Методы определения возраста небесных тел. §30.1. Возраст небесных тел

Астронет > Возраст небесных тел

Методы определения возраста небесных тел. §30.1.  Возраст небесных тел

ВОЗРАСТ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ. Возраст Земли и метеоритов, а отсюда косвенно и др. тел Солнечной системы наиболее надёжно оценивается методами космохронологии ядерной, напр. по количеству изотопов свинца 206Рb и 207Рb, образовавшихся в исследуемых породах в результате радиоактивного распада изотопов урана 238U и 235U.

С момента прекращения контакта исследуемого образца породы с возможными источниками 238U и 235U (напр., после выделения породы из расплава в случае её вулканич. происхождения или механич. изоляции в случае метеоритов, к-рые могут быть осколками более крупных космич.

тел) образование изотопов 206Рb и 207Рb идёт за счёт имеющихся в образце изотопов урана. Поскольку скорость радиоактивного распада постоянна, количество накопившихся изотопов свинца характеризует время, прошедшее с момента изоляции образца до момента исследования.

Практически возраст породы определяется по отношению содержания изотопов 206Рb и 207Рb природного изотопа 204Рb, не порождённого радиоактивностью. Этот метод даёт для возраста древнейших пород земной коры оценку до 4,5 млрд. лет. Анализ содержания изотопов свинца в железных метеоритах даёт обычно оценки до 4,6 млрд. лет.

Возраст каменных метеоритов, определяемый по радиоактивному превращению в них изотопа калия 40К в изотоп аргона 40Аг, колеблется от 0,5 до 5 млрд. лет. Это указывает на то, что часть метеоритов возникла сравнительно недавно.

Анализ пород, доставленных с Луны на Землю, показал, что количество содержащихся в них инертных газов – продуктов радиоактивного распада – отвечает возрасту пород от 2 до 4,5 млрд. лет. Т. о., возраст лунных пород и древнейших пород земной коры примерно одинаков.

Планеты Солнечной системы, но совр. представлениям, возникли из вещества в конденсированной фазе (пылинок или метеоритов). Планеты, следовательно, моложе нек-рых метеоритов. В связи с этим возраст Солнечной системы оценивается обычно в 4,6 млрд. лет.

Возраст отдельных звёзд и Солнца оценивают на основе теории строения и эволюции звёзд. Согласно этой теории, звёзды светят за счёт гравитационной энергии и ядерной энергии, выделяемых соответственно при сжатии звезд и в термоядерных реакциях, протекающих в их центр.

области (на разных стадиях эволюции преобладающую роль играет то один, то другой из этих источников энергии). Изменение типа термоядерной реакции знаменует переход к новой стадии эволюции (см. Эволюция звёзд).

Длительность каждой стадии эволюции тем меньше, чем более массивна звезда, и с учётом зависимости между массой и светимостью для звёзд главной последовательности (см. Масса – светимость зависимость) длительность приближённо выражается следующими ф-лами.

Длительность стадии формирования звезды (первоначального сжатия от протозвезды до звезды главной последовательности)

(млн. лет)     (1)

(масса и светимость L звезды в данной фазе эволюции выражаются в долях массы и светимости Солнца – ). Звёзды малых масс, находящиеся на этой стадии, могут иметь весьма большой абс. возраст. Так. древнейшие карликовые звёзды с массой менее (переменные типа UV Kита) не завершили ещё этой стадии. Ф-ла (1) оценивает их макс. возраст.

Длительность стадии горения водорода (пребывания звезды на главной последовательности) – самая продолжительная стадия в жизни звезды, когда источником энергии звезды явл. термоядерные реакции водородного цикла:

(млн. лет)     (2)

Сумма tc + tH даёт макс. оценку возраста звезды, пребывающей на главной последовательности.

Длительность стадии горения гелия (стадии красных гигантов) tHe составляет примерно 0,1 tH. Суммой tc + tH + tHe оценивается макс. возраст красного гиганта и сверхгиганта.

