Астрофизика | Астрофизика және Әлем эволюциясы

Бір жыл-Жерге Күнді бір рет айналып шығу үшін қажет уақыт. Күннің айналасындағы 938 886 400 км жерді айналып шығу үшін Жерге 365,24 күн қажет. Жердегі жылдың ұзақтығы дегеніміз осы. Өзге планеталардағы жылдар ұзағырақ немесе қысқарақ болады, бұл олардың әрқайсысына Күнді айналып шығуға қажет уақыт көлеміне байланысты.
Біздің білуімізше, Күн жүйесінің бірде-бір өзге планетасында тіршілік жоқ, сондықтан Жер тіршіліктің болуымен ерекшеленеді. Күн қатардағы жұлдыздардың бірі болар, алайда оның маңындағы үшінші планета (Жер) өзгелерден бөлек. Жер суды қайнатып жіберердей ыстық та және су қатып қалатындай суықта емес.Ол оттегіден тұратын атмосфераны қамтиды. Су және оттегімен Жерде тіршілік басталып, өркен жайды.
Ғалымдар Жер планетасын геосфера деп атайды. Біз өмір сүретін сыртқы қатты бөлігі-биосфера. Оның қабаттарын атмосфера қоршап жатыр. Жер ішінде де осындай қабат бар. Ортасында қатты қысымнан сығылған никель мен темірдің қосындысынан тұратын қатты ішкі ядро бар. Ядроны қоршап жатқан тау жыныстары ыстық және сұйық болады. 1500 жылға дейін адамдардың көпшілігі Жер әлемінің ортасында орныққан деп ойлаған. Оларда Күн және өздеріне таныс өзге планеталар сфера құрамында Жерді айнала қозғалып жүретіндігі туралы сенім қалыптасқан. Польшалық ғалым Николай Коперник (1473-1543) Күн Әлемінің ортасында орналасқандығы, ал Жер өзге планеталармен бірге Күнді айналып жүретіндігі жайлы бастапқы болжам келтірген. 1762 ж. Джек Кассини және Джин Ричер деген екі астроном алдымен Марсқа дейінгі қашықтықты, сонан соң геометрияны қолданып, Жердің Күннен қаншалықты алыс орналасқанын тура есептеп шығарған (147 және 52 миллион км). Бүгінгі таңда ғалымдар планеталар арасындағы қашықтықтарды, лазерлік немесе радиолокациялық сәуле шоғыларын оларға қарай атқылай отырып өлшейді.
Астероидтер, метеорлар мен кометаларды қоса өзге денелер де ғарышта Күн жүйесі арқылы саяхаттап жүреді.Уақыт өте келе олар түнгі аспанда ғажайып жарық көрністер қалыптастырады, сондай-ақ ғалымдарға Әлемнің пайда болуы туралы идеялар тастайды.
Метеорит жасаған ең үлкен ойық-АҚШ-тың Аризона штатындағы Метеор кратері.Оның диаметрі 1700м-ден астам және тереңдігі 200 м.Атмосфера арқылы өтіп, жерге соғылу үшін метеорлар айтарлықтай үлкен.Метеордан қалған күйген тас метеорит деп аталады.
Астероидтар-Марс пен Юпитер арасындағы “белдеуде’’ Күнді айналып жүрген шағын планеталар. Астероидтардың көбісі өлшемі кішілеу ғарыштық бөлшектермен соқтығысарда ойылған кішкене кратерлері бар тау жыныстарының бұдырлы кесектері сияқты болып көрінеді. Ең үлкен астероид Церес деп аталады, оның диаметрі 930 км.
Кометалар-тозаң мен тау жыныстарына толы мұз кесектері. Олар планеталар сияқты Күнді айналып жүреді. Мұнымен қоса, кометалар Күннен тысқары ғарыш кеңістігіне алыс сапарға аттанады. Сондықтан кометаларға Күн айналасындағы орбитаны бір рет айналып шығуға бірнеше мыңдаған жылдар қажет. Комета күннің қызуына жақындағанда мұз ядро жылынады да, ұзындығы бір миллион километрге дейін жететін жарқылдаған құйрығын сыртқа лақтырады. Бұл-бір ғажайып құбылыс.
