Что понимают под галактикой астрономия 11 класс

Урок 1

Астрономия — фундаментальная наука, изучающая строение, движение, происхождение и развитие небесных тел.

Слово «астрономия» происходит от греческих слов астрон (звезда) и номос (закон).

Задачами астрономии являются: изучение положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы, изучение физического строения небесных тел.

Что понимают под Галактикой?

Большая обособленная гравитационно связанная совокупность звёзд.

Что понимают под Вселенной?

Максимально большая область пространства и все тела в ней.

Как возникла наука астрономия?

Из практических потребностей человека: необходимость ориентации в пространстве.

Какие объекты и явления изучает астрономия?

Небесные объекты: галактики, звёзды, планеты, спутники планет.

Астрономические наблюдения — целенаправленная и активная регистрация информации о процессах во Вселенной.

Химический элемент гелий впервые был обнаружен с помощью астрономических наблюдений.

Оптический телескоп предназначен для собирания света исследуемых небесных тел и получения им изображения. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела.

Астрономия решает многие проблемы космонавтики: оптимальный выбор и точный расчёт орбит искусственных небесных тел; определение расстояния до небесных тел; выбор время, наиболее подходящее для межпланетных перелётов; позволяет изучать материю и влияние Солнечной энергии на человека.

Источник

Физика. 11 класс

Конспект урока

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Галактика – это гигантская система, состоящая из миллиардов звёзд и их скоплений, газа, пыли, магнитного поля и космических лучей.

Типы галактик: эллиптические, спиральные, неправильные.

Активные галактики – галактики, в которых наблюдается этап бурных эволюционных процессов, сопровождающихся образованием новых структур и повышением излучения во всех диапазонах.

Радиогалактики – галактики, мощность радиоизлучения которых становится того же порядка или больше, чем оптическое.

Квазар – ядро галактики с мощностью излучения в миллиарды раз больше солнечной светимости.

Красное смещение в спектрах галактик – явление, заключающее в том, спектры света галактик смещены в сторону их красного конца.

Закон Хаббла: скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию между ними.

Основная и дополнительная литература по теме урока

2. В.М. Чаругин. Астрономия. 10-11класс. М.: «Просвещение», 2017. С.105-124

1. Саймон и Жаклин Миттон. Астрономия., М.: «РОСМЭН», 1995, С.126-150

2. А.С. Лабузов. Наблюдение галактик, туманностей и звёздных скоплений. М.: Физматлит. 1993.

3.Е. В. Лукашева, Н. И. Чистякова, ЕГЭ 2018. Типовые тестовые задания от разработчиков ЕГЭ.

Основное содержание урока

Г. Галилей, наблюдая Млечный Путь впервые из астрономов в телескоп, установил, что действительно, Млечный Путь усеян огромным количеством маленьких звёздочек. Следующим астрономом, сделавшим значительный вклад в изучение Млечного Пути, стал

В. Гершель. Он установил, что Солнечная система находится в Млечном Пути.

В наблюдениях за звёздным небом астрономами были открыты многочисленные звёздные скопления и газопылевые облака. Дальнейший анализ этих звёздных скоплений показал, что большинство из них находятся за пределами нашей Галактики. На сегодняшний день число открытых таких же галактик, как Млечный Путь, исчисляется миллиардами.

Все галактики относятся всего лишь к трём классам:

Эллиптические галактики представляют из себя звёздные скопления, образующие структуру, подобную шару или эллипсоиду. Из общего числа галактик к эллиптическим относятся примерно 25%. Яркость и плотность эллиптической галактики уменьшается от центра к периферии. Масса галактик этого вида может достигать 10 13 масс Солнца.

Примерно 70% галактик относятся к спиральным галактикам. Спиральные галактики представляют из себя плоскую вращающуюся структуру с ядром и ветвями. Разновидностью спиральной галактики является галактика с перемычкой в ядре, с концов которой начинаются ветви. Помимо множества звёзд в ветвях галактик этого вида содержится много газа и пыли, а также звёзд класса О и В. Наша Галактика и ближайшая к нам галактика Андромеды относятся также к спиральным галактикам. Масса спиральных галактик может составлять от 10 10 до 10 12 масс Солнца.

Небольшую группу (5% от общего числа) образуют неправильные галактики. У этих галактик нет ядра и выраженной структуры. К неправильным галактикам от носятся ближайшие к Млечному Пути Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако.

Галактики, радиоизлучение которых превышает мощность видимого излучения, называются радиогалактиками.