Последующие стадии эволюции, связанные с “выгоранием” в звёздах углерода н кремния, скоротечны и характерны для массивных звёзд-сверхгигантов (они заканчивают свою эволюцию взрывом, см. Сверхновые звёзды). При этом могут образоваться нейтронные звёзды и чёрные дыры (см. Гравитационный коллапс).

Звёзды с массами в процессе эволюции становятся, uo-виднмому, белыми карликами. Оценок длительности существования звёзд на этих стадиях нет.

Т. о., возможно установить пределы возраста звезды данной массы, находящейся в той или иной стадии эволюции, но находится ли она в начале этой стадии или уже почти прошла её, выяснить значительно сложнее. Прямую оценку возраста звезды можно было бы получить, сравнив процентное содержание водорода и гелия в её ядре (находится расчётом внутр.

строения звезды) и оболочке (находится по спектру звезды). При условии неперемешивання внеш. и внутр. слоев, но изменению состава звезды в центре, обусловленного термоядерными процессами, можно было бы определить её возраст. К сожалению, соотношение гелия н водорода и звёздах оценивается очень грубо, и то лишь у звёзд спектр.

классов О и В, в спектрах к-рых наблюдаются сильные линии гелия. Для Солнца эта оценка очень приблизительна – 5 млрд. лет со времени начала стадии горения водорода. Это согласуется с оценками возраста Солнечной системы, но не исключено также, что Солнце старше её на 1-2 млрд. лет. Если возраст Солнца 5 млрд.

лет, то, согласно формуле (2), оно будет находиться на главной последовательности ещё ок. 5 млрд. лет. Пройдёт ли оно затем стадию красного гиганта или же сразу будет белым карликом, пока неясно, хотя первое вероятнее.

В старейших из известных звёздных скоплений звёзды с массой Солнца или несколько меньшей ещё занимают главную последовательность, и их дальнейшая эволюция пока с достаточной полнотой неизвестна.

Судя по хим. составу, Солнце не явл. ровесником Галактики, оно моложе, хотя и относится к старейшим звёздам галактич. диска.

Рис.1 Определение возраста звёздных скоплений по диаграмме цвет – светимость нескольких рассеянных звёздных скоплений и одного шарового скопления МЗ, В – V – показатель цвета. Каждой точке главной последовательностисоответствует максимальный возраст tc + tH звёзд (на рис.- справа). Точка, где звёзды скопления сворачивают с главной последовательности,указывает возраст (tc + tH) звёзд скопления.

Возраст звёздных скоплений и ассоциаций, в к-рых звёзды возникли почти одновременно, оценивается намного надёжнее, чем возраст отдельных звёзд. Наиболее массивные звёзды рассеянных скоплений быстро продвигаются в своей эволюции, уходят с главной последовательности и становятся красными гигантами или (наиболее массивные) – сверхгигантами.

На диаграмме Герцшпрунга – Ресселла такого скопления (рис.1) легко отличить те звёзды, к-рые заканчивают своё пребывание на главной последовательности и готовятся уйти с неё. Ф-ла (2) даёт оценку возраста этих звёзд и, следовательно, всего скопления. У самых молодых рассеянных скоплений возраст оценивается в 1 млн. лет, самые старые имеют возраст 4,5-8 млрд.

лет (при различных предположениях о количестве водорода, превратившегося в гелий).

Возраст шаровых звёздных скоплений оценивается аналогичным путём, хотя диаграммы Герцшпрунга – Ресселла для шаровых скоплений имеют свои отличия. Оболочки звёзд в этих скоплениях содержат значительно меньше химических элементов тяжелее гелия, т. к.

скопления состоят из древнейших звёзд Галактики (в их состав почти не вошли тяжёлые элементы, синтезированные в др. звёздах, все имеющиеся там тяжёлые элементы синтезированы в них самих). Оценки возраста шаровых скоплений – от 9 до 15 млрд.

лет (с погрешностью 2-3 млрд. лет).

