Поиск презентаций. Межзвёздная среда: газ и пыль Межзвездная среда презентация по астрономии
«Происхождение галактик и звезд» - Видимая вселенная. Образование сверскоплений галактик. Разбегание галактик. Млечный путь. Критическая плотность вселенной. Адронная эра. Плотность Вселенной. Солнечная система. Расширение. Астрономические структуры. Расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. Плотность. Нуклеосинтез в ранней вселенной.
«Свойства галактик» - Виды спиральных галактик. Ультракомпактные карликовые галактики. Неправильные галактики. Спиральные галактики. Гравитационно-связанная система. Малое Магелланово облако. Туманность Андромеды. Сейфертовы галактики. Возраст галактик. Эллиптические галактики. Состав спиральных галактик. Большое Магелланово облако.
«Галактики и звёзды» - Черная дыра. Возраст Метагалактики. Северное направление. Туманность Андромеды. Типы галактик. Энергия термоядерной реакции. Электроны. Этапы существования звёзд. Превращения. Галактики распределены не равномерно. Вещество. Этапы образования звезд. Круговорот газа. Основные концепции. Галактики и звезды.
«Виды галактик» - Галактики. Пространственное расположение галактик. Скопления галактик. Неправильные галактики. Квазары и квазаги. Расстояние до галактики. Камертонная классификация Хаббла. Эллиптические галактики. Спиральные галактики. Линейность. Протогалактические облака. Спиральные галактики с перемычкой. Закон Хаббла.
«Галактики и туманности» - Галактика - система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. . Большое и Малое Магеллановы Облака. Туманность Кошачий глаз. туманность Андромеды вид с Земли. Туманность Кольцо. туманность Андромеды. Галактика Сомбреро. туманность Конская Голова. Снимок телескопа из космоса. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик.
«Типы галактик» - Галактика Дева A с джетом. Неправильная галактика NGC1313. Радиогалактика NGC5128 (Центавр A). Галактика M64 (Глаз). Галактика М101. Спиральная галактика NGC2997. Квазар 3C273. Спиральная галактика M31 входит вместе с Млечным Путем в Местную группу. Пересеченная спиральная галактика NGC 1365. Взаимодействующая галактика «Колесо».
Всего в теме 12 презентаций
Состав межзвездной среды
Основной компонент МЗС – это водород (~ 70 % полной массы), который присутствует там в различных формах: нейтральный атомарный
водород, молекулярный водород (H2 ), ионизованный водород.
Около 28 % массы приходится на гелий и ~ 2 % на долю остальных элементов.
Помимо газа в МЗС имеются твердые частицы (пыль). Отношение массы пыли к массе газа ~ 0.01.
Двухфазная модель межзвездной среды
В простейшей двухфазной модели в некотором интервале давлений нейтральная МЗС распадается на две устойчивые фазы (находящиеся в равновесии давлений): плотную холодную («облака»), T ~ 100 K,
n ~ 10 см-3 , и разреженную горячую («межоблачная среда»), T ~ 104 K, n ~ 0.1 см-3 .
Основные компоненты МЗС
Фаза
Корональный газ
Зоны HII низкой плотности
Межоблачная среда
Теплые области HI
Облака HI
Темные облака
Области HII
Гигантские молеку- лярные облака
Мазерные
конденсации
T (K) |
n (см-3 ) |
M (Msun ) |
L (пк) |
|
~ 5·105 |
||||
~104 |
||||
~104 |
||||
~103 |
||||
~103 |
~ 10-5 |
|||
~104 |
~ 3·10-9 |
|||
~104 |
~ 10-4 |
|||
~ 3·105 |
~ 3·10-4 |
|||
~ 1010 |
~ 10-5 |
Механизмы нагрева и охлаждения
Основные механизмы нагрева
Ультрафиолетовое излучение звезд (фотоионизация).
Нагрев ударными волнами.
Объемный нагрев газа проникающей радиацией и космическими лучами
Объемный нагрев газа жестким электромагнитным излучением (рентгеновскими и гамма-квантами).
Основные механизмы охлаждения
Свободно-свободное (тормозное) излучение
Рекомбинационное излучение
Излучение в спектральных линиях
Излучение пыли
Ионизация электронным ударом
Космические лучи
Поток космических лучей в окрестности Солнечной системы составляет ~ 1 частица/см 2 ·с. Отсюда средняя концентрация быстрых протонов в межзвездной среде ~ 10-10 –10-11 см-3 .
В составе космических лучей больше всего протонов (~ 90 % по числу частиц). Ядра гелия по числу частиц составляют около 7 %. Особенностью КЛ является относительно большое обилие ядер лития, бериллия, бора (~ 0.14 %), в то время как в межзвездной газо-пылевой среде их очень мало (~ 10-6 %).
