Презентация на тему Диффузная материя Подготовил Студент группы

Презентация на тему «Диффузная материя» Подготовил Студент группы 1 МЭО-12 Потреба Дмитрий

План 1. 2. 3. 4. Диффузная материя Диффузные туманности Межзвёздная пыль Нейтральный водород

Диффузная материя Пространство между планетами, звездами, туманностями и галактиками не абсолютно пустое - оно заполнено диффузной материей. В ней носятся метеорные тела и частицы, пылинки, молекулы, отдельные атомы и электроны. Диффузная материя

Плотность этой диффузной среды чрезвычайно низка - она в 1024 раз меньше плотности воды, тогда как плотность газовых и пылевых туманностей раз в сто или в тысячу больше, чем у этой среды. Как ни мала плотность межзвездном межзвездной диффузной пространстве, но это открытие стало среды, эта среда заметно общепризнанным лишь в поглощает свет очень XX в. далеких звезд. Она ослабляет их блеск и делает их цвет более красным. В 1847 г. астроном, директор Пулковской обсерватории В. Я. Струве установил факт поглощения света в

Диффузные туманности По своей сути это огромные облака разлитого в межзвездном пространстве газа, как правило, водорода — первого из химических элементов и основного строительного материала нашей Вселенной. Подобно земным облакам, возникающим в атмосфере, диффузные туманности могут иметь совершенно произвольную форму и размер, быть расплывчатыми или более-менее резко очерченными, за что и получили свое обозначение — диффузные. диффузная туманность строение молекулы водорода

Зачастую туманности являются мощными центрами звездообразования — в их недрах холодная межзвездная пыль и газ концентрируется в так называемые глобулы, которые при дальнейшем гравитационном сжатии раскаляются до температур, при которых начинают протекать термоядерные реакции, становясь, таким образом новорожденными звездами. Глобула газа новорождённые звёзды

Диффузные туманности доступны для наблюдения поскольку подсвечиваются излучением звезд, расположенных неподалеку, переизлучая их поглощенный свет. Не лишним будет напомнить, что вне зависимости от цвета поглощенного излучения каждый химический элемент переизлучает свет совершенно определенной и свойственной только ему длиной волны. А поскольку основным компонентом туманностей является водород, то диффузные туманности светятся туманности красным цветом — цветом люминесценции (переизлучения) атомарного водорода. диффузная туманность

Самым известным примером диффузной туманности является Большая Туманность Ориона или М 42 по каталогу Мессье — хорошо заметное невооруженным глазом холодными зимними вечерами туманное облачко чуть ниже Пояса Ориона. Даже в самые скромные инструменты навроде полевых биноклей туманность представляет собой волшебное по красоте зрелище. Однако кроме десятка наиболее ярких представительниц, диффузные туманности очень трудны для наблюдения, особенно без специально подобранного инструментария. Поскольку туманности являются объектами весьма протяженными, то свет от них "размазан" по значительной площади небесной сферы, и, как следствие, поверхностная яркость, т. е. яркость в расчете на единицу площади довольно мала. Туманность Ориона

Эта туманностьпредставляет собой громадное облако газа, в которое погружено много звезд. Только фотография способна выявить всю красоту и всю сложность структуры этого газа, охваченного медленными вихревыми движениями, как клубы табачного дыма. Из газа, содержащегося в этой светлой газовой туманности (к которой примешана и пыль), можно было бы «изготовить» сотни солнц. Да они и в самом деле, наверно, где-то возникают из газа. Только своим возникновением они обязаны не кому-то, а силам всемирного тяготения, которое конденсирует разреженный газ в уплотненные газовые шары-звезды. Но образовавшиеся из газа звезды светятся уже сами, за счет содержащихся в их недрах источников энергии, которая выделяется в результате атомных превращений. Газовые же туманности светятся лишь тогда, когда в них или поблизости есть очень горячие голубоватые звезды. Их мощное ультрафиолетовое излучение (к нему относятся и рентгеновские лучи, которыми пользуются в медицине для просвечивания больных) заставляет газ светиться. Это свечение газа несколько сходно с тем свечением, какое происходит в трубках с разреженным газом, через который пропускают электрический разряд. Если нет поблизости горячей звезды, то и облако газа остается невидимым. Газовые туманности, как и звезды, в основном состоят из водорода. Кроме него, в них есть другие легкие газы — гелий, азот, кислород — и частицы более тяжелых химических элементов.

Межзвёздная пыль- твёрдые частицы размером от тысячных до нескольких десятых долей микрона. Распределение межзвёздной пыли в Галактике коррелирует с распределением межзвёздного газа; отношение содержаний (по массе) пыли и газа составляет в среднем 0, 01. межзвёздная пыль

Пылевые частицы воздействуют на многие физические процессы, происходящие в межзвёздной и межпланетной среде. Их присутствие проявляется как прямо, так и косвенно. Пылинки ослабляют излучение далёких звёзд , изменяя его спектральный состав и состояние поляризации. Свечение хвостов комет, отражательных и диффузных туманностей, а также такие явления, как зодиакальный и диффузный галактический свет, в той или иной мере обусловлены излучением, рассеянным пылью. Диффузный галактический свет “хвостатая” комета

Анализ наблюдательных данных показывает, что в межзвёздной среде имеются несферич. пылинки субмикронных размеров, состоящие из тугоплавкого ядра и оболочки из летучих элементов, а также очень маленькие силикатные и углеродные частицы, ответственные за поглощение в далёкой УФ-области спектра. Образование тугоплавких частиц происходит в результате фазовых переходов газ - твёрдое тело в плотных областях с температурами 500 -2000 К. Фазовый переход газа с образованием тугоплавких частиц

