Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Оглавление

Сергей Попов. Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Предисловие

Благодарности

Глава 1. Солнце

1.1. Строение Солнца и условия в недрах

1.2. Реакции в Солнце. Нейтрино

1.3. 11-летний цикл активности

1.4. Солнечные пятна, протуберанцы и все-все-все

1.5. Солнечная корона и затмения

1.6. Гелиосейсмология

1.7. Солнечные вспышки и их опасность

1.8. Эволюция Солнца и жизнь на Земле

Глава 2. Солнечная система

2.1. Образование Солнечной системы

2.2. Планеты и их спутники

2.3. Астероиды

2.4. Пояс Койпера, Плутон и компания

2.5. Кометы и облако Оорта

Глава 3. Экзопланеты

3.1. Способы обнаружения и изучения экзопланет

3.2. Основные типы экзопланет

3.3. Формирование и миграция планет

Глава 4. Звезды и их эволюция

4.1. Расстояния до звезд

4.2. Устойчивость звезд и их структура

4.3. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела. Цефеиды

4.4. Двойные и кратные звезды. Аккреция

4.5. Образование звезд. Три населения

4.6. Смена термоядерных реакций

4.7. Сверхновые

Глава 5. Синтез элементов и термоядерные реакции

5.1. Первичный состав. Реакции в ранней Вселенной. Первые звезды

5.2. Химическая эволюция Вселенной. Звезды

Глава 6. Компактные объекты: белые карлики и нейтронные звезды

6.1. Белые карлики

6.2. Нейтронные звезды

Глава 7. Черные дыры

7.1. Природа черных дыр. Коллапс

7.2. Кандидаты в черные дыры в тесных двойных системах

7.3. Сверхмассивные черные дыры

7.4. Первичные черные дыры и испарение Хокинга

Глава 8. Наша Галактика

8.1. Структура Галактики

8.2. Наше место в Галактике и структура наших окрестностей

8.3. Природа спиральных рукавов

8.4. Рассеянные и шаровые скопления

8.5. Сверхмассивная черная дыра – Sgr A*

8.6. Спутники Галактики. Местная группа

Глава 9. Межзвездная среда

9.1. Межзвездный газ и пыль. Состав среды

9.2. Поглощение света

9.3. Круговорот вещества в межзвездной среде

9.4. Межзвездные магнитные поля

Глава 10. Мир галактик

10.1. Типы галактик

10.2. Образование и взаимодействие галактик

10.3. Сверхмассивные черные дыры и активные ядра

10.4. Скопления галактик и крупномасштабная структура

Глава 11. Расширение Вселенной

11.1. Разбегание галактик. Закон Хаббла

11.2. Горизонт частиц и горизонт событий. Возраст Вселенной

11.3. Космологическое красное смещение

11.4. Геометрия Вселенной

11.5. Состав Вселенной. Темное вещество

11.6. Ускоренное расширение Вселенной. Темная энергия. Будущее Вселенной

11.7. Стадия инфляции

11.8. Ранняя Вселенная

Глава 12. Реликтовое излучение

12.1. Модель горячего Большого взрыва

12.2. Космологические данные по наблюдению реликта

12.3. Измерение температуры реликта в разные эпохи

12.4. Спектр первичных возмущений

Глава 13. Телескопы

13.1. Принцип работы телескопа

13.2. Рефракторы и рефлекторы

13.3. Современные оптические телескопы и проекты ближайшего будущего

13.4. Радиотелескопы

13.5. Рентгеновские телескопы

13.6. Гамма-телескопы на Земле и в космосе

13.7. Детекторы нейтрино

13.8. Детекторы космических лучей

13.9. Детекторы гравитационных волн

Глава 14. Космические исследования

14.1. Наблюдения из космоса. Космические телескопы

14.2. Полеты к телам Солнечной системы

14.3. Изучение Земли из космоса и исследования околоземного пространства

14.4. Пилотируемая космонавтика

Глава 15. Компьютеры в астрономии

15.1. Управление инструментами, телескопы-роботы

15.2. Обработка данных. Big data

15.3. Численный эксперимент и моделирование

15.4. Виртуальная обсерватория

Глава 16. Жизнь во Вселенной

16.1. Жизнь в Солнечной системе

16.2. Жизнь на экзопланетах

16.3. Двойники Земли. Зона обитаемости. Биомаркеры

16.4. Другие формы жизни

16.5. SETI

Эпилог

Рекомендуемая литература

Отрывок из книги

Астрономия – одна из самых быстро развивающихся наук наших дней. Поток результатов чрезвычайно велик: каждый месяц появляется более тысячи новых публикаций. Во многом это связано с вводом в строй новых наземных телескопов, с запуском космических аппаратов и с ростом производительности компьютеров. Поэтому довольно часто прямо на наших глазах совершаются важные открытия или появляются теоретические работы, которые заметно влияют на существенные детали нашего научного описания мира. Эта книга является скромной попыткой зафиксировать общий вид астрономической картины мира на середину 2017 г. Безусловно, дальнейшее развитие науки приведет к необходимости уточнять, а иногда и перерисовывать разные части этого полотна. Однако, надеюсь, какое-то время данный томик будет оставаться актуальным описанием того, какими астрономы видят Вселенную и ее обитателей – астрономические объекты.

Современная астрономия, которой посвящена данная книга, – это в основном астрофизика, наука о природе небесных тел. Она изучает свойства космических объектов: как устроены звезды, планеты, галактики, какие физические процессы определяют их наблюдательные проявления. Мы последовательно рассмотрим все важнейшие типы наблюдаемых астрономических источников – от объектов Солнечной системы до мира галактик, не забудем также про межзвездную среду и синтез элементов, а затем перейдем к космологии. Кроме того, разберемся, как именно получают все эти данные, с помощью каких инструментов и аппаратов наблюдатели изучают далекие источники, прямые эксперименты с которыми попросту невозможны. Наконец, мы получим представление о работе современного астронома, которого сейчас скорее можно увидеть перед экраном компьютера, чем у окуляра телескопа. А «на десерт» представим рассказ о поиске жизни во Вселенной и различных формах, которые она может принимать.

.....

Протуберанцы – это аркоподобные структуры над солнечным диском, хорошо заметные на его краю. Это относительно холодные (5000–10 000 K) и плотные образования из хромосферного вещества, оказавшегося в разреженной горячей (около миллиона градусов) короне. Форма в виде арок объясняется поддерживающим действием магнитного поля. Если протуберанец проецируется на солнечный диск, то его обычно можно заметить как темное волокно при наблюдении в спектральной линии водорода Hα. Гигантские протуберанцы могут иметь размеры сотни тысяч километров.

Менее впечатляющие структуры, возвышающиеся над солнечным диском, – спикулы. Эти короткоживущие «колонны» на несколько минут поднимаются на высоту до нескольких тысяч километров, а потом разрушаются. Одновременно на Солнце существует несколько сотен тысяч таких образований.

.....