Көптеген ғалымдардың пайымдауынша, 65 жыл бұрын астероидпен соқтығысу динозаврлардың қырылуына әкеп соқтырған. Бұл соқтығысудан болған кратер Мексикадағы Чиксулуб кратері теңіз деңгейінен төмен орналасқан және диаметрі 300 км құрайды. Ол Жерге соқтығысқан астероид сияқты ірі объектіден құралған болуы керек.Мұндай соқтығысу айтарлықтай климаттық өзгерістер туғызып, Жердегі тіршілік үшін жағдайларды өзгертуі мүмкін. Әрбір 50 миллион жылда диаметрі 10 км-ден астам астероид Жерге соғылады.
«Аққан жұлдыздар»-Жер атмосферасына ене отырып, қызатын метеорлардың жарқыраған құйрықтары. Метеор денелер деп аталатын миллиондаған металл және тас кесектер Күнді айнала отырып, ғарышты жарып өтеді. Олар Жератмосферасының қалың қабатына енген кезде қызады да, арттарынан жарқылдаған “құйрықтарын’’ 1-2 секундқа қалдырады. Олар аспанға әдемі от шашқандай әсер қалдырады.
Жерден Галлей кометасы 77 жылда бір Күннің қасынан ұшып өткен сәтте көрінеді,бірақ жиірек көруге болатын кометалар бар.Энке кометасы әр үш жыл сайын, Григга-Шьеллерупа кометасы төрт жыл сайын кері оралады.Хэйл-Бопп кометасын екі астронавт 1995 жылы бір түнде көргендіктен, олардың екеуініңде есімімен аталған.1908 ж. метеорит пе, кометаның фрагменті ме, әйтеуір үлкен бір нәрсе Жер атмосферасына соғылады.Ол Ресейдің Сібір ауданында жерге соғылардан бұрын жарылған.Жарылыс жүздеген шақырымнан естілді, сол ауданның маңайындағы қалың орман ағаштары құлады.1920 жылы табылған Хоба метероиті бақандай бір фтубол командасы сыйып кететіндей үлкен.Салмағы 44 кг кішкентай метеорит 1965 ж. Англиядағы Лейсестерширде жерге құлады.
Ғарыш кеңестігін астрономия зерттейді. Астрономия грекше астрон-жұлдыз, ал номос- заң деген ұғымды білдіреді. Оның дамуына ертедегі адамдардың тұрмыс-тіршілігіне байланысты қажеттілік себеп болды. Ғарыш кеңестігіне аспан денелерін жатқызамыз. Аспан денелеріне жұлдыздар, планеталар, планеталардың серіктері; мысалы, Жер серігі-Ай, сондай-ақ кометалар, метеориттер жатады.
Жұлдыздар жүйелері шар немесе оралым бұтақтары тәріздес шоғырларды құрайды.Оларды галактикалар деп атайды.Шексіз әлемнің біздер орналасқан бөлігін Біздің галактика деп атайды. Онда 150 миллиардтай жұлдыздар бар.Күн-бізге ең жақын, қатардағы орташа жұлдыз.Бір секундта 300 000 шақырым жылдамдықпен таралатын жарық Күннен Жер бетіне 8 минутта, ал Біздің галактиканың бір шетінен екінші шетіне жүз мың жылда жетеді.
Жер Күнді айналып жүрген сегіз планеталардың бірі.Ай-Жерді айналып жүрген оның табиғи серігі.Басқа планеталардың да серіктері бар.Бұлардың барлығы Күн жүйесіне енеді.
Біздің галактиканың сыртында тағы да жүз миллиондай галактикалар бар екені белгілі болды.Кейбір галактикадағы жұлдыздар құйын үйірген шаң-тозаңдай, спираль бойымен орналасқан.Аспандағы «ҚҰС ЖОЛЫ»-Біздің галактикадағы жұлдыздар жиі орналасқан сондай бұтақтардың бірі.Галактикалардың барлығы да қозғалыс үстінде дамиды, өзгереді, өшеді, қайтадан түз
Қазіргі астрономия жұлдыздардың, планеталардың және басқа аспан денелерінің қозғалысын да, ондағы өзгерістер мен процестерді де зерттейді.