Возраст Галактики оценивается в соответствии с теорией её эволюции. Первичное газовое облако (протогалактика) за первый миллиард лет распалось, очевидно, на отдельные сгустки, положившие начало шаровым скоплениям и звёздам сферич. подсистемы Галактики. В ходе эволюции взрывавшиеся звёзды первого поколения выбрасывали в пространство газ с примесью тяжёлых хим. элементов.

Газ концентрировался к галактич. плоскости, и из него образовывались звёзды следующего поколения, составляющие более сжатую к плоскости систему (население). Обычно выделяют неск. населений, характеризующихся различием св-в входящих в них звёзд, содержанием в их атмосферах тяжёлых элементов (т. е.

всех элементов, кроме Н и Не), формой занимаемого в Галактике объёма и разным возрастом (табл.).

Состав и возраст некоторых типов населения Галактики

Населения Галактики тяжелых хим. элементов, %Предельный возраст, млрд. лет
Шаровые скопления, звезды-субкарлики, короткопериодические цефеиды0,1 – 0,512 – 15
Долгопериодические переменные, звезды с большими скоростями110 – 12
Звезды главной последовательности солнечного типа, красные гиганты, планетарные туманности, новые звезды25 – 7
Звезды спектрального класса А3 – 40,1-5
Звезды классов О и В, сверхгиганты3 – 40,1

Возраст Галактики может быть оценён также по времени, необходимому для образования наблюдаемого в ней количества тяжёлых элементов. Их синтез прекратился, очевидно, в нашем районе Галактики с образованием Солнечной системы (т. е. 4,6 млрд. лет назад).

Если синтез произошёл внезапно, за сравнительно короткое время, то для образования совр. соотношения изотопов тяжёлых элементов он должен был произойти за 4-6 млрд. лет до возникновения Солнечной системы, т. е. 9 – 11 млрд. лет назад. Относит.

кратковременность периода интенсивного синтеза подтверждается как анализом относит. состава указанных элементов, так и астрономич. данными – звездообразование в Галактике было особенно интенсивным в начальный период. Т. о.

, возраст Галактики, определяемый по синтезу элементов, составляет от 9 до 11 млрд. лет.

Возраст доступной для наблюдений части Вселенной (Метагалактики) оценивается по закону расширения Метагалактики. Согласно Хаббла закону, галактики удаляются друг от друга со скоростью 50-100 км/с на Мпк. Если эта скорость мало изменилась с начала расширения, то величина, обратная скорости, даёт оценку макс. возраста Метагалактики: 1/50 км-1.с.

Мпк 20 млрд. лет, а 1/100 км-1.с.Мпк 10 млрд. лет. Однако обычно предполагают, что расширение Метагалактики замедляется со временем, поэтому возраст её должен быть несколько меньше. Оценка возраста в сильной степени зависит от точности определения постоянной расширения и от величины замедления, т. е. предполагаемой модели мира (см.

Космология).

Лит.: Струве О., Линдс Б., Пилланс Э., Элементарная астрономия, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Харлей П. М., Возраст Земли, пер. с англ., М., 1962; Фауль Г., Возраст пород, планет и звёзд, пер. с англ., М., 1968; Соботович Э. В., Изотопная космохимия, М., 1974.

(Ю.П. Псковский)

Источник: http://www.astronet.ru/db/msg/1190778

Происхождение небесных тел и их возраст

Методы определения возраста небесных тел. §30.1.  Возраст небесных тел

Происхождением Земли и небесных светил человечество интересуется с первых ступеней своей сознательной жизни. С этим вопросом люди в древности обращались к жрецам – служителям культа, которые, как верующим казалось, постигли все тайны бытия.

Однако жрецы, как и народ, не располагали тогда никакими научными данными о происхождении небесных светил. С другой стороны, жрецы насаждали религию, почтение к богам и к своей касте. Поэтому они не могли подобный вопрос оставить без ответа.

Жрецы распространяли легенды о том, что бог или боги (в зависимости от религии данного народа) сотворили, создали мир по своему желанию.

