Наша Галактика Чумацький шлях

Галактики спостерігаються у вигляді світлих туманних плям круглої, овальної або неправильної форми. За структурою розрізняють три типи Галактик: спіральні, еліптичні і неправильні, рідко бувають кільцеві. Галактики, що є джерелами радіовипромінювання, називаються радіогалактиками. У них відбуваються бурхливі процеси, які супроводжуються викидами речовини.

До нашої Галактики входять Сонце і сонячна система. Дуже довгими були суперечки про її розміри, масу, структуру розміщення зір. Тільки у двадцятому столітті за допомогою сучасних досліджень було встановлено, що вона представляє з себе спіральну галактику у вигляді великого диску з перемичкою. Діаметр Галактики складає близько 30 тисяч парсек (порядку 100 000 світлових років, 1 квінтильйон кілометрів), а середня товщина порядку 1000 світових років. Галактика містить близько 200 мільярдів зір (за сучасними даними від 200 до 400 мільярдів). Основна частина зір розміщена у формі плоского диска. Згідно даних на січень 2009, маса Галактики оцінюється у 3·10¹² мас Сонця, або 6·10⁴² кг. Більша частина маси Галактики міститься не в зорях і міжзоряному газі, а в темному гало з темної матерії.

Мал.5. Галактика «Чумацький шлях»(комп’ютерна модель)



Мал.6. Місце знаходження Сонячної системи у Галактиці «Чумацький шлях» (комп’ютерна модель).
Якщо говорити про масу видимої речовини нашої Галактики, то приблизно 95 % її припадає на зорі, а близько 5 % - на міжзоряний газ і пил. Простір Га­лактики пронизаний потоками заряджених частинок величезних енергій, а на міжзоряний газ діє магнітне поле.

Одна з головних труднощів, що з ними мають справу астрономи при вивченні Галактики,- наше внутрішнє положення в цій зоряній системі. Друга - поглинання випромінювання далеких галактичних об'єктів міжзо­ряною матерією.

Ці труднощі можна подолати, якщо вивчати Галак­тику в усіх діапазонах електромагнітних хвиль. Там, де ми чогось не можемо спостерігати безпосередньо, слід звертатись до теоретичних міркувань та комп’ютерних моделей, що допомагають відновлювати ті ланки процесів і явищ, яких не виста­чає.

	Атомний водень
	Чадний газ
	Радіодіапазон
	ІЧ-діапазон
	Гама-діапазон

Мал.7. Чумацький шлях у різних довжинах хвиль

За межами нашої Галактики є безліч інших зоряних систем, які ми може­мо спостерігати з боку, у різних ракурсах і на різних стадіях розвитку.

Порівнюючи їх одна в одною і з нашою Галактикою, виявляючи їх подібність і відмінність, з'ясовуючи причини цього, ми пізнаємо загальні закономірності будови і еволюції цих зоряних систем, а отже, і нашого зоря­ного острова.

Світ галактик. Галактики - основні структурні оди­ниці нашого Всесвіту. Одна з них міститься в сузір'ї Андромеди. Це велетенська галактика, схожа за своєю будовою на нашу, яка складається із сотень мільярдів зір. Світло від неї йде до Землі близько 2 млн. років.

Галактика Андромеди разом з нашою Галактикою та ще кількома сусідніми галактиками меншої маси утво­рюють так звану Місцеву групу. Деякі з-поміж зоряних систем цієї групи, зокрема Велика і Мала Магеланові Хмари, є супутниками нашої Галактики. Разом з нею вони обертаються навколо загального центру мас.

Ще одне скупчення галактик розташоване в сузір'ї Діви. Воно є центром ще більш гігантської, ніж Місцева група, системи зоряних островів -надскупчення галак­тик, до складу якого входить і Місцева група з нашою Галактикою.

Сучасним засобам астрономічних досліджень доступ­на величезна ділянка простору радіусом близько 10-12 млрд. світлових років.

На цій ділянці розташовані мільярди галактик, їх сукупність зветься Метагалактикою.

Підрахунки зір на однакових за розмірами ділянках неба з різною галактичною широтою свідчать про те, що із віддаленням від Галактичного екватора кількість зір до заданої величини m зменшується. Згідно цих підрахунків 95% усіх зір Галактики розташовано у Чумацькому шляху.

Сонце знаходиться недалеко від галактичної площини на відстані 10 кПк (30000 св.р.) від центра Галактики. Галактика має складну спіральну структуру. Центр Галактики знаходится в сузір’ї Стрільця у напрямі на α = 17^h 46,1^m, δ = –28°51'.

Якщо розглянути рух Сонця відносно найближчих зір, то знаходять апекс основного руху Сонця. Його координати α = 17^h 40^m, δ = +21°. Він також знаходиться в сузір’ї Геркулеса, а його антиапекс в сузір’ї Голуба.

Кутова швидкість обертання зменшується в міру зростання відстані від центра Галактики, але це зменшення є повільнішим, ніж цього вимагають закони Кеплера. Лінійна швидкість обертання з відстанню від центра спочатку зростає, досягає максимуму близько 250 км/с на відстані Сонця і надалі повільно зменшується.