Ғарыш кеңестігі, ондағы денелер физиктер үшін тамаша зертхана болып табылады.Мысалы, жер бетінде ауасыз кеңестік алу немесе денелердің температурасын миллиондаған градустарға көтеру аса қиын жұмыс.Ал ғарышта бұл жағыдайлардың барлығы да бар.Мысалы, Ай бетінде ауа мүлдем жоқ. Сондықтан онда Жердегідей нақты вакуум алатын күрделі қондырғысыз-ақ тәжірибелер жүргізіп, ғылыми-зерттеу жұмыстарын жасауға болады.
Ю.А.Гагариннің тұңғыш рет ғарышқа көтерілуінен бастап, астрномияның жаңа саласы-космонавтика (грекше космос-ғарыш және наутик-кеме жүргізу) жедел дамып келеді. Космновтикаәлем кеңістігіндегі ғарыш аппараттарының қозғалысын талдап зерттейді.
Қазіргі астрономия сонымен қатар бірнеше басқа салаларды да қамтиды.Аспан денелерінің пайда болуын және дамуын зерттейтін астрономиясаласын космогония деп атайды.Космогония әлемдегі галактикалар мен жұлдыздар және басқа денелер қашан және қалай пайда болады, оларда қандай өзгерістер жүріп жатыр, деген сұрақтарға жауап береді.Сондай-ақ Әлем туралы, оның жалпы қасиеттері туралы астрономия ілімін космология дейді.
Ғарыштық экспедициялар Жердің айналасына немесе одан да алыс қашықтықтарға сапар шегіуді білдіреді.Адамдарды ғарышқа жіберу көп қаражат пен үлкен еңбекті қажет етеді. Қазіргі кезде ғарышқа аттандырудың бірден-бір жолы үлкен зымырандарды ұшыру болып табылады. Зымырандар адамдарды Айға, ал зондтар өзге планеталарға алып барады. Ғарышкерлер Жердің төңірегіндегі орбита бойынша айналып тұратын ғарыш стансаларында тұрып жұмыс істейді.Алыс планеталарды зерттеу үшін ең қолайлысы робот-зонд: оған ауа да, су мен тағам да қажет емес және ол ешқашан шаршамайды.
Зымыранға ауа қажет емес-әрине, ауа оны бәсеңдетеді. Көптеген зымыран энергияны сұйық сутегі сияқты сұйық отын және сұйық отынның жануы үшін жағдай жасайтын тотықтандырғыш (сұйық оттегі) арасындағы реакциядан алады.
1989 жылы Аполон 11 әуе кемесінің астронавтары Айға қонғаннан бастап, ол жақта жалпы 12 адам болып қайтты.1969 бен 1972 жыл аралығында американдықтар Айға жеті рет ғарыштық экспедиция жүргізді. Аполон 13 кемесінің бір экспедициясы сәтсіз болды, өйткені ол Айға қона алмай, борттағы жарылыстан кейін аман қалып, Жерге оралды. Қалған алты экспедиция кезінде Айға екі астроновтан жеткізіліп отырды.
Американдық екі Викинг ғарыш кемесі Марысқа 1970-76 жылдары барды. Ғарыш кемелері планетаны айналып шықты, ал қондырғыларын роботтар топырақ үлгілерін алып, Жерге деректер мен телесуреттерін жіберді. 1997 жылы американдық Пэтфайндер кемесі Марсқа Соджорнер деп аталатын жүрдекті жеткізді, ал 2004 жылы американдық Экспресс Орбитер кемесі беткі қабатын зерттеу мақсатында Марыстың екі жағына екі жүрдекті қондырды.
Орбитада кеме мен оның ішіндегі адамдар жердің гравитациялық ықпалынан босайды және өздерін салмақсыздай сезінеді.Ғарыш кемесінің ішіндегі бекітілмеген нәрселердің бәрі ауада қалқып жүреді.Бұған үйрену керек, бірақ ғарышкерлердің көпшілігіне салмақсыз, жеңіл болған ұнайды. Дененің бұлшық еттері мен сүйектерін қалыпты жағдайда ұстап тұру үшін дене жаттығуын жасау керек.
