Ответьте на вопросы, страница 291 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему образовались рукава у спиральных галактик?

2. Почему нельзя утверждать, что размеры и масса Млечного Пути определены точно?

3. Почему новые и сверхновые звезды образуются в рукавах галактики?

1. Почему образовались рукава у спиральных галактик?
Основной теорией, объясняющей формирование спиральных рукавов, является теория волн плотности. Согласно этой теории, в диске галактики распространяются гравитационные волны, создающие области повышенной плотности вещества. Эти волны вращаются вокруг центра галактики с постоянной скоростью, которая отличается от скорости вращения звезд и газа. Когда межзвездный газ и пыль проходят через такую волну плотности, они сжимаются, что инициирует процесс активного звездообразования. В результате в этих областях появляются молодые, горячие и яркие звезды, которые и делают спиральные рукава видимыми. Сами звезды и газ не закреплены в рукавах, а проходят сквозь них, как автомобили в дорожной пробке. Таким образом, спиральные рукава — это не статичные структуры, а динамические узоры.

Ответ: Спиральные рукава образовались в результате прохождения волн плотности через диск галактики. Эти волны сжимают межзвездный газ, вызывая вспышки звездообразования, что и делает рукава яркими и заметными.

2. Почему нельзя утверждать, что размеры и масса Млечного Пути определены точно?
Существует несколько причин, по которым точное определение размеров и массы нашей галактики, Млечного Пути, является крайне сложной задачей:
1. Наше местоположение: Солнечная система находится внутри диска Млечного Пути. Это сильно затрудняет наблюдения, так как огромные облака межзвездного газа и пыли, особенно в направлении к центру галактики, поглощают и рассеивают свет, мешая увидеть, что находится за ними на дальних окраинах.
2. Наличие темной материи: Подавляющая часть массы галактики (около 85-90%) приходится на так называемую темную материю, которая не излучает и не поглощает свет. Ее присутствие определяется лишь косвенно, по гравитационному воздействию на видимые объекты (например, на скорость вращения звезд). Оценки массы темной материи и ее распределения имеют значительную погрешность.
3. Отсутствие четких границ: У галактики нет резкой, определенной границы. Плотность звезд и газа постепенно уменьшается с удалением от центра, плавно переходя в межгалактическое пространство. Поэтому "размер" галактики — это условная величина, которая зависит от метода ее определения.

Ответ: Точно определить размеры и массу Млечного Пути невозможно из-за нашего положения внутри него, которое ограничивает обзор, из-за преобладания невидимой темной материи, массу которой можно оценить лишь косвенно, а также из-за отсутствия у галактики четких физических границ.

3. Почему новые и сверхновые звезды образуются в рукавах галактики?
Образование новых и сверхновых звезд в спиральных рукавах напрямую связано с физическими процессами, происходящими в них:
Новые звезды: Спиральные рукава — это волны плотности. Когда облака холодного межзвездного газа и пыли попадают в эту область повышенной гравитации, они сжимаются. Сжатие приводит к увеличению плотности и температуры внутри облаков, что запускает гравитационный коллапс и, как следствие, формирование новых звезд. Поэтому спиральные рукава являются "колыбелями" для звезд.
Сверхновые звезды: Сверхновыми типа II, самыми распространенными, взрываются массивные звезды в конце своего жизненного пути. Массивные звезды живут очень недолго по астрономическим меркам — всего несколько миллионов лет. Поскольку они рождаются в спиральных рукавах в ходе активного звездообразования, они просто не успевают покинуть область своего рождения, прежде чем их жизнь подойдет к концу и они взорвутся как сверхновые. Поэтому большинство наблюдаемых сверхновых этого типа также концентрируется в рукавах галактик.

Ответ: Новые звезды рождаются в рукавах, так как там волны плотности сжимают газ, что является необходимым условием для звездообразования. Массивные из этих новых звезд взрываются как сверхновые, не успевая за свою короткую жизнь покинуть рукав, в котором они родились.