Одной из таких легенд является рассказ о сотворении мира богом в шесть дней. Он приводится в Библии – священной книге иудеев и христиан – и записан будто бы со слов бога, но в действительности этот рассказ заимствован древними евреями у вавилонских жрецов.

Там, например, говорится, что сначала бог “создал свет” и “отделил его от тьмы“, а потом, лишь на четвертый день, создал Солнце, Луну и звезды.

Это грубое заблуждение основано на незнании древними народами простой истины, что всякий свет должен иметь источник. До образования Солнца и других светил никакого света вообще не могло быть, не могло быть и дней, которыми в легенде измеряется продолжительность творения мира.

Эти легенды вообще противоречат основным данным науки. Их ошибочность прежде всего в том, что мир якобы был создан, и притом из ничего.

Из опыта хорошо известно, что из ничего ничто возникнуть не может, что материя вечна, не созидаема и не уничтожаема и что возможны лишь переходы материи из одного вида и состояния в другие.

Точно так же не уничтожаемо и движение материи, вечна присущая ей энергия. Энергия существует извечно и лишь меняет свои виды и форму.

Закон сохранения вещества, открытый Ломоносовым, и закон сохранения энергии лежат в основе научных заключений о происхождении миров.

Религиозные легенды, божественные откровения о сотворении мира богом не подлежали критике и задерживали развитие науки. Они и сейчас играют глубоко реакционную роль.

Ссылка на сотворение мира богом вообще ничего не объясняет и лишь заменяет одно непонятное другим, еще более непонятным. С другой стороны, зная, что материя и ее движение не уничтожаемы, мы вообще не должны ставить вопрос о происхождении мира в целом. Такой вопрос лишен смысла.

Можно ставить вопрос только о происхождении отдельных небесных тел: Земли, Солнца, звездных систем, потому что вещество, из которого они состоят, и движения, которым они подвержены, должны были существовать и раньше, но в другой форме. Возникнув, всякое небесное тело, как и все в природе, не остается таким неизменно, а развивается, видоизменяется.

Таким образом, происхождение, образование небесных тел и их развитие тесно связаны между собой.

Раздел астрономии, занимающийся вопросами происхождения и развития небесных тел и их систем, называется космогонией.

Возрастом, небесных тел мы называем время, протекшее с момента их образования до настоящего момента.

Это время очень велико, и в сравнении с ним человеческая жизнь и возраст науки на Земле – лишь краткий миг.

Об этом можно догадаться уже по медленному, хотя и непреложному изменению поверхности нашей Земли. С Возраст Земли определяют различными методами. Самый точный из них состоит в следующем.

Известно, что атомы радиоактивных химических элементов, распадаясь самопроизвольно, превращаются в атомы других химических элементов.

Например, некоторое количество урана с течением времени превращается в определенное, заранее известное количество свинца.

Из отношения количества свинца к количеству урана, находящихся в радиоактивной горной породе, можно определить, сколько времени продолжается распад данного урана в этой горной породе, то есть сколько ей лет.

Определение возраста разных горных пород показало, что самые древние из них образовались несколько миллиардов лет назад. Таков, очевидно, возраст земной коры.

Возраст Земли (с момента ее образования) как небесного тела должен быть больше возраста ее коры.

Изучение окаменелых растений в земной коре показывает, что за сотни миллионов лет излучение Солнца существенно не изменилось, то есть что оно остается и теперь таким же горячим. Значит, возраст Солнца превышает возраст Земли.

Возраст нашей звездной системы – Галактики, несомненно, больше, чем возраст Солнца, а значит, и Земли.

Со всеми этими данными необходимо считаться, когда мы хотим представить себе происхождение и развитие отдельных небесных тел и их систем.

Источник: http://astronom-us.ru/vselennaya/proishozhdenie-nebesnyh-tel-i-ih-vozrast.html

Возраст небесных тел

Методы определения возраста небесных тел. §30.1.  Возраст небесных тел

Современные теории внутреннего строения небесных тел, а также планетарная космогония, в качестве исходной, экспериментальной базы для оценок возраста небесных тел, используют результаты исследований возраста горных пород, солнечного нейтрино или других данных, полученных при изучении внешнего слоя небесного тела.

