Тема: «Самый загадочный объект Вселенной….»

Городской конкурс исследовательских работ младших школьников

Тема:

«Самый загадочный объект Вселенной….»

Черные дыры – не только самый страшный, но и самый

спорный, загадочный и необычный объект во Вселенной…»

Автор: Карант Данила

МОУ «Гимназия № 6»

2 «А» класс

Научный руководитель:

Н.

г. Ивантеевка

Содержание:

1.Введение: актуальность, цели, задачи, методы исследования……………….3

2.Из истории возникновения идеи о черных дырах……………………………4

3.Что такое черная дыра…………………………………………………………5

4. Как образуется черная дыра…………………….. ……………..……………..5

4. Важнейшее свойство черной дыры……………………….…………………..7

5. Разновидности черных дыр……………………………………………………8

6. Возможные трудности исследования….……………………………………...9

7. Результаты опроса…………………………………………………………….10

8. Выводы……………………………………………………………...…………11

8. Список используемой литературы…………………………………………...12

9. Приложение……………………………………………………………………13

Введение:

Актуальность:

Эта тема является актуальной, потому что явление само по себе настолько редкое, загадочное и завораживающее, что до конца не изученное. Впервые о нем я услышал от своего друга еще в детском саду в 5 лет. И до сих пор эта мысль не дает мне покоя. Как же «черные дыры» образовались? Как влияют на Землю? Чтобы иметь полное представление об этом, я решил изучить материалы энциклопедий и научно-исследовательских работ.

Цель:

Дать представление одноклассникам и окружающим, что такое «черные дыры» Вселенной, какими свойствами они обладают, чем опасны, показать фотографии некоторых подобных объектов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Задачи:

1. Изучить источники информации о возникновении черных дыр:

- научно-популярная литература

- Интернет

2. Выяснить историю возникновения идеи, особенности строения и воздействие на другие объекты во Вселенной;

3. расширить спектр наших знаний о загадках Вселенной;

4. Получить информацию из работ ученых физиков и астрономов;

5. Посетить Московский планетарий.

Методы исследования:

- Изучение источников информации

- Обобщение полученной информации

- Интервью с научным сотрудником «Московского планетария»

- Опрос

- Обработка результатов опроса

- Составление брошюры «Необычные объекты Вселенной»

Из истории возникновения идеи о черных дырах…

С древних времён людей манило всё недоступное и загадочное. Без сомнения самым недостижимым из всего того, что их окружало, был космос. А потому, солнце, луна и звёзды всегда притягивали их взгляды и души. Они заставляли мечтать, раздумывать и любить.

Из всех объектов Вселенной черные дыры производят самое жуткое впечатление. Чтобы понять, что же это такое, мы должны применить немного фантазии.

Вся вторая половина 20 века была посвящена изучению проблемы черных дыр. Убедительные свидетельства реальности их существования получены совсем недавно. Я вот, например, до изучения материалов про данное явление думал, что теоретически существование черных дыр допускается, а в реальном мире подобные объекты просто не могут образоваться.

Впервые идея о существовании черных дыр пришла в голову английскому священнику и естествоиспытателю Джону Митчеллу еще в 1784 году. Неоднократно на протяжении нескольких столетий эту тайну пытались постичь многие известные ученые, в том числе Альберт Эйнштейн. Своим названием чёрные дыры обязаны американскому астрофизику Джону Уиллеру в 1967 году. В современном мире известный ученый из Кембриджа Стивен Хокинг в своей книге «Теория черных дыр» убедительно доказывает факт образования черных дыр.

Что такое черная дыра? Ее свойства и разновидности.

Черная дыра

Итак, черная дыра – космический объект с чрезвычайным сильным гравитационным притяжением. Она образуется из ядер супермассивных звезд, масса которых в десять раз больше, чем наше Солнце.

Теория относительности Эйнштейна является первым ключом к пониманию черных дыр, которая заключается в том, что гравитация влияет на время, а именно: чем более массивный объект в космосе, тем больше он замедляет время. Притяжение черной дыры настолько огромно, что она практически останавливает ход времени.

