Главный персонаж Вселенной

Практически все, что мы видим в космосе,- это звезды, более или мение похожие на Солнце. Разумеется, существует вещество и вне звезд: планеты, их спутники, кометы и астероиды, межзвездные газ и пыль. Но все это- незначительно по отношению к гигантским звездам, объединенным в агрегаты различного масштаба: от галактик до их скоплений. Но появляется аргументы, что во вселенной присутствуют небарионные вещества, состоящие из протонов и нейтронов, а из частиц неясной пока природы; его взаимодействие с обычным веществом происходит только через силу гравитации.

Более 10 млрд. лет назад, когда происходило расширение вселенной, наш мир был заполнен очень горячем однородным веществом и излучением, причем по плотности энергии излучение превосходило вещество. Но еще многие сотни миллионов лет после того, как вещество стало основным компонентом вселенной оно оставалось практически однородным; лишь звуковые волны, бегущие в разных направлениях, слабо возмущали его плотность. Но до сих пор астрономы не знают точно, как произошло деление почти однородного вещества на звезды. Принципиальных трудностей в понимании этого процесса нет. Распространение звуковых волн создает в космическом веществе перепады плотности. В космических масштабах, в некоторых областях повышенной плотности газа его давление не способно противостоять его же собственному тяготению, то случайно возникшее уплотнение продолжает сжиматься. По-видимому, именно такой процесс гравитационной неустойчивости породил звезды и звездные системы, власть в которых захватила гравитация.

Итак, в мире звезд царствует гравитация. Остальные физические взаимодействия: магнитные, ядерные_ практически никакой роли в жизни звезд и в эволюции звездных систем не играют. Сила гравитации чрезмерно простым законом, изложенным И. Ньютоном в 1687г. и описывающим взаимодействие двух материальных точек. Он применил их к большим телам, т. к. каждое из них можно представить, как совокупность точек. Закон всемирного тяготения ньютона гласит: две точки притягиваются друг к другу силой прямопропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними. Закон гравитации прост для математики, но физик и астроном помнят, что реальные тела не точки, а протяженные объекты. Значит, производя расчеты, придется иметь дело с интегрированием, т. е. вычислением суммы сил, действующих на пробное тело со стороны всех частей какой-либо звезды или планеты. В наше время такую задачу нельзя назвать сложной: компьютер решит ее за секунды. Но во время Ньютона многократное суммирование было чрезвычайно трудоемкой операцией, которую приходилось выполнять пером на бумаге. Ньютон продвинулся далеко в своих исследованиях благодаря двум теоремам, которые он создал.

Теорема 1. Сферическое тело постоянной плотности притягивает находящуюся снаружи материальную точку так, как будто вся масса тела сосредоточена в его центре.

Эта теорема дала возможность небесным механикам, вычисляющим движение звезд, планет и космических аппаратов, свести большинство задач о взаимодействии космических тел к задаче о притяжении двух точек. Счастье в том, что большинство небесных тел можно уподобить последовательности вложенных друг в друга сфер постоянной плотности. Например, у почти шарообразной земли плотность растет к центру; разбив ее на бесконечное количество сферических слоев, мы убеждаемся, что каждый из них притягивает внешнюю точки так, будто вся его масса сосредоточена в центре, поэтому суммирования сил не требуется: с высокой степенью точности Земля притягивает внешние тела как точка.

Другое по теме

Нанотехнологии, наноматериалы, наноустройства
Краткая справка об авторе: профессор факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, ведущий научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН. Если уж стальной кубик или кристаллик соли, сложенный из одинаковых атомов, может обнаруж ...

Научное познание и его специфические признаки. Методы научного познания
Обыденное познание дает знания для ориентации в окружающем мире. На его основе накапливается материал для научного познания. Оно субъективно и возникает как результат научной деятельности. Наука: социальный институт (люди и отношения между ними) -специфическая познавательная деятельность (познание) специфи ...