Так как на основании модели вихревой космогонии небесные тела создавались путем накопления космической материи, то отсюда следует вывод – каждый внутренний слой должен иметь собственный возраст, превышающий возраст наружного слоя этой же планеты или звезды. Следовательно, по данным исследований наружных пород или любых излучений исходящих от этих пород невозможно оценивать возраст внутреннего вещества или небесного тела в целом.

На основании вихревой гравитации и сотворения небесных тел, допустимо определять возраст планет простым делением массы планеты к соответствующему ежегодному приросту массы этой планеты.

С учетом вышеизложенного, возраст Земли составляет – 15,6 млрд. лет.

Как известно, в середине прошлого века при изучении строения галактики было обнаружено несоответствие распределение звезд распределению гравитационного потенциала.

Научное мнение разделилось на две группы.

Некоторые ученые утверждали, что теория гравитации Ньютона, созданная на базе наблюдений за планетами в солнечной системе, не верна в более крупных астрономических масштабах

Большинство исследователей сошлись во мнении, что часть материи (30%) не испускает фотоны, поэтому она не видна. Но именно эта материя уравновешивает гравитационный потенциал в галактике. Невидимая материя получила название темной материи.

Очевидно, что теория вихревой гравитации не испытывает затруднений в объяснение этого астрономического «парадокса», так как сила всемирной гравитации зависит не от масс звезд, а только от скорости вихревого вращения и градиента давления галактического эфира.

Величину вихревой гравитации в любой галактике возможно определить в соответствии с гл. 2.1. Полученное значение силы гравитации полностью уравновешивает центробежные силы звезд и, тем самым, отпадает необходимость в использовании гипотетической темной материи.

Вышеуказанное несоответствие масс небесных тел и гравитации не только в галактиках, но и в солнечной системе, дополнительно показывает несостоятельность теории Ньютона.

На основании вихревой космогонии возможно реконструировать физическое состояния нашей планеты в прошлом. Используя формулы из гл. 3.5 определяем, что 1 млрд. лет назад у планеты Земли были следующие свойства по отношению к настоящему времени:

  • – масса меньше на 6%,
  • – радиус Земли меньше на 2%
  • – длительность одних суток – 22,5 часов
  • – сила вихревой гравитации больше на 4%, центробежные силы больше на 13%, следовательно, все тела были легче на 9% (на экваторе).

Следует заметить, что вышеуказанные свойства имели прямое воздействие на минералы, атмосферу, флору и фауну тех времен, что представляет значительную ценность для исследователей в различных областях естествознания. В частности, более слабая сила тяжести в прошлом во многом объясняет существование в те времена гигантских растений и животных.

Скорость вращения Земли вокруг своей оси должна уменьшаться, следовательно, сутки должны удлиняться на 0,55 х 10 -5 сек. в год. (на основании формул гл. 3.5)

Замедление вращения Земли впервые заметил Галилей в 1695 году. По результатам его наблюдений замедление составляет 2 х 10 -5 сек. в год. Спустя 60 лет Кант объяснил это замедление приливным трением. В 2008 г. британский астроном Р.

Стефенсон, опираясь на описания солнечных и лунных затмений последних 2700 лет, также реконструировал процесс торможения Земли. Согласно его вычислений 530 млн. лет назад продолжительность суток составляла 21 час.

Стефенсон объяснил это торможение притяжением Луны.

На основании вышеприведенных расчетов, замедление вращения Земли отличается от результатов астрономических наблюдений (Галилея, Стефенсона) на незначительную величину. Расхождение в результатах объясняется погрешностью в определении величины массы Земли [1] и ее прироста в год, а также точностью в астрономических наблюдений.

Следует отметить, что на основании вихревой космогонии, замедление вращения Земли имеет объяснение, совершенно отличное от гипотез торможения Земли приливами и притяжением Луны.

Page 3

Очевидно, что вышеизложенные принципы вихревой гравитации и космогонии основаны на общепринятых, фундаментальных, физических закономерностях.