Существует класс галактик, которые пребывают в активной фазе своей эволюции, сопровождающейся выбросами очень больших масс вещества из ядра. Такие галактики называются активными. Большой мощностью радиоизлучения отличаются квазары. Эти образования, подобные звездам, находятся в ядрах галактик. Имея размеры всего лишь в десятки раз больше размеров Солнечной системы, квазары излучают энергию (видимого излучения и всех других видов излучения) в 10 12 светимостей Солнца. Для выделение такой громадной энергии требуется источник. В ядрах галактик таким источником является реакция постепенного захвата массивной черной дырой ближайших звёзд.

Помимо одиночных галактик существуют скопления галактик. В частности, Млечный Путь, галактика Андромеды, Малое и Большое Магеллановы Облака образуют местную группу галактик, которые связаны тяготением и движутся вокруг единого центра масс. В настоящее время известны тысячи скоплений галактик, в которых содержатся тысячи галактик.

Анализ спектров света галактик показал, что что все линии спектра смещены в сторону его красного конца, т.е. длина волны всех линий в составе спектра увеличивается. Из формулы эффекта Доплера следует, что это может быть обусловлено удалением источников света от точки наблюдения. Чем больше скорость, тем больше красное смещение и наоборот. Дальнейшие расчёты, сделанные Э.Хабблом показали, что наблюдаемая скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них. Этот факт можно сформулировать по-другому: галактики удаляются друг от друга с увеличивающейся скоростью.

Разбор тренировочных заданий

1. Приведены имена ученых в произвольном порядке.

Э. Хаббл; В. Гершель; Демокрит; Г. Галилей.

Расположите имена учёных в хронологическом порядке.

На первое место, конечно, поставим Демокрита. Во всех смыслах – первый.

Ещё почти 2 тысячи лет после античных времён астрономы продолжают смотреть в небо невооружённым глазом (или глазами). Пока первым Г. Галилей не воспользуется телескопом. Затем, используя наиболее совершенный телескоп того времени, В. Гершель обследует нашу Галактику – Млечный Путь.

Ну и напоследок, Э. Хаббл, чьи основные открытия пришлись на начало XX века.

Ответ: Демокрит, Г. Галилей, В. Гершель, Э. Хаббл

2.Соедините соответствующие элементы на рисунке

1.Первую пару элементов получим, если вспомним, что земной год, т.е. периодвращения Земли вокруг Солнца равен 365,25 суток.

2.Вспомним, что радиус Солнца равен 700000км, а скорость точек на экваторе Солнца равна 2км/с. Найдём время, за которое Солнце (точнее,точка экватора) совершит полный оборот

Источник

Астрономия. Галактики.

Просмотр содержимого документа
«Астрономия. Галактики.»

Астрономия 10 класс Урок № ______ Дата ________

Тема: Классификация галактик

1. Ввести понятие классификации галактик;

2. Объяснить, что такое галактики, состав галактики, их виды, строение и вращение.

Работаем в тетрадях по астрономии. Готовим их к проверке.

Давайте вспомним, что мы знаем о черных дырах и в частности сверхмассивной чёрной дыре в центре Млечного Пути.

3. Изучение нового материала

https://resh.edu.ru/subject/lesson/4935/conspect/48578/ Основная часть.

https://www.youtube.com/watch?v=YVynTDiet7E Классификация галактик

https://www.youtube.com/watch?v=Lf5RXTx7fEY #НаукаPRO #наука #научпросвет

Сегодня мы рассмотрим… Вселе́нная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Оно делится на две принципиально отличающиеся сущности: умозрительную (философскую) и материальную, доступную наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Первую называют Вселенной, а вторую — астрономической Вселенной или Метагалактикой.

Скопления галактик могут включать от нескольких галактик до нескольких тысяч. Их называют “Местные галактики”. Эти “Местные галактики” могут образовывать еще огромные группы – Сверхгалактики, а Сверхгалактики образуют Метагалактики. Вот как удивительно строение Вселенной.

Мир галактик необъятен. Много лет американский ученый Эдвин Хаббл изучал галактики и классифицировал их по внешнему виду. Он выделил три вида: спиральные, эллиптические и неправильные галактики.