Ғарыш кемелерін ұшыру жүйесінің екі түрі бар: көп сатылы зымырандар және көп рет қолданылатын кемелер-шаттлдар. Американдық шаттл орбитаға экспедицияларын 1981 жылы бастады. Ол қатты отынды екі зымыранжылдамдатқыштың көмегімен ұшырылады.Олар екі минуттан кейін шаттлдан бөлініп, қайта қолданыс үшін жерге кері құлайды. Сегіз жарым минттан кейін негізгі отын багі түсіп қалады да, шаттл орбитаға шығады.Шаттл оралғаннан кейін атмосфераға үйкелуі салдарынан ашық қызыл түске еніп, жарқырайды. Ол жерге түсу үшін өз қанаттарын пайдалануды жоспарлайды.
1973 жылы ұшырылған американдық Пионер ХІ ғарыштық зонды Күн жүйесіне бағыт алардан бұрын Юпитер маңынан ұшып өтіп, сонан кейін Сатурнға қарай ұшып кетті.Кейіннен Вояджер ІІ деп аталатын американдық ғарыштық зонд Юпитер маңынан 1979 жылы, Уран маңынан 1988 жылы, Нептун маңынан 1989 жылы ұшқан. Галилео ғарыш кемесі Юпитерге 1995 жылы барып қайтты.Кейбір ұзақ мерзімдік зондтар Күн жүйесінен шалғайдағы ғарышта мәңгі ұшып жүретін болар.
2003 ж. Вояджер 1 Күн жүйесін тастап шыққан алғашқы ғарыш кемесі болды. Бұл шағын робот- ғарыштық ұшулардың ең тамаша ізашараларының бірі.2004 ж.АҚШ Марстың әр жерлеріне Спирит және Опортьюнити атты екі ай жүрдегін қондырды.Еуропалық Марс Экспресс Орбитер кемесі Марсты айналып шықты, бірақ 2003 ж. Қондырылғаннан кейін жоғалып кеткен кішкентай Бигл 2 жүрдегін таба алмады.
Галактика – үш триллиондай жұлдызы бар үлкен жұлдызды қала іспеттес көлемді жұлдыздар тобы.Галактикалар галактикалық шоғырлар құрайды: олардың кейбірінде 50 шақты, өзгелерінде жүздеген галактика бар. Әлемнің газ бұлттары ретінде құрылу барысында түзілген бірнеше миллион галактикалар бар.Олардың ішінде жаңа жұлдыздар әлі күнге пайда болуын жалғастыруда.Әлемнің кеңеюіне қарай галактикалар да жан жаққа таралады.
«Галактика» сөзі ежелгі мысырлық «galа» - сүт деген сөзінен шыққан. Мысырлықтар түнгі аснаннан төгілген сүттің ізіне ұқсаған тұман белдеу көреді. Олар аспан сүтін сәби Геракл (Геркулес) төккені жөнінде әңгіме құрастырды. Галактика «сүт жолы» немесе Құсжолы ретінде әйгілі. Құсжолының ортасы тығыз жұлдыздар массасынан тұратын галактика ядросы болып табылады.
Галактикалардың бәрі бірдей болып көрінбейді. Олар негізінен спиральдік, эллипстік және тұрақсыз пішінді болып келеді. Галактиканың екі түрі екі “саласы’’ бар айналып тұрған шиыршық тәрізді көрінеді. Шиыршықты галактикада орталық ядроның айналасындағы жұлдыздардың не бірнеше саласы, не біздің Құсжолы галактикасындағыдай маңдайшадан басталатын салалар болады. Эллипстік галактикалардың пішіні жұмыртқа тәрізді сопақ.Тұрақсыз пішінді галактикалардың белгілі бір пішіні болмайды. Эллипстік галактикалар барлық жұлдыздарды алып фейерверктен атқан ұшқындар секілді жан-жаққа лақтырады.
Американдық астроном Эдвин Хаббл 1924 ж. галактика біреу ғана емес екенін білді. Адамдар оған дейін жалғыз ғана аса ірі галактиканы құрайтын бірыңғай жұлдыздар тобы бар деп ойлап келген. Хаббл Құсжолынан тысқары жыпылықтаған құбылмалы жұлдызды байқайды.Ол өзі зерделеген Андромеда Тұмандығының, шын мәнісінде, біздің Құсжолы галактикасының ішіндегі газды бұлт емес, өзге галактика екенін түсінді.Бізге құралсыз көзге көрінетін барлық жұлдыздар біздің галактикаға жатады, бірақ олардан тысқары да өзге миллиондаған жұлдыздар бар.