В то же время, классический закон всемирного тяготения базируется лишь на очевидном равенстве центробежных сил Fc и сил гравитации Fg . Дальнейшие расчеты, для обоснования этого закона, связаны с несложными математическими преобразованиями:

– в уравнение Fg = Fc = mv 2/ R подставлено V ~ R -2 – из 3 го закона Кеплера и получено Fg ~ m / R2

Для превращения пропорции в формулу, И. Ньютоном была выдвинута гипотеза о наличии гравитационных свойств у всех тел, сила которых пропорциональна собственным массам. Методом подбора эти массы были «назначены», и для того, чтобы их значения имели более правдоподобный вид, была «создана» гравитационная постоянная, которой пришлось присвоить абсурдную единицу измерения – Н м 2 / кг2

Известно, что сам Ньютон в гравитационных свойствах физических тел не был уверен и впоследствии высказывал предположение, что причиной гравитации может быть изменение плотности космического вещества (эфира), но обоснование уменьшения этой плотности до настоящего времени представлено не было Известно, что Гюйгенс назвал гипотезу Ньютона о гравитационных свойствах тел – нелепой.

Сомнительный опыт Кавендиша для доказательства гравитационных свойств у всех тел, легко опровергается в космических полетах, так как общеизвестно, что тела находящиеся в невесомости (внутри космических станций) между собой не притягиваются.

В общей теории относительности А. Эйнштейн утверждает, что тела-спутники притягиваются к центру космической системы под воздействием «искривленной» среды. Аналогичные принципы используются и в модели вихревой гравитации. Но расхождение происходит в причинах этого «искривления»:

  • – Эйнштейн предполагает, что «искривление пространства» происходит под воздействием небесного тела и это «искривление» имеет центрально-симметричный характер,
  • – в модели вихревой гравитации изменение («искривление») давления в эфире вызывает космический вихрь, поэтому изменение давления имеет плоско-симметричную конфигурацию.

В соответствии с уравнением Ньютона, гравитационные силы от любого небесного тела распространяются на бесконечные расстояния, а так как количество этих тел тоже бесконечно, то перед классическими теориями гравитации возникает парадокс, называемый парадоксом Зелигера. То есть, на этих условиях все мировое пространство заполнено бесконечными силами гравитации.

Модель вихревой гравитации исключает этот парадокс, так как действие сил гравитации ограничено размерами торсионами.

Кроме того, на основании классических, вышеуказанных теорий невозможно определить причину создания и движения небесных объектов.

Как известно, в современной науке существуют разногласия относительно скорости гравитации. На основании классической физики, скорость гравитация является мгновенной.

Согласно релятивистским понятием, скорость гравитации равна скорости света. Очевидно, что на базе вихревой космологии, гравитация является неотъемлемым свойством любого торсиона.

Следовательно, скорость распространения гравитации соответствует скорости возникновения космического торсиона.

Следует заметить, что гипотезу о гравитационных свойствах эфира выдвигало и выдвигает большее количество исследователей. Но до настоящего времени еще никто не предлагал физико-математическое обоснование взаимосвязи движения эфира с изменением его плотности, а также методику его расчета.

Автор приносит благодарность преподавателю ПГУ Величко А.А. за помощь в проведении математических выкладок в главе 2.1.

Page 4

Перейти к загрузке файла

[1] Ацуковский В.А. Общая эфиродинамика. М. 1990. [2] Кикнадзе Л.В., Мамаладзе Ю.Г. Классическая гидродинамика для физиков – экспериментаторов. Изд. Тбилисского университета. 1979. [3] Физические величины. Справочник (Бабичев А.П., Бабушкина Н.А. и др.) М. 1991. [4] Кадыров С.К. Всеобщая физическая теория единого поля. Бишкек. 2001. [5] Астрономический календарь. Москва. Космосинформ. Под ред А.П. Гуляева. 1993г.

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

Источник: https://vuzlit.ru/747632/vozrast_nebesnyh

WikiMedForum.Ru
Добавить комментарий