Спиральные галактики – самый многочисленный тип галактик. К нему относятся наша Галактика и гигантская туманность Андромеды, удаленная от нас примерно на 2 млн. св. лет. Подобные звездные системы состоят как бы из двух частей – центральной сферы и диска. Если посмотреть на нее «Сверху», то можно заметить, что из сферы выходят несколько спиралей. Самые яркие и массивные звезды галактики находятся в спиральных рукавах; а между ними и слабые и маломассивные желтые и красные звезды. У галактик, как и у звезд и планет, есть спутники. Например, у галактики Водоворот имеет на конце одной из ветвей небольшую галактику – спутник, который обращается относительно центра материнской галактики.

Эллиптические галактики имеют вид шара, а иногда напоминают лимон. Их яркость плавно уменьшается от центра к краям. (Они составляют примерно 25% от всех галактик). По размерам эти галактики очень разнообразны – среди них встречаются и гиганты, и карлики. Большинство эллиптических галактик практически не имеет в своем составе межзвездного газа. Население этих галактик – старые звезды, подобные Солнцу или менее массивные. Цвет у эллиптических галактик красный.

Для Неправильных галактик характерна неправильная, «размытая» клочковатая структура и отсутствие четко выраженного центрального ядра. Неправильные галактики, не обнаруживая интересных закономерностей в своем строении, имеют, как правило, небольшие массу и размер. В таких звездных системах содержится много газа – до 50% общей массы. (К этому классу принадлежит примерно 5 % галактик).

То, что наша Галактика не заключает в себя весь звездный мир и существуют другие, сходные с ней звездные системы, впервые была высказана учеными и философами в середине 18 века (Э.Сведенборг в Швеции, И.Кант в Германии, Т.Райт в Англии). Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика c 200-250 млрд. звезд – Млечный Путь – достаточно велика.

Невооруженному глазу на небе доступно всего три галактики – туманность Андромеды в северном полушарии и более близкие к нам Большое и Малое Магеллановы Облака – в южном. Э.П. Хаббл в 1925 году впервые разработал первую классификацию галактик по формам: Е- эллиптические, S – спиральные, I – неправильные (иррегулярные), а в 1936г усовершенствовал свою классификацию. Классификация отражает эволюцию галактик: возникая как сферические, они сильно вытягивались в эллиптические, превращаясь в спиральные с перемычками или без.

На самом деле никакой эволюции в классификации нет. В центре многих галактик находятся сверхмассивные черные дыры.

Солнечная система (и главное её светило Солнце) и все отдельные звёзды, видимые нам невооруженным глазом, образуют некоторую совокупность тел, находящихся в поле притяжения общего центра. Называется эта совокупность Млечный Путь.

Такие огромные скопления звёзд, газовых и пылевых облаков и газов называют галактиками.

Типы галактик по строению:

Среди галактик выделяются так называемые активные галактики, к которым относят радиогалактики и квазары.

По современным представлениям считается, что в ядрах галактик содержатся чёрные дыры большой массы.

Галактики также образуют скопления, между которыми существует тяготение, и связаны галактики с единым ядром.

В спектрах всех галактик обнаружено красное смещение, свидетельствующее о том, что скорость удаления галактик друг от друга (скорость расширения Вселенной) увеличивается с расстоянием (закон Хаббла).

Световой год – это путь, который проходит свет за один год.

Скорость света – 300 тысяч километров в секунду.

За год свет преодолевает 10 триллионов километров.

Среднее расстояние между звездами около 5 световых лет (т. е. примерно 50 трлн. лет). Скорость нашей Галактики – 1 млн. 500 тыс. км в час.

Скорость Солнечной системы вокруг Галактики – 800 тыс. км в час.

Один оборот Солнечной системы вокруг Галактики – 200 млн. лет.

4. Закрепление изученного материала

Проговариваем вслух, чтобы лучше запомнить

1. Галактика-… (это огромное скопление звезд, звездная система).

2. Галактика состоит … (из ядра и спиральных рукавов). К какому виду галактик относится наша Галактика?

3. Млечный путь состоит … (из множества звезд).

4. Светой год- … (расстояние, которое проходит свет за один год).

6. Назвать виды галактик…

7. Что такое Вселенная?

а) небесные тела; б) планеты, которые вращаются вокруг Солнца; в) космическое пространство и все, что его заполняет; г) скопление звёзд.

2. Приготовить сообщение на тему: «Строение галактик», «Открытие галактик». Письменно

1. Что для вас было наиболее интересным?

2.Чему вы научились?

3.Какое практическое значение могут иметь полученные вами знания и умения?

4.Какие у вас есть вопросы по данной теме? ПРОВЕРЯЕТСЯ. Отвечаем письменно.