Свое название «черная» получила потому, что область черной дыры не может покинуть ни излучение, ни любое вещество: тело, которое только поглощает света, а не выпускает его, выглядит абсолютно черным. Отсюда первая часть названия – черная, поскольку способна поглотить даже свет, вторая же часть – дыра – означает, что все, что попадает в область черной дыры, становится навсегда недоступным наблюдению.

Чёрные дыры нельзя потрогать, и по ним нельзя прогуляться. Чёрными дырами называют области в пространстве времени, которые образуют сверхмощное притяжение.

Если что-то попало в чёрную дыру, то там навсегда и остаётся. Чтобы преодолеть мощное притяжение чёрной дыры необходимо развить скорость большую, чем скорость света, но увы, это невозможно.

Как образуется черная дыра

Многие писатели фантасты используют образ черной дыры как огромного «пылесоса» в глубинах Вселенной, стремящегося поглотить все, что находится поблизости. Я хочу Вам раскрыть небольшую завесу таинства этого объекта Вселенной и взглянуть на неё с научной точки зрения.

Как известно, «черные дыры» нельзя обнаружить непосредственными наблюдениями – их существование устанавливается по тому мощному влиянию, которое они оказывают своим тяготением на движение окружающей материи.

Любые объекты вызывают искривление пространства времени своим гравитационным полем. Чем массивнее объект, тем сильнее искривление.

Закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что между двумя любыми массивными телами во Вселенной действует сила взаимного притяжения. По причине такого гравитационного притяжения Земля обращается вокруг Солнца. Общая теория относительности заставляет нас взглянуть на систему Солнце—Земля иначе. Согласно этой теории в присутствии столь массивного небесного тела, как Солнце, пространство-время как бы проминается под его тяжестью, и равномерность его ткани нарушается.

Черные дыры, на самом деле формируется из сверхмассивных звезд, масса которых, по крайней мере, в десять раз больше, чем наше Солнце.

Представьте себе эластичный батут, на котором лежит тяжелый шар (например, от боулинга). Натянутая ткань прогибается под его весом, создавая вокруг искривление.

Масса черной дыры настолько огромна, что ее искажение пространства-времени можно представить в виде бездонной воронки.

Притяжение черной дыры не могут преодолеть даже кванты (частицы) света, поэтому черную дыру невозможно увидеть.

Вот представьте себе, что произойдет, если мы будет увеличивать и увеличивать массу тяжелого шара, не увеличивая при этом его физических размеров?

Будучи абсолютно эластичной, воронка будет углубляться до тех пор, пока её верхние поля не сойдутся где-то высоко над совсем потяжелевшим шаром, и тогда он просто перестанет существовать при взгляде с поверхности.

В реальной Вселенной, накопив достаточную массу и плотность материи, объект захлопывает вокруг себя пространственно-временную ловушку, ткань пространства-времени смыкается, и он теряет связь с остальной Вселенной, становясь невидимым для неё: так возникает черная дыра.

Таким образом, при попадании объектов в черную дыру, информация о его существовании полностью теряется и не может быть восстановлена, т. к. ее физические свойства все еще мало изучены.

Важнейшее свойство черной дыры

Причудливые свойства черной дыры могут бросить вызов законам физики Вселенной.

Одно из таких свойств – их нельзя увидеть, но можно почувствовать, как они действуют.

Ее характеризует то, что: чтобы в нее ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающего собственного кажется абсолютно черным.

Не имея, таким образом, возможности «рассмотреть» черную дыру в традиционном смысле слова «смотреть», мы, тем не менее, можем обнаружить ее присутствие по косвенным признакам влияния ее сверхмощного и совершенно необычного гравитационного поля на материю вокруг нее.

Разновидности черных дыр

С каждым годом наука все ближе и ближе подходит к разгадке тайны черных дыр.
На сегодняшний день во Вселенной можно встретить четыре типа чёрных дыр.

Первый – это массивные чёрные дыры – огромные тела, масса которых в миллион раз больше массы Солнца.

Чёрные дыры второго типа возникают в результате сжатия гигантских умирающих звёзд, масса которых больше трёх масс Солнца.

