4.3.4 Пульсари та нейтронні зірки
Наприкінці 1967р. група радіоастрономів з Кембриджського університету, проводячи свої спостереження, виявила, що їхній радіотелескоп зафіксував незвичайні сигнали — короткі імпульси радіошумів, що йдуть один за одним з інтервалом близько однієї секунди.
Спочатку зробили припущення, що це сигнали від запущеного кимось супутника, потім почали підозрювати, що нарешті вдалося прийняти сигнали від позаземної цивілізації. Незабаром було відкрито ще три пульсуючих радіоджерела, які дістали назву "пульсарів".
У наш час природа пульсарів і нейтронних зірок трактується так: до кінця життя зірки, коли вичерпується все ядерне пальне, що міститься в ній, зірка припиняє своє існування одним з декількох способів. Зірка з малою масою просто стискається і перетворюється на білого карлика. Зірка із середньою масою також може перетворитися на білого карлика, скинувши значну частину своєї речовини; при цьому може утворитися планетарна туманність. Зірки з масами від 1,5 до 2,25 сонячних мас стають нейтронними, а найбільш масивні перетворюються на чорні дірки.
У1934 році Бааде і Цвіккі з'ясували, що могло б відбуватися з мертвими зірками, маса яких становить від 1,5 до 2 мас Сонця. Так як тиск вироджених електронів недостатній, щоб зупинити стиснення, зірка стає все меншою і меншою. Тиск і густина зростають, поки електрони не вдавляться всередину атомних ядер, з яких складається зірка. Негативно заряджені електрони, з'єднуючись з позитивно зарядженими протонами, перетворюються на нейтрони. З часом, коли вся зірка стає за складом нейтронною, принцип заборони Паулі знову починає відігравати важливу роль. Сили взаємодії між нейтронами спричинюють появу тиску вироджених нейтронів. Цей новий, ще більш сильний тиск здатний зупинити стиснення зірки й призводить до появи нового об'єкта — нейтронної зірки.
У 1054 році астрономи Стародавнього Китаю відзначили появу на небі "зірки-гості" в сузір'ї Тельця. Яскравість цієї нової зірки була настільки великою, що її можна було побачити в сонячний день. Потім вона стала слабшати й незабаром стала зовсім невидимою для неозброєного ока; '
Коли сучасні астрономи спрямували свої телескопи на те місце неба, де згідно з давніми хроніками з'явилася "зірка-гостя", вони знайшли чудову Крабовиднуу туманність — свідчення вибуху наднової.
У 1968 р. на астрономів чекала нова радість: було виявлено пульсар, розташований якраз посередині Крабовидної туманності. Імпульси радіовипромінювання приходять від нього приблизно ЗО разів на секунду. Це відкриття дало привід для припущення, що вмираючі зірки якимось чином пов'язані з пульсарами.
Практично всі зірки обертаються — і всі вони, імовірно, мають магнітні поля. У звичайних умовах обидві властивості є досить несуттєвими. Наприклад, Сонце робить один оберт навколо своєї осі приблизно за місяць. До того ж його магнітне поле досить слабке. Однак якщо Сонце чи подібна до нього зірка стане стискатися до розмірів нейтронної зірки, то обидві ці властивості набувають винятково важливого значення. Щоб зрозуміти причину цього, уявімо собі фігуристку, яка виконує пірует на поверхні льоду. Притискаючи до себе руки,, фігуристка збільшує швидкість обертання. Це — прямий наслідок закону збереження моменту імпульсу. Аналогічно, якщо велика зірка стискається до малого об'єму, то швидкість її обертання стрімко зростає.
Коли зірка дуже велика, її магнітне поле розподіляється по великій площі, тому напруженість поля незначна. Однак, умираючи, зірка зменшується в розмірах. Те магнітне поле, що спочатку було розподілено на великій площі, зосереджується на декількох сотнях квадратних кілометрів. Напруженість поля в результаті цього збільшується. Якби Сонце зазнало стиснення до розмірів нейтронної зірки, то напруженість його магнітного поля збільшилася 6 у мільярд разів.