Необходимые условия, по-видимому, существуют во внешних частях атмосфер звёзд-гигантов и сверхгигантов поздних спектральных классов, оболочках новых и сверхновых звёзд, планетарных туманностях и в газово-пылевых сгущениях при возникновении протозвёзд. В атмосферах холодных звёзд сначала образуются очень тугоплавкие зародыши. Вместе с газом они перемещаются в более высокие и холодные слои, где проводят меньше времени из -за ускорения движения. В этих слоях выпадает в твёрдую фазу лишь часть элементов с низкими температурами конденсации. звезда гигант звезда свергигант

В атмосферах углеродных звёзд возникают частицы из графита (или аморфного углерода) и карбида кремния, а в атмосферах кислородных звёзд - силикатные частицы. Размер тугоплавких пылинок может достигать десятых долей микрона. Холодные звёзды поставляют в межзвёздную среду не менее 10% тугоплавких ядер конденсации. углеродная звезда кислородная звезда

На скорость образования и разрушения пылевых частиц во многом влияют температура и плотность того вещества, в котором они находятся. Но межзвездное пространство крайне неоднородно. Газ и пыль конденсируются в облака, плотность которых может в миллионы раз превышать плотность межоблачного пространства. Давление излучения звезд и течение газа в Галактике могут переместить пылинку в области, где создаются благоприятные условия для ее роста или разрушения. Химический состав пылинок зависит от того, какого элемента больше содержится в оболочке звезды - кислорода или углерода. Дело в том, что при охлаждении вещества оболочки углерод и кислород образуют очень прочные молекулы окиси углерода (угарный газ). Если после этого остался избыток углерода, в звезде будут формироваться графитовые частицы. В противном случае весь углерод войдет в состав окиси углерода, а избыточный кислород начнет соединяться с кремнием, образуя молекулы окиси кремния, из которых затем возникают силикатные пылинки.

Структура «новорождённой» пылинки довольно проста. Она однородна по химическому составу и строению. Условия в межоблачной среде таковы, что структура пылинки не может существенно измениться. Иначе обстоит дело в облаках межзвёздного газа, плотность которого достигает тысяч атомов на кубический сантиметр. Низкая температура и высокая плотность обеспечивают необходимые условия для образования на поверхности графитовой или силикатной пылинки мантии из более легкоплавких веществ, таких, как замёрзшие вода, формальдегид и аммиак. Смесь этих соединений часто обозночаютодним словом «лёд» . примерно такой вид имеют “новорождённые” пылинки

Нейтральный водород Общая масса водорода, на 95% нейтрального, составляет 2% от общей массы Галактики. В галактике водород находится в разогретом (ионизированном) и атомарном (холодном) состоянии. Ионизированный водород излучает видимый свет в зависимости от его температуре (согласно гипотезе Планка) и светится только там, где поблизости есть горячие звезды. Температура ионизированных светящихся облаков (туманностей) — около 10 000°К. облако нейтрального водорода

Основная масса водорода в Галактике должна быть а атомарном - холодном состоянии. Но нейтральный водород в космосе не светится и невидим. Однако, в 40 -е годы Ван де Хюлст и И. С. Шкловский обратили внимание на то, что нейтральные атомы водорода в диффузной среде диска Галактики должны излучать радиоволну 21 см. Иосиф Самуйлович Хендрик Кристофель Ван де Шкловский Хюлст

схема строения атомарного(нейтрального) водорода схема распеределения излучение нейтрального водорода по Галактике

Это излучение связано с переходами электрона в атоме водорода с одного энергетического уровня на другой вблизи основного, невозбужденного состояния атома. Эти уровни очень близки друг к другу и различаются только взаимной ориентацией спинов, т. е. собственных вращательных моментов ядра и электрона: на уровне с более высокой энергией спины параллельны, на уровне меньшей энергии они антипараллельны. По интенсивности излучения на этой длине волны можно судить о концентрации и температуре нейтрального водорода. В 1951 г. радиоизлучение этой природы было действительно зарегистрировано. Дальнейшие исследования показали, что нейтральный водород распределен вплоть до расстояний в 20 кпс от центра Галактики. Температура межзвездного атомарного нейтрального водорода составляет около 100 Кельвинов. Средняя концентрация в диске близка к одному атому водорода в кубическом сантиметре, что соответствует плотности 10 -24 г/см 3, сравнимой со средней плотностью Галактики в целом.

Толщина слоя нейтрального водорода около 200— 300 пс. Значительная часть нейтрального водорода сконцентрирована в спиральных рукавах Галактики. Именно по распределению нейтрального водорода, излучающего на волне 21 см, и судят в первую очередь о спиральной структуре Галактики. Облака нейтрального водорода

По интенсивности соответствующей спектральной линии определяют массу и плотность водорода в данном направлении, а по отличию фактической длины волны этой линии от 21 см по принципу Доплера — Физо определяют скорость водородного облака. Плотность нейтрального водорода заключена в пределах от 10 -22 до 10 -25 г/см 3. В настоящее время выяснена общая картина распределения водорода в Галактике. его основная масса расположена преимущественно в тонком слое в галактической плоскости. Облака водорода можно наблюдать на расстояниях, гораздо больших, чем те, на которых возможно наблюдать в телескоп звезды. Температура облаков нейтрального водорода менее 100°К в среднем.

Кристиан Иоган Арман Иполит Доплер Луи Физо (1803 - 1853) (1819 -1896)

В настоящее время выяснена общая картина распределения водорода в Галактике. его основная масса расположена преимущественно в тонком слое в галактической плоскости. Облака водорода можно наблюдать на расстояниях, гораздо больших, чем те, на которых возможно наблюдать в телескоп звезды. Температура облаков нейтрального водорода менее 100°К в среднем. водородное облако

Облака нейтрального водорода