«Астрономия» пәнінің оқу-әдістемелік кешені

Метагалактика және оның ұлғаюы.

Ғаламның қазіргі заманғы астрономиялық бақылаулар тәсілімен қамтылған бөлігін Метагалактика - деп атайды. Метагалактикада галактикалар аралығы ғарыш сәулелері өтіп жататын өте сиретілген галактикааралық газдармен толтырылған, онда гравитациялық және электрмагниттік өрістер, сол сияқты көрінбейтін зат массалары болуы мүмкін.

Өте шалғайдағы Метагалактикалық, объектілерден жарық бізге миллиардтаған жыл жүріп жегеді. Сонда да Метагалактиканы «бүкіл Ғаламмен» теңдестірудің негізі жоқ. Негізінде басқа, әзір бізге белгісіз метагалактикалар бар болуы мүмкін.

Сонымен, біз ұлғаюшы Метагалактикада өмір сүреміз. Бұл құбылыстың өзінше ерекшеліктері бар. Мысалы, біздің Күн жүйемізге, жұлдыздардың еселі топтарына немесе тіпті жеке галактикаларға ұқсас жүйелер Метагалактика ұлғаюына қатыспайды. Демек, Метагалактиканың ұлғаюы тек шоғырлар және галактикалардың аса шоғырлары, яғни құраушылары галактикалар болатын жүйелер деңгейінде ғана байқалады.

Метагалакьтканы бүкіл Ғаламмен тең қойып, Метагалактиканың ұлғаюы Ғаламды табиғаттан тыс, құдай жаратқан деген діни ұғымды дәлелдейді деп түсіндірмек болады. Бірақ Ғаламда өткен заманда бақыланған үлғаюға себеп боларлық табиғи процестер белгілі. Ең ықтимал процесс бұл қопарылыстар. Олардың ауқымы галактикалардың кейбір түрлерін оқыған кезде бізді таңдандырған болатын. Былайша пайымдауға болады: Метагалактиканың ұлғаюы да орасан зор температурасы мен тығыздығы бар заттың керемет қопарылысын елестететін құбылыстан басталған.

«Ыстық Ғалам» гипотезасы. Астрофизиктердің есептеулері ұлғаю бастала салысымен Метагалактика заты өте жоғары температурада болып және оның құрамында элементар бөлшектер (мысалы, нуклондар) мен олардың антибөлшектері болғанын көрсетеді. Ұлғаю барысында заттың тек температурасы мен тығыздығы ғана өзгеріп қоймай, сонымен қатар оған кіретін бөлшектер құрамы да өзгерген, себебі көпшілік бөлшектер мен антибөлшектер аннигиляцияланып электрмагнит сәуле шығару кванттарын тудырған. Осы заманғы Метагалактикада кванттар жұлдыздарды, ғаламшарларды және диффузиялық материяны құрайтын атомдардан анағұрлым көп болып шықты. «Ыстық Ғалам» деп жиі аталатын осы гипотеза бойынша аса тығыз заттың су тығыздығына жақын затқа айналуына бірнеше минуг қана жеткілікті. Бірнеше сағаттан соң тығыздық біздің ауамыздың тығыздығымен салыстырарлықтай болса, қазір миллиардтаған жылдар өткен соң Метагалактиканың орташа тығыздығын бағалау 10-28 кг/м3 -дей мәнді көрсетеді.

Орындалған есептеулер физика заңдарына негізделген. Осы заңдарды білу және заттың кеңістіктегі таралымына қайсыбір болжамдар жасау осыдан сан миллиард жыл бұрын болып өткен процестер туралы түсінік алуға мүмкіндік жасайды.

«Ыстық Ғалам» гипотезасын растайтын тәжірибелік дәлелдемелер бар ма? Мүмкін, біз қазір бұл сұраққа дұрыс жауап бере алатын шығармыз, себебі 1965 жылы Метагалактика заты бұрын өте ыстық және тығыз болған деген ойды растайтын жаңалық ашылған болатын. Ғарыш кеңістігі Метагалактика дамуының ешқандай жұлдыздар, галактикалар, тұмандықтар болмаған өте ерте кезеңінің хабаршылары болып табылатын электрмагниттік толқындарға толы болып шықты. Бұл электрмагниттік сәуле шығару реликт сәуле шығару деп аталады. Реликт сәуле бүкіл кеңістікті, бүкіл галактикаларды шарлап өтеді, ол Метагалактиканың ұлғаюына қатысады.