Отже, сама нейтронна зірка дуже мала — 15—20 км у діаметрі. Швидкість її обертання надзвичайно велика. Нейтронна зірка складається з найважчих, стійких елементарних частинок — нейтронів і гіперонів. Будова нейтронної зірки незвичайна. Під тонкою плазменною оболонкою є тверда кора, міцність якої набагато більша від міцності сталі. Іноді вона з різних причин зазнає струсів, що дозволяє астрономам уживати термін "зіркотрус". Глибше, під твердою корою, знаходиться шар із надпровідної і надтекучої рідини, який складається з протонів і нейтронів. Ядро нейтронної зірки при температурі близько одного мільярда градусів має щільність 1015 г/см3.
Хоч у надрах зірки містяться переважно нейтрони, однак на її поверхні багато заряджених частинок. Коли ці заряджені частинки потрапляють у зону дії сильних магнітних полів біля північного й південного магнітних полюсів зірки, вони прискорюються й випромінюють магнітні хвилі значної інтенсивності у вигляді двох пучків. Так як зірка обертається, то ці два пучки випромінювання повинні кружляти по небу. Періодично такий прожектор начебто освітлює Землю. Випромінювання нейтронної зірки астрономи фіксують як коливання з дуже коротким періодом. У таких випадках нейтронні зірки називають пульсарами. У наш час відомо вже більш як сто п'ятдесят пульсарів.
Доля пульсара схожа на долю інших зірок. Поступово обертання пульсара сповільнюється; енергія, яку він випромінював, розсіюється безповоротно в просторе і життя зірки закінчується природною смертю — повним виснаженням усіх видів внутрішньої енергії.
- Розділ 1. Природознавство, наука, науковий метод, пізнання і його структура
- 1.1 Що таке природознавство. Види природничих наук, предмет та мета вивчення. Класифікація методів наукового пізнання
- 1.2 Загальнонаукові методи емпіричного пізнання
- 1.2.1 Спостереження
- 1.2.2 Експеримент
- 1.2.3 Вимірювання
- 1.3 Загальнонаукові методи теоретичного пізнання
- 1.3.1 Абстрагування. Сходження від абстрактного до конкретного
- 1.3.2 Ідеалізація. Уявний експеримент
- 1.3.3 Формалізація. Мова науки
- 1.3.4 Індукція та дедукція
- 1.4 Загальнонаукові методи, що застосовуються на емпіричному й теоретичному рівнях пізнання
- 1.4.1 Аналіз і синтез
- 1.4.2 Аналогія та моделювання
- Розділ 2. Зародження, становлення й і розвиток природознавства
- 2.1 Зародження й розвиток наукових знань у стародавньому світі
- 2.1.1 Нагромадження раціональних знань у первісну епоху (від неандертальця до homo sapiens)
- 2.1.1.1 Повсякденне, стихійно-емпіричне знання
- 2.1.1.2 Зародження рахунку
- 2.1.1.3 Астрономічні знання та календар
- 2.1.2 Міфологія
- 2.2 Становлення цивілізації
- 2.2.1 Історичні передумови виникнення цивілізації
- 2.2.2 Неолітична революція
- 2.2.2.1 Основні передумови
- 2.2.2.2 Перехід від привласнюючої економіки до відтворюючої (продуктивної")
- 2.2.3 Металургія
- 2.2.4 Розвиток гірничої справи та видобування корисних копалин
- 2.2.5 Розвиток домашніх промислів і становлення ремесла
- 2.2.6 Еволюція суспільної свідомості. Раціональні знання
- 2.2.6.1 Астрономія та календар
- 2.2.6.2 Математичні знання
- 2.2.6.3 Біологія та медицина
- 2.2.6.4 Географія та картографія
- 2.2.7 Виникнення та становлення обміну
- 2.2.8 Поділ праці
- 2.2.9 Розвиток духовної культури
- 2.2.10 Становлення писемності
- 2.2.10.1 Вихідні відомості
- 2.2.10.2 Розвиток піктографії
- 2.3 Географія та основні характеристики цивілізацій стародавнього сходу
- 2.3.1 Давньоєгипетські держави
- 2.3.2 Держави Межиріччя
- 2.3.3 Мала Азія
- 2.3.4 Східне Середземномор'я
- 2.3.5 Середня Азія та Іран
