планет. Они имеют близкую к Земной массу, состоят в основном из силикатных пород и не окутаны толстой водородно-гелиевой атмосферой, характерной для газовых гигантов. Впрочем, нельзя полностью исключить возможность развития жизни в верхних облачных слоях планет-гигантов и сверхпланет-коричневых карликовd, но это маловероятно, ибо они не имеют твердой поверхности и их гравитация слишком велик.

Жизнь на планетах с малой массой маловероятна в силу двух причин. Первая — их сравнительно малая гравитация не способна долго удерживать достаточно толстую и плотную атмосферу. Вторая космическая скорость на таких планетах сравнительно мала, и поэтому молекулам атмосферы такой планеты гораздо легче её достичь.

Существует мнение, что Луна играет ключевую роль в регуляции климата Земли, стабилизируя наклон оси её вращения. Согласно расчётам, в отсутствие Луны земная ось могла бы хаотично менять свой наклон, что привело бы к неблагоприятныму для жизни изменениям климата. Таким образом, спутники для жизнепригодной планеты не только полезны, но и жизненно необходимы, создавая нужную для развития жизни стабильность условий. Впрочем, это мнение спорно!

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Черные дыры – пожалуй, самые таинственные и загадочные астрономические объекты в нашей Вселенной, с момента своего открытия привлекают внимание ученых мужей и будоражат фантазию писателей-фантастов. Что же такое черные дыры и что они из себя представляют? Черные дыры – это погаснувшие звезды, в силу своих физических особенностей, обладающие настолько высокой плотностью и настолько мощной гравитацией, что даже свету не удается вырваться за их пределы

Как образуются черные дыры в космосе?

Как мы знаем из астрофизики, все звезды (в том числе и наше Солнце) имеют некоторый ограниченный запас топлива. И хотя жизнь звезды может длиться миллиарды световых лет, рано или поздно этот условный запас топлива подходит к концу, и звезда «гаснет». Процесс «угасания» звезды сопровождается интенсивными термодинамическими реакциями, в ходе которых звезда проходит значительную трансформацию и в зависимости от своего размера может превратиться в белого карлика, нейтронную звезду или же черную дыру. Причем в черную дыру, обычно, превращаются самые крупные звезды, обладающие невероятно внушительными размерами – за счет сжимание этих самых невероятных размеров происходит многократное увеличение массы и силы гравитации новообразованной черной дыры, которая превращается в своеобразный галактический пылесос – поглощает все и вся вокруг себя.

ТЕОРИЯ ЧЕРНЫХ ДЫР

Не смотря на огромную массу (которая в сотни тысяч раз превосходит массу нашего Солнца) и невероятной силы гравитацию увидеть черные дыры в телескоп было не просто, ведь они совсем не излучают света. Ученым удалось заметить черную дыру только в момент ее «трапезы» — поглощения другой звезды, в этот момент появляется характерное излучение, которое уже можно наблюдать. Таким образом, теория черной дыры нашла фактическое подтверждение.

СВОЙСТВА ЧЕРНЫХ ДЫР

Основное свойство черной дыры – это ее невероятные гравитационные поля, не позволяющие окружающему пространству и времени оставаться в своем привычном состоянии. Да, вы не ослышались, время внутри черной дыры протекает в разы медленнее чем обычно, и окажись вы там, то вернувшись обратно (если б вам так повезло, разумеется) с удивлением бы заметили, что на Земле прошли века, а вы даже состариться не успели. Хотя будем правдивы, окажись внутри черной дыры вы вряд ли бы выжили, так как сила гравитации там такая, что любой материальный объект просто разорвала бы даже не на части, на атомы.

А вот окажись вы даже поблизости черной дыры, в пределах действия ее гравитационного поля, то вам тоже пришлось бы не сладко, так как, чем сильнее вы бы сопротивлялись ее гравитации, пытаясь улететь подальше, тем быстрее бы упали в нее. Причинной этому казалось бы парадоксу является гравитационное вихревое поле, которым обладают все черные дыры.

САМАЯ БОЛЬШАЯ ЧЕРНАЯ ДЫРА

Согласно теории черных дыр в центре почти всех галактик находятся огромные черные дыры с массами от нескольких миллионов до нескольких миллиардом солнечных масс. И сравнительно недавно учеными были открыты две самые большие черные дыры, известные на сегодняшний момент, они находятся в двух близлежащих галактиках: NGC 3842 и NGC 4849.

NGC 3842 – самая яркая галактика в созвездии Льва, от нас находится на расстоянии 320 миллионов световых лет. В центре нее иметься огромная черная дыра массой в 9,7 миллиарда солнечных масс.

NGC 4849 – галактика в скопление Кома, на расстоянии 335 миллионов световых лет от нас может похвалится не менее внушительной черной дырой.

Зоны действия гравитационного поля этих гигантских черных дыр, или говоря академическим языком, их горизонт событий, примерно в 5 раз больше дистанции от Солнца до Плутона! Такая черна дыра скушала бы нашу солнечную систему и даже не поперхнулась бы.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ ПРО ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

- Согласно гипотезам некоторых ученых черные дыры являются не только галактическими пылесосами, всасывающими все в себя, но при определенных обстоятельствах могут и сами порождать новые вселенные.

- Черные дыры могут испаряться со временем. Выше мы писали, что английским ученым Стивеном Хокингом было открыто, что черные дыры имеют свойство излучение и через какой-то очень большой отрезок времени, когда поглощать вокруг будет уже нечего, черная дыра начнет больше испарять, пока со временем не отдаст всю свой массу в окружающий космос. Хотя это только предположение, гипотеза.