Спектр энергии КЛ имеет степенной характер, хотя показатель спектра может меняться в разных областях. Средняя плотность энергии КЛ близка к 10-12 эрг/см3 .
Вероятнее всего КЛ ускоряются при вспышках сверхновых и (или) в пульсарах.
Дифференциальный спектр космических лучей в межпланетном пространстве вблизи орбиты Земли: 1 - протоны; 2 - -частицы галактических космических лучей; 3 - протоны от солнечных вспышек.
Для сравнения показаны
спектры протонов и -частиц
Происхождение космических лучей
Зависимость потока гамма- лучей от галактической долготы l по данным наблюдений (вертикальные чёрточки) в сравнении с результатами расчёта (сплошная кривая) на основе гипотезы об остатках вспышек сверхновых как главном источнике космических лучей.
Механизмы ускорения КЛ
Механизм Ферми .
Взаимодействие между частицей и межзвездными облаками, которые движутся вместе с вмороженными магнитными полями
(магнитная бутылка). Пробки сближаются со скоростью U << V . За одно столкновение частица приобретает скорость 2U , число столкновений в единицу времени V /2L .
V dL |
|||||||
Статистический механизм ускорения (при хаотическом движении частицы между облаками). При встречных столкновениях с облаками энергия частицы возрастает, при догоняющих – уменьшается. Относительная скорость при встречных столкновениях выше, поэтому и число таких столкновений больше. Газ тяжелых облаков находится в равновесии с газом частиц. Направление процесса должно вести к установлению равнораспределения энергии между облаками и частицами. Роль магнитного поля сводится к отражению частиц от облаков.
Межзвёздный газ и пыль.
Межзвёздная среда - вещество и поля, заполняющие межзвёздное пространство внутри галактик. Состав: межзвёздный газ, пыль (1 % от массы газа), межзвёздные магнитные поля, космические лучи, а также тёмная материя. Вся межзвёздная среда пронизывается магнитными полями, космическими лучами и электромагнитным излучением.
Межзвёздный газ – основной компонент межзвёздной среды. Межзвёздный газ прозрачен. Полная масса межзвёздного газа в Галактике превышает 10 миллиардов масс Солнца или несколько процентов суммарной массы всех звёзд нашей Галактики. Средняя концентрация атомов межзвёздного газа составляет менее 1 атома в см³. Основная его масса заключена вблизи плоскости Галактики в слое толщиной несколько сотен парсек. Плотность газа в среднем составляет около 10 −21 кг/м³. Химический состав примерно такой же, как и у большинства звёзд: он состоит из водорода и гелия (90 % и 10 % по числу атомов, соответственно) с небольшой примесью более тяжёлых элементов (O, C, N, Ne, Sи др.).
В зависимости от температуры и плотности межзвёздный газ пребывает в молекулярном, атомарном или ионизованном состояниях.
Основные данные о межзвёздном газе получены радиоастрономическими методами, после того как в 1951 году было обнаружено радиоизлучение нейтрального атомарного водорода на волне 21 см. Оказалось, что атомарный водород, имеющий температуру 100 К образует в диске Галактики слой толщиной 200-300 пк на расстоянии 15-20 кпк от её центра. Принимая и анализируя это излучение, учёные узнают о плотности, температуре и движении межзвёздного газа в космическом пространстве.
Около половины межзвёздного газа содержится в гигантских молекулярных облаках со средней массой 10 ^5 масс солнца и диаметром около 40 пк. Из-за низкой температуры (около 10 К) и и повышенной плотности (до 10^3 частиц в 1 см^3) водород и другие элементы в этих облаках объединены в молекулы.
Таких молекулярных облаков в Галактике насчитывается около 4000.
Области ионизированного водорода с температурой 8000-10000 К проявляют себя в оптическом диапазоне как светлые диффузные туманности.
Ультрафиолетовые лучи, в отличие от лучей видимого света, поглощаются газом и отдают ему свою энергию. Благодаря этому горячие звёзды своим ультрафиолетовым излучением нагревают окружающий газ до температуры примерно 10 000 К. Нагретый газ начинает сам излучать свет, и мы наблюдаем его как светлую газовую туманность.
Именно такие туманности являются указателями мест протекающего в настоящее время звёздообразования.
Так в Большой туманности Ориона с помощью космического телескопа Хаббла были обнаружены протозвёзды, окружённые протопланетными дисками.
Большая туманность Ориона – самая яркая газовая туманность. Она видна в бинокль или в небольшой телескоп
Особым типом туманностей являются планетарные туманности, которые выглядят как слабо светящиеся диски или кольца, напоминающие диски планет. Они были открыты в 1783 году У.Гершелем, а сейчас их насчитывается более 1200. В центре такой туманности находится остаток погибшего красного гиганта – горячий белый карлик или нейтронная звезда. Под действием внутреннего давления газа планетарная туманность расширяется примерно со скоростью 20-40 км/с, при этом плотность газа падает.
