universul
TRANSCRIPT
Anghelescu Raluca Paula
X D profil stiintele naturii
Colegiul National “Horea, Closca si Crisan” Alba Iulia
Profesor : Humeniuc Ramona
FORMAREA UNIVERSULUI DE LA ORIGINI PÂNĂ ÎN
PREZENT
MATERIA Nu există o definiție universal acceptată a termenului „materie”. Cel mai des se înțelege prin asta însă partea masivă a universului. În modelul standard al fizicii de particule, materia este alcătuită din particule elementare, obiecte punctiforme având diverse proprietăți. Orice obiect care are masă și ocupă spațiu poate fi considerat deci material.
În teoria relativității, masa este echivalată cu energia, ceea ce motivează extinderea definiției materiei pentru a include și unele fenomene pur energetice, cum ar fi de exemplu câmpurile de forțe. Fizica de particule cuantifică acest aspect împărțind particulele elementare în două categorii: cele care alcătuiesc materia „de zi cu zi”, care constă în mare parte din atomi, numite fermioni, și așa numiții bosoni, particule elementare responsabile pentru acțiunea forțelor.
În domeniul cosmologiei și astrofizicii se constată o discrepanță între comportamentul observat al unor structuri masive (de pildă galaxiile) și predicțiile teoretice.
FORMAREA UNIVERSULUI
Astronomii au calculat că universul s-a format cu 13.798 ± 0.037 miliarde de ani în urmă. Teoria Big Bang-ului (engl. „marea explozie”) explică în mare parte formarea universului, pe care o aseamănă cu o explozie de proporții. Din momentul formării universului a avut loc o expansiune a acestuia care are loc și astăzi. Astronomii caută să descopere structura, comportamentul și evoluția materiei și energiei existente în univers. Despre evoluția viitoare a universului există o serie de teorii. Într-unul din scenarii expansiunea universului va continua până la deșirarea acestuia (Big Rip, engl. „marea ruptură”), iar în altul expansiunea va atinge un maximum, după care universul va începe să se micșoreze (Big Crunch, engl. „marea compactare”). Scenariul în care după acest colaps are loc un nou Big Bang poartă numele de Big Bounce (de la engl. to bounce, „a ricoșa” / „a sări”).
Astronomii cred că în prima fracțiune de secundă de după explozie, universul s-a extins în proporții de milioane de ori mai mari decât starea inițială, iar în următoarea fracțiune de secundă extinderea a devenit mai înceată, acesta răcindu-se și lăsând loc particulelor de materie să se formeze. Când universul a ajuns la prima sa secundă de existență, se presupune că atunci s-au format protonii, iar în următoarele 1.000 de secunde a urmat era nucleosintezei, era în care s-au format nuclee de deuteriu și care este prezent în universul de acum. Tot în aceste prime 1.000 de secunde s-au format și unele nuclee de litiu, beriliu și heliu.
Când universul a ajuns la vârsta de un milion de ani a ajuns sa se răcească până la temperaturi de 3300 °C în medie în care protonii și nucleele mai grele s-au format în urma nucleosintezei, putând apoi să se combine cu electronii formând atomii. Înainte ca electronii să se combine cu nucleele, circulația radiațiilor prin spațiu era dificilă, radiațiile în forma fotonilor nu puteau traversa spațiul fără a intra în coliziune cu electronii, dar odată cu combinarea protonilor cu electronii care au format hidrogenul, traversarea fotonilor a fost ușurată. Radiațiile în forma fotonilor au caracteristicile gazului. Din momentul în care radiațiile au fost eliberate, totul s-a răcit până la -270 °C, numindu-se radiație cosmică de fond.
Între anul 2 milioane și anul 4 milioane după Big Bang s-au format quasarii, galaxii extrem de energice. O populație de stele s-a format din gazul și praful interstelar, apoi s-au contractat în a forma galaxiile. Această primă populație se numește Populația I și a fost formată aproape în întregime din hidrogen și heliu. Stelele formate au evoluat creând la rândul lor alte elemente mai grele care au dus la fuziuni nucleare explodând și formând supernovele.
Mai târziu s-a format Populația II, din care face parte și Soarele nostru, și conține elemente grele formate în istorie. Soarele nostru s-a format acum 5 miliarde de ani și se află la jumătatea vieții sale. Se presupune că viața soarelui nostru este de aproximativ 11 miliarde de ani.
Acum 4,6 miliarde de ani s-a format sistemul solar. Cea mai veche fosilă a unui organism viu datează de acum peste 3,5 miliarde de ani.
Expansiunea UniversuluiConform părerilor lui Stephen Hawking, universul a avut o evoluție foarte regulată, în conformitate cu anumite legi. Astăzi, oamenii de știință descriu universul în termenii a două teorii parțiale fundamentare – teoria generală a relativității și mecanica cuantică.