Реликт сәуле шығаруды 7,3 см толқындағы радио-бөгеуілдерді зерттеу үстінде, американдық ғалымдар кездейсоқ ашқан болатын. Бұл жаңалық ашу кездейсоқ болғанмен де, ең маңыздысы - реликт сәуле шығарудың бар екенін теоретиктердің алдын ала болжауы. Бұл сәуле шығаруды ең алгашқылардың бірі болып Дж. Гамов (1904-1968 ж.) үлкен қопарылыстан кейінгі алғашқы минуттарда химиялық элементтердің пайда болу теориясын қарастыра отырып, ашқан еді. Реликт сәуле шығарудың бар екенін алдын ала болжау және оны ғарыш кеңістігінен табу дүниені және оның заңдылықтарын танып-білудің тағы да бір мүлтіксіз мысалы.

Ғаламды зерттеулер Жердегі жағдайларда ашылған физика заңдарына негізделеді. Бұл заңдар Ғаламды зерттеудің осы заманғы әдістерін жасауға және осы күні белгілі ғарыштық құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Бірақ Ғаламды тану процесінде әзірше бізге белғісіз жаңа құбылыстар, ғарыш объектілерінің жаңа түрлері, энергияның жаңа қайнар көздері, сол сияқты жаңа заңдар да ашылуы ғажап емес.

Ғаламның космологиялық моделі. Астрофизика, галактикадан тыс астрономия, теориялық, физика және математиканың ең жаңа салаларының түйіскен жерінде астрономияның космология деп аталатын бөлімі орын алады. Космология жекелеген аспан денелері мен олардың жүйелерін ғана емес, біртұтас Ғалам құрылысын және онда болып жатқан процестерді зерттейді. Осы процестердің бірі Метагалактика ұлғаюымен сендер танысқан болатынсыңдар және осы құбылыстың ашылуын А.А.Фридман алдын ала болжап айтқанын білеміз. Ол біртекті және изотропты деп аталатын Ғаламның қарапайым математикалық үлгісін пайдаланды. Ғаламның ірі масштабты құрылымының қазіргі заманғы түсіндірмесі мұндай үлгіге қайшылық келтірмейді. Дегенмен әңгіме Ғалам құрылысы көрінісін қарапайымдау туралы болып отырғанын естен шығармау керек. Мұндай қарапайымдау ақиқат дүниеде өтіп жатқан күрделі процестерді математикалық зерттеу үшін қажет. Ғаламның құрылымы мен дамуы қарапайымдалған математикалық схемалар мен үлгілерден анағұрлым күрделі екені айқын.

Қазір Метагалактика ұлғаюда, ал алдағы уақытта онда не болмақ? А.А.Фридман теориясы Ғаламдағы орташа тығыздыққа байланысты әр түрлі мүмкіндіктерді жорамалдайды. Мысалы, егер материя тығыздығы 10-26 кт/м3 шамасынан кіші болса, онда біз «ашық» дүниеде, яғни галактикалар бір-бірінен ылғи алшақтайтын шексіз Ғаламда өмір сүреміз. Орташа тығыздық туралы мәліметтер (≈10-28 кг/м3) осы жағдайды меңзейтін сияқты. Бірақ, егер галактикалар мен галактика шоғырларында жасырын зат массалары бар екендігі көрсетілетін болса, онда орташа тығыздық басқаша болып шығады. Онда алда ұзақ уақыт өткен соң Метагалактика ұлғаюы сығылуымен алмасады. Бірақ дүние «тұйық» болған жағдайда да Ғаламның ешқандай шекарасы болмайды, ол шектеулі, бірақ шекарасыз. Мәселе мынада: заттың алып массалары кеңістікті қисайтады да, ол Евклидтік болмай қалады, онда жарық сәулелері түзу тарамайды, ал түзү сызық екі нүктенің ең жақын ара қашықтығы болмай шығады. Евклид кеңістігінде шексіздік пен шекарасыздық ұғымдары бірлесіп кетеді, мысалы, жазықтық шексіз және шекарасыз. Екі өлшемді Евклидтік емес қисайған кеңістікке сфера мысал бола алады. Сфераның шекарасы жоқ, ол шекарасыз, бірақ шектелген, және оның ауданын есептеуді біз білеміз. Үш өлшемді қисайған кеңістікті көз алдымызға елестету қиын, бірақ ол екі өлшемді Евклидтік емес кеңістік тәрізді шекарасыз және шектеулі болуы мүмкін.
Пән бойынша оқу- әдістемелік құралдар.