Третий тип - это первичные черные дыры, которые произошли в самом начале жизни Вселенной.
Четвертый тип, квантовые черные дыры – это микроскопические черные дыры, которые предположительно возникают в результате ядерных реакций. Зафиксировать появление квантовой черной дыры очень сложно, ведь по расчетам ученых она исчезает практически тотчас же после образования.

В настоящее время астрономам известны 38 черных дыр. Масса сверхмассивной черной дыры превышает массу Солнца от одного миллиона до одного миллиарда раз. Такие черные дыры располагаются в центрах галактик. Поскольку они невидимы, их поиск и изучение основаны на наблюдениях перемещений звезд, вращающихся вокруг них.

Возможные трудности исследования

Когда я готовил презентацию я удивился, как непохожи были мои первые представления и объяснения этого объекта Вселенной.

Самым сложным было понять природу данного явления, поскольку их нельзя увидеть, а можно только почувствовать, как они действуют.

Было трудно представить, что такое черное дыра и проанализировать на основании изучаемых материалов ее существование. Ее таинственность и загадочность все больше подталкивала меня разобраться в этом вопросе основательно.

Не думайте, что чёрные дыры находятся неизвестно где. До самой ближайшей всего 6000 световых лет от Земли и представляет собой систему, в которой она засасывает звездный газ из соседней звезды, формируя горячий вращающийся диск, напоминающий воронку водоворота в море.

Обнаружена одна из ближайших к Солнечной системе черных дыр, которая образовалась в результате старения и последующей гибели звезды класса голубой гигант. И впервые довольно точно удалось вычислить ее орбиту обращения вокруг нашей Галактики – Млечный Путь.

Черная дыра была обнаружена благодаря тому, что “пожирала” вещество соседки – более малой звезды, сообщает Space Telescope Science Institute.

Эта черная дыра имеет массу, больше солнечной в 7 раз.

Результат опроса

Как я уже отметил ранее, целью моей работы было дать представление об удивительном объекте Вселенной «черной дыре», рассказать какими свойствами она обладает, чем она опасна, показать фотографии некоторых подобных объектов.

Объяснить природу возникновения дыр, на месте чего они появляются и результатам конечной деятельности чего являются. Показывать на схемах структуру чёрной дыры, на которых видно принцип её действия.

Я опросил друзей и родственников семьи (10 человек), а также при посещении экскурсии в Московском планетарии я имел возможность поговорить с научным сотрудником о черных дырах, узнал его мнение об их реальности.

Результаты опроса представлены в таблице:

Вопрос	Да	Нет	Не могу ответить
Знаете что такое «Черное дыра»?	4	6	0
Знаете ли причины ее возникновения	1	3	6
«Черная дыра» - это миф или реальность?	7	2	1
К какой природе (живой или неживой) она относится	7	3	0

Вывод:

На основании всех исследований я пришел к выводу, что черные дыры настолько сложный и таинственный объект, что ученые еще немало лет будут ломать голову в попытках понять его природу. В ходе астрономических наблюдений второй половины ХХ века астрономы обнаружили довольно много объектов, в той или иной мере проявляющие себя как черные дыры.

На этом моя исследовательская работа не закончена. В своих последующих проектах я постараюсь дать научное обоснование данного явления с точки зрения физики и математики. Но хочу отметить, что есть противоположное явление «БЕЛЫЕ ДЫРЫ» - необычные и уникальные по своей сути.

Список используемой литературы:

1. Сайт Википедия.

2. http://informpedia. ru/tech/chto-takoe-chernaya-dyra-tipy-chernyh-dyr. html

3. http://www. astrotime. ru/black_hole. html

4. http://cosmos-and-astronomy. ru/black-holes. html

5. https://yandex. ru/video/search? filmId=lRN8HonXUXI&text=%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D1%8F%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B9%20%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B4%D1%8B%D1%80%D1%8B&path=wizard

6. http://study-cosmos. my1.ru/index/chernye_dyry/0-33

7. http://www.8planets. info/2014/04/g2-cloud. html

http://lfly. ru/o-chernyh-dyrah-dlya-detej. html https://www. /watch? v=N3FCcyqQvA8&list=PLnctCu_0ZrNw92X1YU7-QfuTgM5BjOUju

Приложение:

Рис.1