Источник

Другие звёздные системы — галактики

Урок 33. Астрономия 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Другие звёздные системы — галактики»

В нашей звёздной системе находится около 200—400 миллиардов звёзд и ярких туманностей. Из числа этих объектов в состав Галактики не входит лишь слабо заметное туманное пятно, видимое в созвездии Андромеды и напоминающее по форме пламя свечи. В 1924 году Эдвин Хаббл с помощью крупнейшего телескопа того времени обнаружил, что туманность Андромеды находится от нас на расстоянии более двух миллионов световых лет и представляет собой систему из огромного числа звёзд.

Последующее изучение других известных на то время туманностей показало, что все они также являются удалёнными гигантскими звёздными системами. Так были открыты новые объекты Вселенной — галактики.

В настоящее время под галактиками понимают гигантские гравитационно-связанные системы звёзд и межзвёздного вещества, расположенные вне нашей Галактики.

Интересно, что к началу 90-х годов ХХ века астрономам было известно всего около 30 галактик. Однако после запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число известных галактик резко возросло. И хотя их точное количество во Вселенной до сих пор неизвестно, но, по всей видимости, их порядка двух триллионов.

Диаметр большинства известных галактик колеблется от 5 до 250 килопарсек. Но есть среди них и супергиганты, как, например, галактика IC 1101. Она имеет диаметр более 600 килопарсек. И на 2017 год являлась самой большой из известных галактик.

Глядя на фотографии удалённых галактик нетрудно заметить, что они отличаются большим многообразием.

В 1936 году Эдвин Хаббл предложил классифицировать галактики по внешнему виду. Согласно этой классификации, существует четыре основных вида галактик: эллиптические галактики (тип Е), линзовидные галактики (тип S0), спиральные галактики (тип S) и неправильные галактики (Irr).

Эллиптические галактики — это класс галактик с хорошо выраженной сферической или эллипсовидной структурой. Наибольшее число звёзд в таких галактиках располагается вблизи её центра и плавно убывает к краю. Эллиптические галактики содержат только жёлтые и красные звёзды, практически не имеют газа, пыли и молодых звёзд высокой светимости.

По внешнему виду эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжатием. В связи с этим Хаббл предложил к буквенному обозначению галактики добавлять цифру от нуля до семи, которая характеризует эксцентриситет эллипса. Так, например, галактики Е0 имеют практически шарообразную форму, а Е7 — заметно вытянутую. Однако следует помнить, что число показывает не реальную форму галактики, а лишь её проекцию на небесную сферу.

Одним из основных типов галактик являются спиральные галактики. На их долю приходится около 55 % от общего числа всех изученных галактик. Они представляют собой сильно сплюснутые системы с центральным уплотнением — балджем, (в котором находится ядро галактики) — и заметной спиральной структурой. Диск спиральной галактики окружён большим сферическим гало. Оно состоит в основном из старых звёзд, сосредоточенных в шаровых скоплениях.

Спиральные же рукава представляют собой области активного звёздообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд.

В зависимости от того, насколько плотно расположены рукава галактики, к её обозначению добавляются малые латинские буквы от а до d.

Примерно 2/3 спиральных галактик имеют в центральной части почти прямую звёздную перемычку — бар. Поэтому такие галактики стали называть спиральными галактиками с перемычкой.

Бар состоит в основном из ярких звёзд и пересекает галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек. Тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.

В своей классификации Эдвин Хаббл типизи́ровал такие галактики, как SB и подразделил их на три подкатегории — в зависимости от того, насколько плотно скручены спиральные ветви.

Как вы, наверное, догадались, наша Галактика является спиральной с перемычкой.

Промежуточным типом между спиральными и эллиптическими галактиками являются линзовидные (или линзообразные) галактики. Внешне они очень похожи на эллиптические (если видны плашмя), но имеют сплюснутый звёздный диск. По структуре же они подобны спиральным галактикам, однако в них отсутствует плоская составляющая и очень слабо выражены спиральные ветви. Поэтому частота формирования звёзд в них понижена. В результате линзовидные галактики состоят в основном из очень старых звёзд.

И последний тип — это неправильные галактики. К ним относятся маломассивные галактики неправильной структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. Но в них очень много межзвёздного газа — до 50 % от массы галактики. Поэтому в таких галактиках очень много молодых звёзд высокой светимости и областей ионизированного водорода.