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі.

1. 
   Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. -М., Наука, 1983, 560с.
   
2. 
   Дагаев М.М., Демин В.Г., Климишин И.А., Чарушин В.М. Астрономия. -М.: Просвещение, 1983, 384с.
   
3. 
   Дагаев М.М. Сборник задач по астрономии. -М.: Просвещение, 1980, 128с
   

Қосымша әдебиеттер:

1. 
   Климшин И.А. Астрономия наших дней.-М:Наука,1980, 456с
   
2. 
   Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений по астрономии.-М.Наука, 1977, 271с.
   
3. 
   Дагаев М.М. Лабораторный практикум по курсу общей астрономии.- М. Высшая школа, 1972, 281с.
   

Астрономиядан емтихан сұрақтары.

1. 
   Координата жүесі. Кульминация.
   
2. 
   Жарықтың көріну шарты.
   
3. 
   Эклиптика. Эклиптикалы координата жүесі.
   
4. 
   Күннің жыл бойындағы бірқалыпсыз қозғалысы. Жердің күн бойымен айналуы.
   
5. 
   Жұлдызды уақыт.
   
6. 
   Күндік уақыт.
   
7. 
   Уақытты өлшеу жүесі.
   
8. 
   Күнтізбе.
   
9. 
   Планеталардың көзге көрініс қозғалысы.
   
10. 
    Планеталар қозғалысының заңдары.
    
11. 
    Планеталар конфигурациялары.
    
12. 
    Астрономияда ара қашықтықты есептеу әдісі. Ара қашықтық бірлігі.
    
13. 
    жердің Күн бойымен айналуын дәлелдеу.
    
14. 
    Күннің тұтылуы. Тұтылу щарттары.
    
15. 
    Айдың тұтылуы. Тұтылу шарттары.
    
16. 
    Қозғалыстың айнымалығы жөнінде түсінік.
    
17. 
    Астрофотометрия принциптері. Погсон формуласы.
    
18. 
    Оптикалы телескоптар. Олардың сипаттамасы.
    
19. 
    Спектралді анализ негіздері
    
20. 
    Радиотелескоптар.
    
21. 
    Күннің негізгі сипаттамалары.
    
22. 
    Күн атмосферасы. Дақтар.
    
23. 
    Жер. Атмосферасы. Магнит өрісі.
    
24. 
    Жер топтары планеталарының сипаттамасы.
    
25. 
    Алыс планеталар сипаттамасы.
    
26. 
    Күн жүесіндегі кіші планеталар.
    
27. 
    Кометаның құрамы, метеорит ағындары.
    
28. 
    Күн жүесі осы заманға көз қарас.
    
29. 
    Жұлдыздар: температурасы, өлшемі.
    
30. 
    жұлдыздардың спектрлі жүесі.
    
31. 
    Герцпрунг- Рассель диаграммасы.
    
32. 
    Жұлдыздар түрі. Ішкі құрамы.
    
33. 
    Қос жұлдыздар жүесі.
    
34. 
    Жұлдыздардың физикалы айнымалылары.
    
35. 
    Жұлдыздық абсолют шама.
    
36. 
    Галактикадағы диффузиялы материя.
    
37. 
    Жұлдыздық шоғырлар.
    
38. 
    Галактиканың спектрлі құрамы.
    
39. 
    Галактика түрлері.
    
40. 
    Хаббл заңдары.
    
41. 
    Галактиканың құрамы және физикалық қасиеттері. Квазарлар.
    
42. 
    Әлемнің дамуы. әлемнің қызу моделі.
    

СОӨЖ

Лаборатория сабақтары.

Студенттердің өздік жұмысы.