(Планетарная туманность Песочные часы картинка)
Межзвёздная пыль - твёрдые микроскопические частицы, наряду с межзвёздным газом заполняющие пространство между звёзд. В настоящее время считается, что пылинки имеют тугоплавкое ядро, окруженное органическим веществом или ледяной оболочко й. Химический состав ядра определяется тем, в атмосфере каких звёзд они сконденсировались. Например в случае углеродных звёзд, они будут состоять из графита и карбида кремния.
Типичный размер частиц межзвездной пыли от 0,01 до 0,2 мкм, полная масса пыли составляет порядка 1 % от полной массы газа. Свет звёзд нагревает межзвёздную пыль до нескольких десятков Кельвинов, благодаря чему межзвёздная пыль является источником длинноволнового инфракрасного излучения.
Из-за пыли самые плотные газовые образования – молекулярные облака – практически непрозрачны и выглядят на небе как тёмные области, почти лишённые звёзд. Такие образования называются тёмными диффузными туманностями. (картинка)
Пыль также влияет на химические процессы, проходящие в межзвездной среде: пылевые гранулы содержат тяжелые элементы, которые используются как катализатор в различных химических процессах. Гранулы пыли участвуют и в образовании молекул водорода, что увеличивает темп звездообразования в металло-бедных облаках.
Средства изучения межзвёздной пыли
- Дистанционное изучение.
- Исследования микрометеоритов н а предмет наличия вкраплений межзвёздной пыли.
- Исследование океанических осадков на наличие частиц космической пыли.
- Изучение частиц космической пыли, присутствующих на больших высотах в атмосфере Земли.
- Запуск космических аппаратов для сбора, изучения и доставки частиц межзвёздной пыли на Землю.
Интересное
- За год на земную поверхность выпадает свыше 3 млн т космической пыли, а также от 350 тыс. до 10 млн т метеоритов - каменных или металлических тел, которые залетают в атмосферу из космических просторов.
- Только за последние 500 лет масса нашей планеты увеличилась на миллиард тонн за счет космического вещества, что составляет лишь 1,7·10 -16 % массы Земли. Однако она, по-видимому, влияет на годичное и суточное движение нашей планеты.
«Вопросы по астрономии» - Передача изображения. М.В. Ломоносов. Какие астрономические знаки изображены на флагах. Сатурн. Каккони в Моррисон предложили очень изящную идею. Разгадайте кроссворд. Юпитер. Планета Солнечной системы имеет наименьшие размеры. Этот физический параметр любого тела равен нулю. 4 октября 1957 г с помощью мощной ракеты развил скорость 28 000 км/ч.
«Астрономическая конференция» - XI конференция “Физика Галактики” проходила на турбазе “Хрустальная” в живописных окрестностях Свердловска. Незабываемы встречи с В.С.Осканяном, Н.С.Черных и др. Благоприятные возможности для оценки и самооценки научной и профессиональной подготовки специалистов различными вузами. П.Е.Захарова Уральский государственный университет.
«Методы астрономии» - Излучение в радиолиниях. Вспомогательные инструменты и методы астрономии. Внегалактические исследования. Т. Метьюз и А. Сендидж. Наблюдательные основания. Теория радиальных пульсаций. Хендрик ван де Хюлст. Внегалактическая радиоастрономия. Роберт Трюмплер. Солнечные вспышки. И.С. Шкловский. Б.В. Кукаркин.
«Астрофизика» - Открытие Урана. Первые измерения параллаксов. Мы получили совсем другую картину мира. Снимки Хаббла. Неожиданное открытие. Как это работает. Какая экзопланета была открыта первой. Открытие раздвинуло границы Солнечной системы. Открытие межзвездной среды. Впервые надежно был задан масштаб межзвездных расстояний.
«Галактические космические лучи» - Магнитосфера Земли. Наземные установки. Пример оптического детектора. История открытия космических лучей. Радиация. Частицы. Бруно Росси. Спутники. Разрядка электроскопа. Солнечный протуберанец. Первые научные гипотезы. Космические лучи. Регистрация ШАЛ на земле. США. Эксперименты. Скобельцын. Результаты измерений.
«Космические лучи» - Учебный процесс. Цетральная часть. Berkeley Lab Cosmic Ray Detector. Сцинтилляционный детектор. Космические лучи. Переизлучатели. Ливневая установка. Сцинтилляционная сборка. Термостабилизация в действии. Электроника детектора. Методика регистрации ШАЛ. Коммуникации. Схема сцинтилляционной сборки детектора.
Всего в теме 23 презентации