- 2.3.6 Перші держави в Індії
- 2.3.7 Стародавній Китай
- 2.3.8 Культура давньосхідних цивілізацій
- 2.3.9 Від міфу до науки
- 2.3.10 Астрономічні знання стародавнього Єгипту й Межиріччя
- 2.3.11 Вавилонська математика та її застосування у фізиці
- .4 Давні цивілізації Європи
- 2.4.1 Мінойська цивілізація
- 2.4.2 Ахейська (мікенська) цивілізація
- 2.4.3 Греція "гомерівського" періоду
- 2.5 Філософія і наука античного світу
- 2.5.1 Формування й розвиток античної цивілізації
- 2.5.2 Від "дитячості" Гомера до атомістики Демокріта
- 2.5.2.1 Філософія та поезія Гомера
- 2.5.2.2 Мислителі мілетської школи
- 2.5.2.3 Загальна характеристика піфагоризму
- 2.5.2.4 Філософське вчення елеатів
- 2.5.2.5 Античний атомізм
- 2.5.2.6 Учення Арістотеля
- 2.5.2.7 Александрійська наукова школа
- 2.5.2.8 Геоцентрична система Птолемея
- 2.5.2.9 Спад у розвитку античної науки
- 2.6 Наука середніх віків
- 2.6.1 Основна характеристика епохи середньовіччя
- 2.6.2 Наука на середньовічному сході
- 2.6.3 Наука в середньовічній Європі
- 2.6.4 Висновок
- 2.7 Природознавство в епоху Відродження
- 2.7.1 Основна характеристика епохи Відродження
- 2.7.2 Філософія епохи відродження
- 2.7.3 Кінематична статика
- 2.7.3.1 Леонардо да Вінчі
- 2.7.3.2 Тарталья і Кардано
- 2.7.4 Геометрична статика
- 2.7.4.1 Убальдо дель Монте
- 2.7.4.2 Джованні Баттиста Бенедетті
- 2.7.4.3 Сімон Стевін
- 2.7.5 Кінематика
- 2.7.5.1 Основні передумови геліоцентризму
- 2.7.5.2 М. Коперник і його геліоцентрична система світу
- 2.7.5.3 Нова космологія
- 2.7.6 Джордано Бруно: світоглядні висновки з коперниканізму
- 2.7.7 Відкриття законів руху планет
- 2.7.7.1 Життя, присвячене служінню Урани
- 2.7.7.2 Йоганн Кеплер
- 2.8 Виникнення класичної механіки
- 2.8.1 Механіка г. Галілея
- 2.8.2 Картезіанська фізика
- 2.8.2.1 Декартівська концепція вихорів
- 2.8.2.2 Учення про речовину й теплоту
- 2.8.2.3 Космогонія
- 2.8.3 Ньютонівська революція
- 2.8.3.1 Ньютон і його час
- 2.8.3.2 "Математичні начала натуральної філософії" і їх структура
- 2.8.3.3 Закон всесвітнього тяжіння
- 2.8.3.4 Математичне узагальнення
- 2.8.3.5 Ньютонівська оптика
- 2.8.3.6 Атомістичні погляди Ньютона
- 2.8.3.7 Учення Ньютона про ефір
- .8.3.8 Ньютонівська Ідея дальньої дії
- 2.8.3.9 Простір, час, рух
- 2.9 Від геометричного методу до аналітичної механіки
- 2.9.1 Принцип найменшої дії
- 2.9.2 Принцип Даламбера
- 2.9.3 Аналітична механіка матеріальної точки й динаміка твердого тіла Ейлера
- 2.9.4 Аналітична механіка системи матеріальних точок і тіл Лагранжа
- 2.9.5 Розвиток аналітичної механіки
- 2.9.5.1 Принцип Гамільтона
- 2.9.5.2 К. Г. Якобі
- 2.9.5.3 М. В. Остроградський
- 2.9.5.4 Немеханічне трактування принципу найменшої дії Гельмгольца
- 2.9.5.5 Принцип найменшого примусу Гаусса
- 2.9.5.6 "Механіка без сили" Герца
- 2.10 Виникнення й розвиток електродинаміки
- 2.10.1Перетворення електрики на магнетизм
- 2.10.2 Перетворення магнетизму на електрику
- 2.10.3 Ідея поля
- 2.10.3.1 Фізичне поле Фарадея
- 2.10.3.2 Дві основи теорії поля
- 2.10.4 Теорія електромагнітного поля Максвелла
- 2.10.4.1 Основні передумови
- 2.10.4.2 Струм зміщення
- 2.10.4.3 Реальність поля
- 2.10.4.4 Поле та ефір
- 2.11 Основні досягнення природознавства XIX століття
- Розділ з. Сучасна фізична картина світу
- 3.1 Простір і час
- 3.1.1 Загальні зауваження
- 3.1.2 Основні концепції простору й часу
- 3.1.3 Поняття простору й часу у філософії і природознавстві xvi11 -XIX століть
- 3.1.4 Розвиток уявлень про простір і час у XX столітті
- 3.2 Теорія відносності
- 3.2.1 Загальні зауваження
- 3.2.2 Абсолютно чи відносно?