Universul este spațiu-timp și este în expansiune continuă. Aceasta se demonstrează plecând de la teoria relativității generale, prin care se explică un fenomen curios : spectrele galaxiilor îndepărtate prezintă un decalaj spre roșu, fenomen ce se produce atunci când sursa emițătoare este în mișcare în raport cu observatorul
Savantul Hubble a descoperit că aproape toate galaxiile se depărtează de noi, că mărimea deplasării nu este întâmplătoare ci este proporțională cu distanța de la noi la galaxie și că, deci, cu alte cuvinte, cu cât galaxia este mai depărtată, cu atât mai repede se depărtează de noi. Deci universul se extinde, distanțele dintre diferitele galaxii crescând continuu.
Fără expansiunea universului nu s-ar fi putut forma nici o legătură stabilă, nici un sistem, nici o organizare a materiei / substanței / energiei (atomi, molecule, celule, stele, planete, galaxii).
GALAXIE
O Galaxie este un sistem cu masă, unit de forțe gravitaționale, alcătuit dintr-o aglomerație de stele, praf și gaz interstelar precum și, dar încă nedovedit, materie întunecată invizibilă și energie întunecată. În Univers există aproximativ 200 de miliarde de galaxii.
Galaxiile tipice conțin între 10 milioane (107 — galaxiile pitice) și un bilion (1012 — galaxiile gigante), toate orbitând în jurul unui centru de gravitație comun. În plus față de stele singuratice și de un mediu interstelar subtil, majoritatea galaxiilor conțin un număr mare de sisteme stelare, de roiuri stelare și de tipuri variate de nebuloase.
Cu toate că așa numitele materie întunecată și energie întunecată reprezintă peste 90 % din masa majorității galaxiilor, natura acestor componente invizibile nu este înțeleasă bine. Cu privire la găurile negre, există unele dovezi că în centrul unor galaxii (probabil a tuturora) există găuri negre imense.
Spațiul intergalactic, spațiul dintre galaxii, este aproape vid, având o densitate de mai puțin de un atom pe metru cub de gaz sau praf. În tot universul vizibil probabil că există mai mult de 1011 galaxii.
Calea Lactee
În 1610, Galileo Galilei a folosit un telescop pentru a studia banda strălucitoare de pe cerul nopții, cunoscută și sub numele de Calea Lactee, și a descoperit că este alcătuită dintr-un număr imens de stele mici.Discul de stele rezultat va fi văzut ca o bandă din perspectiva noastră din interiorul discului. Kant a presupus de asemenea că unele din nebuloasele vizibile pe cerul nopții ar fi galaxii separate.
Prima încercare de a descrie forma Căii Lactee și poziția soarelui în interiorul ei a fost realizată de William Herschel în 1785 prin numărarea atentă a stelelor în diferite regiuni ale cerului. Folosind o abordare îmbunătățită, în 1920, Kapteyn a ajuns la imaginea unei galaxii elipsoidale mici (cu diametrul de aproximativ 15 kiloparseci), având Soarele aproape de centru. O metodă diferită, folosită de Harlow Shapley, bazată pe catalogarea roiurilor globulare a condus la o imagine total diferită: un disc plat cu diametrul de aproximativ 70 kiloparseci și Soarele departe de centru. Amândouă analizele nu au luat în calcul absorbția luminii de praful interstelar prezent în planul galactic. Odată ce Robert Julius Trumpler a cuantificat acest efect în 1930, studiind roiurile deschise, imaginea actuală a galaxiei prezentată mai sus s-a stabilit.
În 1944, Hendrik van de Hulst a prezis radiația microundelor ca având o lungime de undă de 21 centimetri, rezultată din hidrogenul atomic interstelar. Această radiație a fost observată în 1951 și a permis un studiu mult îmbunătățit al Galaxiei, deoarece nu este absorbită de praf, iar deplasarea sa Doppler poate fi folosită pentru a urmări mișcarea gazului în Galaxie.În 2004, galaxia Abell 1835 IR1916 a devenit cea mai depărtată galaxie văzută vreodată de oameni.