Черные дыры замедляют время и искривляют пространство. О замедлении времени мы уже знаем, но и пространство в условиях черной дыры будет совершенно искривлено (об этом в следующей главе урока).

- Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной. А именно их гравитационные поля препятствуют остыванию газовых облаков в космосе, из которых, как известно, рождаются новые звезды.

ПУТЕШЕСТВИЯ ВО ВРЕМЕНИ

БЕСКОНЕЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

Действительно ли Вселенная бесконечна или просто очень велика? Поскольку размеры Вселенной, время ее существования, масса вещества не могут быть выражены числовыми значениями,  ученые ввели понятие бесконечности космоса. В соответствии с теорией Фридмана, конечная Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Парадокс заключается в том, что понятие расширения или сжатия Вселенной в случае ее бесконечности не имеют смысла. Возникновение Вселенной в момент Большого Взрыва из объема в один нейтрон, опровергается ее бесконечностью.

Если исходить из того, что время — понятие векторное и не имеет обратной направленности, следовательно, до Большого Взрыва времени не существовало. Согласно теории Эйнштейна пространство и время не могут существовать друг без друга, значит, был такой момент, когда не было пространства. Этот парадокс для большинства ученых является основанием утверждать об отсутствии Бога, создавшего Вселенную.

Вселенная непрерывно расширяется и расстояния между галактиками постоянно увеличиваются. Чем дальше находится Галактика, тем быстрее она удаляется. Вселенная начала расширяться 13,75 млрд. лет назад после Большого взрыва. В момент рождения она расширялась быстрее скорости света, сейчас расширение Вселенной продолжает стремительно ускоряться.

Популяризатор науки, физик Мичио Каку в книге «Параллельные миры» пишет, что «расширение Вселенной является длительным и вечным, большие взрывы случаются постоянно, одни вселенные «отпочковываются» от других вселенных. Согласно этому сценарию, вселенные могут «распускаться бутонами» других вселенных, создавая тем самым «Мультивселенную» — гипотетическое множество всех возможных реально существующих параллельных вселенных, включая ту, в которой находимся мы».

Поскольку эволюция Вселенной происходит не однородно, а скорость, с которой сверхновые звёзды движутся от нас, увеличивается, учёные выдвинули гипотезу существования гипотетических параллельных миров и параллельных Вселенных.

ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Известный астрофизик современности Стивен Хокинг убеждён, что наша Вселенная не является единственной. Согласно современной физической М-теории (мембранная теория), существует огромное множество вселенных, созданных буквально из ничего, и их создание не требовало вмешательства какого-либо сверхъестественного существа или Бога. («Великий замысел»). И первым шагом на пути создания новой картины мира является концепция голографической Вселенной.

Основные положения голографического принципа были сформулированы в середине XX века Дэвидом Бомом, учеником Альберта Эйнштейна. Согласно теории Бома, весь мир устроен как голограмма. Вселенная представляет собой гигантскую голограмму, где самая крошечная часть изображения несет информацию об общей картине, где всё взаимосвязано и взаимозависимо.

МУЛЬТИВСЕЛЕННАЯ

Расширяющаяся вокруг нас Вселенная — не единственная, нас могут окружать миллиарды других вселенных. Возможно, наш мир представляет собой лишь часть Мультимира — гипотетического множества всех возможных параллельных вселенных. Существуют гипотезы, что вселенные Мультимира могут быть с разными законами физики и разным количеством пространственных измерений.

Путем моделирования на суперкомпьютере, исследователи впервые продемонстрировали, как в нашей Вселенной образовалось три пространственных измерений из десяти, девять из которых относились к пространству, а одно ко времени. Полученные результаты продемонстрировали, что привычное для нас трехмерное пространство, первоначально состояло из девяти измерений, как и предсказывает теория суперструн.

ВСЕЛЕННАЯ - МАТРИЦА

В настоящее время гипотеза о том, что все мы живем не в реальном мире, а в компьютерной симуляции, стала очень популярной. Насколько высока вероятность того, что это так? Профессор Оксфордского университета Ник Бостром попытался ответить на этот вопрос и пришел к неожиданному выводу: существует 20% вероятность того, что мы живем не в реальной, а в моделируемой Вселенной.

Может ли вся Вселенная быть оцифрована в завершенную компьютерную программу? Если Вселенную можно оцифровать и свести к нулям и единицам, то каково же суммарное информационное содержимое Вселенной? По оценке квантового физика Джейкоба Бекенштейна, черная дыра диаметром около сантиметра могла бы содержать 1066 бит информации. В квантовом мире, возможно, саму Вселенную можно загнать на компакт-диск! Теоретически, если мы можем поместить 10100 бит информации на компакт-диск, то мы можем наблюдать за тем, как любое событие нашей Вселенной разворачивается у нас в гостинной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 можно предположить, что

«Астрономия — это предмет, в котором … есть то, что может сильно мотивировать, много красивого и может быть непонятного, но в школьных роках физики и астрономии эту информацию можно использовать, чтобы рассказывать о сложных вещах.

Кстати, обращу внимание, что современная астрономия — это в основном астрофизика. Таковой она должна быть и в школе, после того как в первые годы нам рассказали о более простых вещах в детстве».

… и после того как Мы поговорили о главном и интресующем каждого, предлагаю посмотреть небольшое видео «219 секунд, которые изменят ваше представление о существующем мире….»

Наша конференция подошла к концу! Благодарим за внимание!