- 3.2.3 Експеримент Майкельсона-Морлі
- 3.2.4 Спеціальна теорія відносності (частина і)
- 3.2.5 Спеціальна теорія відносності (частина II)
- 3.2.6 Принцип еквівалентності
- 3.2.7 Загальна теорія відносності
- 3.3 Закон збереження енергії в макроскопічних процесах
- 3.3.1 Робота в механіці, закон збереження та перетворення енергії в механіці
- 3.3.2 Перший закон термодинаміки
- 3.4 Другий закон термодинаміки та принцип зростання ентропії
- 3.4.1 Другий закон термодинаміки
- 3.4.2 Ідеальний цикл Карно
- 3.4.3 Поняття ентропії
- 3.4.4 Ентропія та імовірність
- 3.4.5 Порядок і хаос. Стріла часу
- 3.4.6 Проблема теплової смерті всесвіту. Флуктаційна гіпотеза Больцмана
- 3.4.7 Синергетика. Народження порядку з хаосу
- 3.5 Квантова механіка
- 3.5.1 Гіпотеза про кванти
- 3.5.2 Фотони
- 3.5.3 Планетарний атом
- 3.5.4 Гіпотеза де Бройля. "Хвилі матерії"
- 3.5.5 Співвідношення невизначеностей
- 3.5.6 Хвильова функція. Хвилі імовірності. Образ атома
- 3.5.7 Причинність класична і причинність квантова
- 3.5.8 Принцип додатковості
- 3.6 Світ елементарних частинок
- 3.6.1 Фундаментальні фізичні взаємодії
- 3.6.1.1 Гравітація
- 3.6.1.2 Електромагнетизм
- 3.6.1.3 Слабка взаємодія
- 3.6.1.4 Сильна взаємодія
- 3.6.1.5 Проблеми єдності фізики
- 3.6.2 Класифікація елементарних частинок
- 3.6.2.1 Характеристики субатомних частинок
- 3.6.2.2 Лептони
- 3.6.2.3 Адрони
- 3.6.2.4 Частинки — носії взаємодій
- 3.6.3 Теорії елементарних частинок
- 3.6.3.1 Квантова електродинаміка
- 3.6.3.2 Теорія кварків
- 3.6.3.3 Теорія електрослабкої взаємодії
- 3.6.3.4 Квантова хромодинаміка
- 3.6.3.5 На шляху до великого об'єднання
- 3.7 Проблеми енергетики (ядерні і термоядерні реактори)
- 3.7.1. Поділ ядер урану
- 3.7.2 Ядерні реактори
- 3.7.3 Світові енергетичні ресурси та необхідність вирішення проблеми керованого термоядерного синтезу
- Розділ 4. Сучасна астрофізика та космологія
- 4.1 Еволюція всесвіту
- 4.1.1 Класична космологія
- 4.1.2 Парадокси Шезо-Ольберса і Зеєлігера
- 4.1.3 Неевклідові геометрії
- 4.1.4 Космологічний принцип
- 4.1.5 Всесвіт Ейнштейна
- 4.1.6 Всесвіт Фрідмана
- 4.1.7 Закон Хаббла й дослідження Слайфера
- 4.1.8 Моделі Всесвіту
- 4.1.9 Модель гарячого Всесвіту. Реліктове випромінювання
- 4.1.10 Інфляційна модель
- 4.1.11 Народження Всесвіту
- 4.1.12 Варіанти майбутнього Всесвіту
- 4.1.13 Деякі труднощі гіпотези розширного Всесвіту
- 4.1.14 Проблема позаземних цивілізацій
- 4.2 Галактика і квазари
- 4.2.1 Сонце та Галактика
- 4.2.2 Метагалактика
- 4.2.3 Класифікація галактик
- 4.2.4 Обертання галактик
- 4.2.5 Походження галактик
- 4.2.6 Гіпотези про походження галактик
- 4.2.7 Квазари. Відкриття квазарів
- 4.2.8 Особливості квазарів
- 4.2.9 Розподіл квазарів у просторі
- 4.2.10 Гіпотези про походження квазарів
- 4.3 Народження та еволюція зірок