Formarea Planetei PământPe baza descoperirilor geologice oamenii de știință au reușit să reconstituie o serie de date referitoare la trecutul planetei. Ei au aflat astfel că Pământul s-a format din materia norului gazos al Nebuloasei Solare, alături de Soare și de celelalte planete ale sistemului solar, acum aproximativ 4,55 miliarde de ani, Luna formându-se ceva mai târziu. Inițial sub formă lichidă, stratul exterior al planetei avea să se răcească, dând naștere scoarței terestre. Emanațiile de gaze și erupțiile vulcanice au format atmosfera primordială. Condensarea vaporilor de apă, alături de gheața adusă de comete, aveau să formeze apoi oceanele. Această puternică activitate chimică a fost sursa apariției, acum circa 4 miliarde de ani, a unei molecule cu capacitatea de a se înmulți spontan, un predecesor al ADN-ului și ARN-ului. Dezvoltarea procesului de fotosinteză a permis ca energia Soarelui să fie utilizată direct și eficient; oxigenul rezultant s-a acumulat în atmosferă și a dat naștere stratului protector de ozon (O3). Celulele din cadrul coloniilor s-au profilat pe anumite tipuri de țesuturi, din acestea rezultând din nou viață, în formă unor adevărate organisme multicelulare; apoi, cu ajutorul stratului de ozon ce absorbea radiațiile ultraviolete ucigașe, viața avea să se împânzească toată suprafața Terrei.
De-a lungul sutelor de milioane de ani continentele s-au tot reunit și despărțit, pe măsură ce se modela și suprafața Terrei sub acțiunea curenților magmatici ai mantalei. În cursul acestor modelări, continentele s-au unit și au format de câteva ori supercontinente.Continentele s-au reunit mai târziu din nou pentru a forma Pannotia - acum 600-540 milioane de ani, și mai apoi Pangeea, care s-a destrămat acum 180 milioane de ani.
Universul
Sistemul Solar- geneză și evoluție
Sistemul solar s-a format acum 4,568 miliarde de ani, în urma colapsului gravitațional al unei regiuni din cadrul unui vast nor molecular. Acest nor inițial avea un diametru de mai mulți ani-lumină și a dat naștere, probabil, mai multor stele. La fel ca și majoritatea norilor moleculari, acesta era constituit, în principal, din hidrogen, mai puțin heliu și cantități mici de elemente mai grele formate în generațiile anterioare de stele. Când regiunea care avea să devină sistemul solar, denumită și nebuloasă pre-solară, a suferit un colaps, conservarea momentului cinetic a determinat-o să se rotească mai repede. Centrul, unde s-a concentrat cea mai mare parte a masei, a devenit din ce în ce mai fierbinte în raport cu discul din jur. Nebuloasa în contracție, rotindu-se tot mai repede, a început să se aplatizeze și a luat forma unui disc protoplanetar cu un diametru de aproximativ 200 UA, având o protostea fierbinte și densă în centru. Protoplanetele formate în urma acreției din acest disc de praf și gaz interacționau gravitațional, formând - prin contopire - corpuri din ce în ce mai mari. Sute de protoplanete au putut exista în sistemul solar timpuriu, dar acestea fie au fuzionat, fie au fost distruse, formând planete și planete pitice, iar resturile devenind obiecte minore.
După 50 de milioane de ani, presiunea și densitatea hidrogenului din centrul protostelei au devenit suficient de mari pentru ca să înceapă fuziunea termonucleară. Temperatura, viteza de reacție, presiunea, precum și densitatea au crescut până când a fost atins echilibrul hidrostatic: presiunea termică a egalat forța gravitațională. În acel moment, Soarele a devenit o stea din secvența principală de stele. Vântul solar a creat heliosfera și a măturat gazul și praful rămase din discul protoplanetar în spațiul interstelar, punând capăt procesului de formare a planetelor.
Sistemul solar va rămâne aproximativ așa cum îl știm astăzi până când hidrogenul din nucleul Soarelui va fi complet transformat în heliu, eveniment ce va avea loc peste 5,4 miliarde de ani. Acest lucru va pune sfârșit perioadei principale de viață a Soarelui. În acel moment, nucleul Soarelui va suferi un colaps, iar energia produsă va fi mult mai mare decât în prezent. Straturile exterioare ale Soarelui se vor extinde, diametrul ajungând de circa 260 de ori mai mare decât în momentul actual și Soarele va deveni o gigantă roșie. Din cauza faptului că suprafața sa va crește foarte mult, ea va fi considerabil mai rece decât va fi fost în perioada principală a vieții lui . În urma măririi Soarelui, Mercur și Venus se vor vaporiza iar planeta Pământ va deveni nelocuibilă, zona locuibilă mutându-se la orbita lui Marte. În cele din urmă, nucleul nu va mai fi suficient de fierbinte pentru fuziunea heliului; Soarele va arde heliul pentru o fracțiune a timpului în care a ars hidrogenul din nucleu.Straturile exterioare ejectate vor forma ceea ce este cunoscut sub numele de nebuloasă planetară, împrăștiind în mediul interstelar unele din materialele din care s-a format Soarele, dar și elemente mai grele, cum ar fi carbonul, create în Soare.
SfârșitSurse:
www.wikipedia.com
www.descopera.com
www.sprestele.com
www.youtube.com