Можна говорити про два основні рухи Сонця в Галактиці:

1. 
   у напрямі сузір’я Геркулеса з швидкістю 16 км/с відносно найближчих зір;
   
2. 
   у напрямі сузір’я Лебедя з швидкістю 250 км/с (рух разом з найближчими зорями навколо центра Галактики).
   

Сонце здійснює один оберт навколо центра Галактики за 220 млн. років. Цей проміжок часу називають Галактичним роком. За час свого існування Сонце облетіло Галактику приблизно 30 разів.

Групою американских учених із Університета штата Огайо, які орієнтувались на дані, отримані від космічного рентгенівського телескопа "Чандра" (Chandra) встановлено той факт, що наша галактика Чумацький шлях оточена величезною хмарою гарячого газу, температура якого в декілька сотень разів більша, ніж температура поверхні Сонця. Учені вважають, що хмара, яку називають гало, може служити ключом до розгадки баріонів.

Мал.8. Гало, хмара горячого газу, навколо галактики Чумацький шлях. Зліва внизу Мала і Велика Магеланова хмара, дві невеликі сусідні галактики.



Зоряні скупчення та асоціації. Деяка частина зір Галактики об’єднана в скупчення, тобто в групи, які пов'язані між собою взаємним тяжінням і тому, рухаються в просторі як єдине ціле. Розрізняють два види зоряних скупчень: розсіяні та кулясті.

Розсіяні зоряні скупчення складаються з декількох десятків, сотень, іноді тисяч зір, що мають неправильну форму. Їхні діаметри становлять 10-20 світлових років.



Мал. 9. Розсіяне зоряне скупчення Плеяди

Кулясті зоряні скупчення мають сферичну або злегка сплюснуту форму діаметром до 300 св. р. Вони налічують сотні тисяч і навіть мільйони зір, які групуються до центру.

У 20-х роках ХХ ст. увагу астрономів привернули групи біло-голубих зір, що згодом отримали назву – асоціацій. Досліджуючи їх, у 1947р. В.ААмбарцумяном і його співробітниками виявлені групи зір названі зоряними асоціаціями.

За типом зоряного населення асоціації поділяють на:

1. 
   ОB-асоціації, що здебільшого складаються з гарячих зір спектральних класів O та B.
   

До ОB-асоціацій належать зорі різних спектральних класів від 0 до 32. Розміри ОB-асоціацій приблизно десятки і сотні Пк. Вони на багато більші за розсіяні зоряні скупчення.

2. 
   Т- асоціації складаються типу Т Тельця.
   

Найближча Т-асоціація а знаходиться у сузір’ї Оріона. У ній налічує понад 600 зір типу T Тельця.

ОВ і Т-асоціації бувають усередині потужних газово-пилових комплексів. Очевидно, тут згруповані зорі, які лише розпочинають свій розвиток. Довгий час дискутувалося питання про стійкість асоціацій. Вважали, що швидкості окремих зір у них надто великі, щоб ці утворення були стійкими. Виявилось, що в асоціації входить і багато інших, які раніше вважали зорями фону. Таким чином, питання про стійкість відпало.

Поділ на OB- та T-асоціації є досить умовним, оскільки зорі типу T Тельця виявлено в усіх близьких до Сонця OB-асоціаціях. Однак багато T-асоціацій не мають зір класів O або B.

3. Туманності. Галактичні туманності – це газові, пилові або газо-пилові хмари, що входять до складу Галактик. За формою розрізняють дифузні, планетарні, залишки вибуху наднових зір та ін. Дифузні туманності – це складові частини загального газопилового шару Галактики. Їх поділяють на емісійні, відбивні та темні Галактичні туманності. Емісійні Галактичні туманності – частина газового шару, що світиться внаслідок збудження її ультрафіолетовим випромінюванням однієї або кількох сусідніх гарячих зір (люмінесценція). Світіння емісійних Галактичних туманностей згасає в процесі старіння збуджуючих зір. Світіння відбивних Галактичних туманностей зумовлене розсіянням світла сусідніх менш гарячих зір. Різниця між темними і відбивними Галактичними туманностями в тому, що поблизу темних туманностей немає освітлюючих зір. У певних умовах такі туманності можуть втрачати гравітаційну стійкість, стискаючись з наступним подрібненням і утворенням протозір. Іноді, всі три типи дифузних Галактичних туманностей трапляються в єдиному комлексі. Планетарні Галактичні туманності, залишки вибуху наднових зір та інші, відносяться до туманностей, що безпосередньо пов’язані із зорями, в процесі еволюції яких вони виникли. Планетарна Галактична туманність – це кільцеподібна або аморфна туманність, в центрі якої міститься ядро, яке збуджує люмінесцентне світіння туманності. Ці туманності та їхні ядра утворюються в процесі еволюції червоних гігантів. Всередині туманності, іноді, спостерігають пульсар – залишок зорі, яка вибухнула.