Расстояния до ближайших галактик определяют по оценкам видимых звёздных величин цефеид:

Но для большинства далёких галактик такой метод не подходит. Однако ещё в 1912—1914 годах американский астроном Весто Слайфер заметил, что линии в спектрах далёких галактик смещены относительно их нормального положения в сторону красного конца спектра. В соответствии с эффектом Доплера это означало, что расстояние между наблюдателем с Земли и галактиками увеличивается.

Позже Эдвин Хаббл определил расстояния до некоторых галактик и их скорости. Из наблюдений следовало, что чем дальше от нас находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется. При этом между этими величинами существует весьма простая линейная зависимость, которая получила название закона Хаббла.

В записанной формуле Н — это постоянная Хаббла. Она показывает, на сколько километров в секунду возрастает скорость галактик с увеличением расстояния до них на один мегапарсек (1 Мпк).

Постоянная Хаббла не является константой, то есть она изменяется со временем. Но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова. По оценкам на 2016 год, она примерно равна 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк.

Закон Хаббла дал возможность определить расстояние до наиболее далёких объектов во Вселенной.

Интересно, что благодаря этому закону в 1999 году Стивен Филлипс из Бристольского университета открыл новый тип ультракомпактных карликовых галактик. Это класс очень компактных галактик с крайне высокой плотностью звёздного населения. Их раньше упускали в связи с тем, что во время наблюдения из обычного телескопа они напоминают типичные отдельные звёзды находящиеся внутри нашей Галактики.

Большинство галактик группируются в скопления, которые принято делить на правильные и неправильные.

Правильные скопления в большинстве своём похожи на шаровые скопления звёзд. То есть для них характерна сферическая симметрия с сильной концентрацией галактик к центру. Типичное скопление такого типа наблюдается в созвездии Волосы Вероники и насчитывает несколько десятков тысяч галактик.

В 1933 году американский астроном Фриц Цвикки измерил радиальные скорости 8 галактик в этом скоплении и обнаружил, что для устойчивости скопления приходится предположить, что его полная масса в десятки раз больше, чем масса входящих в него звёзд. А изучение галактики Андромеды показало, что вращение звёзд вокруг её центра не уменьшается, как предсказывает небесная механика, а остаётся почти постоянной.

Это могло означать, что галактика на всём своём протяжении содержит значительную массу невидимого вещества, называемого скрытой массой или тёмной материей.

Установлено, что на роль тёмной материи не подходят ни газ, ни слабосветящиеся звёзды, ни другие объекты, состоящие из обычного вещества (протонов, нейтронов и электронов). Возможно, тёмная материя состоит из элементарных частиц, подобных нейтрино, слабо взаимодействующих с обычным веществом.

Иногда концентрация галактик в скоплениях бывает так велика, что они могут взаимодействовать друг с другом силами гравитации. Такие галактики принято называть взаимодействующими. Их гравитационное взаимодействие вызывает значительное изменение формы галактик.

Даже наша Галактика является взаимодействующей. В настоящий момент она поглощает одну карликовую галактику, находящуюся на противоположной от нас стороне галактического диска. Через несколько миллиардов лет она «проглотит» Магеллановы Облака, а через 4 миллиарда лет столкнётся с галактикой Андромеды. В результате столкновения в течение примерно 1—2 миллиардов лет галактики сольются в одну гигантскую звёздную систему.

У большинства галактик можно выделить яркую центральную часть — ядро. Эта область отличается большой звёздной плотностью и яркостью. В ядрах некоторых галактик происходит колоссальное выделение энергии, которое нельзя объяснить излучением или взрывами обычных звёзд. Такие галактики получили название галактик с активными ядрами. Их активность проявляется по-разному. Например, это может быть большая мощность излучения в коротковолновых областях спектра или же мощные выбросы струй газа — джеты.

В 1960 году во время радиообзора неба Аллан Сандэйж и Томас Мэттьюс обнаружили объект, который сильно напоминал активные ядра галактик. Но при этом в небе он выглядел как обычная звёздочка 13 звёздной величины. Изучение спектра объекта показало наличие в нём ярких линий излучения, которые напоминают спектры газовых туманностей, а сами линии были сильно смещены в красную область спектра, как в спектрах далёких галактик. Так были открыты квазары — класс астрономических объектов, являющихся одними из самых ярких в видимой Вселенной. Их мощность излучения в десятки, а иногда и в сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша.

Природа активности радиоизлучения квазаров точно пока не установлена. По одной из теорий, они представляют собой галактики на начальном этапе развития. А источником излучения является аккреционный диск сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре галактики.

Источник