Галактикалар адам нанғысыз үлкен.Тіпті жарық жылдамдығымен саяхат құра отырып, Құсжолын кесіп өту үшін ғарыш кемесіне 100 000 жыл керек. Ең қарапайым галактика миллиондаған жұлдызды қамтиды, ал асқан галактикалардың ккөп миллиардтаған жұлдызы бар. Дегенмен, көптеген алыбы бар. Әлемде өлшем маңызды емес.
Құсжолы-біздің ғалам. Құсжолы ғаламында 200 000 миллионға жуық жұлдыз бар, олардың бірі-біздің Күн.Күн ғаламының айналасында қозғалады, бірақ соңғы 200 000 миллион жылда ол мұндай бір ғана айналым жасады, өйткені бұл ғалам өте үлкен.
Галактика жұлдызды материялдардың жарық бұлттары сияқты болып көрінеді, бірақ оларды айналып жүретін, көзге көрінбейтін «көмескі материялар» бар. Астрономдар Әлемнің бүкіл материясының оннан тоғызы көмескі заттар екеніне сенімді, олар оның бар екенін біледі, өйіткені оның тартылысы Әлемдегі жұлдыздар мен галактикаларды қозғалысқа келтіреді. Көмескі материя Әлем өмірінің ерте кезеңінде күйіп кеткен жай материялардың қалдығы болуы мүмкін.
Жер-басқаларына қарағанда ең жақсы білетін планетамыз, бірақ Аполлон VIII астронавтары Айды айналып шығып, ғарышта қалқып жүрген Жерді көрген кезінде, 1968 ж. біз Жердің толық көрнісін алғаш рет алдық.Жер-Күнді айналып жүрген және әрқайсысы Күнге қуатты тартылу нәтижесінде өз орнын алатын тоғыз планетаның бірі ғана.Планетамыз-қатты, бірақ қорғаушы жамылғы көрпемен оранғандай, ауа қабығы бар онша дөңгелек емес доп.
Ғалымдар, гравитация газ бен тозаңды ыстық қызыл шарға біріктіргенге дейін, Жердің жаңа жұлдыз-Күннің айналасында айналып жүретін газ бен тозаңның бұлты ретінде басталғанына сенеді.Миллионға жуық жыл бойы бұл шар суып, қатты қабыршық пайда бола бастаған. Атмосфера Жер бетіндегі вулкандардан көтерілетін метан, сутегі және аммоний тәрізді улы газдардан құралған. Миллиардтаған жылдар ішінде бұлттардан жаңбыр түріндегі су булары бөлініп шықты және жер қабыршықтарының шұңқырларында мұхиттар пайда бола бастады. Құрлықтың қалған массалары континентер құрады.
Жер ғарыштан-жасыл және қоңыр дақтары бар әдемі ашық көгілдір түсті шар. Соңғы бес жүз жылға дейін адамдардың көпшілігіне Жер тегіс деген наным қалыптасқан. Шын мәнісіде ол дөңгелек, бірақ оның пішінін соншалықты дөп-дөңгелек деуге келмейді.Оның ортасында, экваторда дөңес жерлері бар, ал оның полюстары аздап жалпақтау болып келеді.
Жер Күнді айналып жүретіндіктен жердің әр түрлі бөліктері жарық пен жылуды көп немесе аз алады, бұл жыл мезгілдерін қалыптастырады. Жер тігінен 23 –қа ауытқып, өз осін айналып жүреді (полюстен полюске дейін Жер арқылы өтетін қиялдағы сызық). Жердің Күнге жақынырақ жағы жылырақ болып , жаз басталады, ал жылу аз болса, қысты білдіреді, аралықта көктем мен күз болады.

Пайдаланылған әдебиеттер
1. « Жас физиктер энциклопедиясы»
2. «Астрофизика» кітабы
3 «Физика және астрономия» журналы.....