Не лише зорі населяють нашу Галактику. Міжзоряний простір заповнено газом та пилом. Ці газ та пил дуже розріджені - одна частинка на 10 см³. Та часом вони утворюють величезні за розміром (10 - 100 пк), досить щільні 10 - 100 частинок в 1 см³, неправильної форми хмари - дифузні туманності, які поділяють на світлі і темні.

Мал. 10. Туманність Оріона у видимому світлі (фото NASA/ESA)

Мал.11. Фото дифузної туманності «Орел» зроблений іспанським астрографом Ксавье 22 червня 2012року
Окрім дифузних, існують також компактні туманності правильної форми. Вони поділяються на волокнисті і планетарні.

Принаймні частина волокнистих туманностей - це залишки спалахів наднових. Одна з них - Крабоподібна туманність у сузір’ї Тільця, відстань до якої становить 5 500 св. р., а видима зоряна величина 8,6^m.

Планетарними названо туманності кільцеподібної форми, які здалека мають вигляд слабких кілець або дисків.

Не так давно астрономи представили загадкове фото емісійної туманності "Північне Сяйво", яке по формі нагадує континент Північної Америки і знаходиться в сузір’ї Лебідь.



Мал.14. Фото емісійної туманності "Північне Сяйво"

Як уже згадувалось, частина речовини у міжзоряному середовищі перебуває в розпорошеному стані. Завдяки поглинанню нею світла від далеких зір у їх спектрах виявлено лінії поглинання, що належать атомам і молекула міжзоряного газу.

IV. Узагальнення і систематизація знань.

1. 
   Що таке галактика?
   
2. 
   Галактика у перекладі з грецької?
   
3. 
   Вік галактик?
   
4. 
   Одиниця виміру галактики?
   
5. 
   Які типи галактик існують?
   
6. 
   Що таке радіогалактика?
   
7. 
   Вчений, що побудував класифікацію галактик?
   
8. 
   Головна частина газової складової галактик?
   
9. 
   Що таке зоряна асоціація та їх типи?
   
10. 
    Які види зоряних скупчень Ви знаєте?
    
11. 
    Що собою представляє туманність та якими вони бувають?
    
12. 
    Що називають Метагалактикою?
    

V. Підведення підсумків уроку, самостійний пошук інформації в Інтернеті.

Перегляд сайтів у позаурочний час:

http://www.prao.ru/Constellations/mlech.html

http://kosmos-x.net.ru/photo/galaktiki/mlechnyj_put/7-0-471

http://galactic.name

http://pulsarus.ru/image/Tumannosti/

http://www.youtube.com/watch?v=evz4CKReNJw

http://www.youtube.com/watch?v=9XI4QrqX-WQ

 http://www.youtube.com/watch?v=j8Fove5WB-Q

http://www.youtube.com/watch?v=kYylaBrQUrw&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=eBDIWAnZra0&feature=fvwrel

http://www.galactic.name/directory/the_pleiades_star_cluster_m45.php

VI. Повідомлення домашнього завдання, аргументація оцінок.

Опрацювати матеріал підручника, дати відповіді на поставлені у кінці тексту запитання.

Література:

1. 
   Веб-сайт «Астроосвіта» [Електронний ресурс].– Режим доступу: http://astroosvita.kiev.ua/– (Сайт астрономічної освіти) 
   

2. Веб-сайт «Астрономічна обсерваторія» [ Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.observ.univ.kiev.ua – (Сайт Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка) 

3. 
   Веб-сайт «Астрономические новости NASA на русском языке. Новости космоса.» [Електронний ресурс].–Режим доступу: http://hea.iki.rssi.ru/ru/index.php/– (Сайт астрономічних новин) 
   
4. 
   Веб-сайт «Космос» [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://kosmos.co.ua/– (Сайт відділу Астрофізики) 
   
5. 
   Веб-сайт «Туманності» [ Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://pulsarus.ru/image/Tumannosti/
   
6. 
   Веб-сайт «FUTURE 24» [ Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://future24.ru/astronomy-predstavili-foto-emissionnoi-tumannosti-severnoe-siyanie.
   
7. 
   Климишин І.А. Астрономія. Підручник 11 кл. / І.А.Климишин, І.П. Крячко. – К.: «Знання України», – 2002.-191c.
   
8. 
   Левитан Е.П. Астрономия: Учебник для 11 классов общеобразователь­ных учреждений/ Е.П.Левитан. – М.: Просвещение, 1994. –207 с.
   
9. 
   Левитан Е.П. Основы обучения астрономии: Методическое пособие для средних ПТУ/ Е.П.Левитан. – М.: Высшая школа, 1987. –135 с.
   
10. 
    Ткаченко І.А. Лабораторно-практичні заняття з астрономії: Навч. посібн. з астрономії/ І.А. Ткаченко. –К.: Наук. світ, 2002. –61 с.
    
11. 
    Чурюмов К.И., Пономарев Д.Н. "Атлас звездного неба "/ Чурюмов К.И., Пономарев Д.Н. –Москва, изд. Просвещение. –1990.-230c.