- 4.3.1 Діаграма Герцшпрунга-Рассела
- 4.3.2 Еволюція зірок
- 4.3.3 Білі карлики
- 4.3.4 Пульсари та нейтронні зірки
- 4.3.5 Чорні дірки
- 4.3.6 Змінні зірки. Цефеїди
- 4.3.7 Зоряні скупчення та асоціації
- 4.3.8 Туманності
- 4.3.9 Пояс зодіаку
- 4.4 Сонячна система
- 4.4.1 Сонце
- 4.4.2 Джерела енергії Сонця
- 4.4.3 Як утворилося сімейство планет
- 4.4.4 Планети
- 4.4.5 Малі планети
- 4.4.6 Комети, метеори й метеорити
- Розділ 5. Сучасна біологічна картина світу
- 5.1 Життя як особлива форма руху матерії
- 5.1.1 Концепції сутності життя
- 5.1.2 Аксіоми біології
- 5.1.3 Основні властивості та ознаки живих організмів
- 5.1.4 Структурні рівні організації життя
- 5.2 Теорія еволюції
- 5.2.1 Еволюційні ідеї, концепції та гіпотези в додарвінівський період
- 5.2.2 Теорія еволюції ч. Дарвіна
- 5.2.3 Подальший розвиток теорії еволюції. Дарвінізм XX століття
- 5.2.4 Пристосованість до середовища існування (адаптація)
- 5.2.5 Різноманітність живої природи
- 5.2.6 Головні напрямки еволюції
- 5.2.7 Необоротність та необмеженість процесу еволюції
- 5.3 Розвиток життя на землі
- 5.3.1 Гіпотези виникнення життя
- 5.3.2 Походження життя
- 5.3.3 Хронологія еволюції живої природи за даними палеонтології
- 5.4 Походження людини
- 5.4.1 Історія питання
- 5.4.2 Місце людини в системі тваринного світу. Докази тваринного походження людини
- 5.4.3 Якісна своєрідність людини як біосоціальної істоти
- 5.4.4 Дані палеонтології та антропології про походження людини
- Розділ 6. Учення про біосферу та ноосферу
- 6.1 Біосфера
- 6.1.1 Виникнення вчення про біосферу
- 6.1.1.1 Етапи життя та наукової творчості в. І. Вернадського
- 6.1.1.2 Концепції в. І. Вернадського про біосферу
- 6.1.2 Утворення планетної системи
- 6.1.3 Основні характеристики Землі
- 6.1.4 Основні вимоги до умов, що забезпечують виникнення та розвиток життя
- 6.1.5 Основні етапи хімічної еволюції, що передували абіогенезу
- 6.1.6 Абіогенез
- 6.1.6.1 Виникнення пробіонтів і біологічних мембран
- 6.1.7 Основні етапи еволюції живої природи
- 6.1.8 Основні характеристики біосфери
- 6.1.9 Виникнення атмосфери та гідросфери
- 6.1.10 Основні характеристики атмосфери
- 6.1.10.1 Озон та аерозолі
- 6.1.10.2 Роль вуглекислого газу
- 6.1.10.3 Вплив атмосфери на радіаційний баланс Землі
- 6.1.11 Гідросфера
- 6.1.12 Взаємодія океану та атмосфери
- 6.1.13 Вологообіг
- 6.1.14 Жива речовина
- 6.1.15 Кругообіг вуглецю
- 6.2 Ноосфера
- 6.2.1 Розвиток і становлення людини
- 6.2.2 Виникнення вчення про ноосферу
- 6.2.2.1 Основні положення вчення про ноосферу е. Леруа і Тайяра де Шардена.
- 6.2.2.2 Концепція ноосфери в. І. Вернадського
- 6.2.3 Перехід біосфери в ноосферу
- 6.2.4 Умови, необхідні для становлення та існування ноосфери
- 6.2.5 Наука як основний чинник ноосфери
- 6.2.6 Проблеми становлення ноосфери