Zamonaviy tabiiyot bilmilari konsepsiyalari Leksiyalar kursi mundarija

Osmon jismlari va ularning Yerdagi jarayonlarga ta’siri
Inson asrlar mobaynida Koinot va Yer qanday paydo bo‘lganligiga qiziqib kelgan. Koinot – ob’ektiv borliq, zamon va makon bilan cheklanmagan. Koinot cheksiz ko‘p kosmik jismlardan tashkil topgan bo‘lib, ular Yerga qaraganda bir necha million marta kattadir. Ob’ektiv borliq, olamda sodir bo‘ladigan hodisa va jarayonlar o‘zaro bog‘liq. Ular fazo va vaqtda rivojlanadi. Koinotdagi aloqalarga bo‘ysinadigan qonuniyatlarni, fazo va vaqtni o‘rganish tabiatshunoslikning asosiy vazifasidir.

Inson o‘zi yashab turgan joy va uni atrofini, ko‘zga tanlashib turgan osmondagi jismlarni (Kosmos) deb tushungan. Koinotni to‘g‘ridan-to‘g‘ri tajriba (kuzatish) yo‘li bilan tekshirib bo‘lmaganligi tufayli, u turli vositalar yordamida olingan ma’lumotlarni ekstropolyatsiya qilish yo‘li bilan bilvosita o‘rganiladi. Natijada, Koinotning tuzilishi va rivojlanishi, vaqt o‘tishi bilan uning o‘zgarishini tasvirlab beruvchi model yaratiladi.

Jamiyat taraqqiyotining har bir bosqichida insoniyat Koinotning biror chegarasini o‘rgana olgan. Ilmiy tadqiqot usullari va astronomik asboblar takomillashgan sari, Koinotni kuzatish chegaralari kengayib, tadqiqotlar yanada chuqurroq, insoniyat bilimi haqiqatga yanada yaqinroq bo‘lib borgan. Dastlab, inson o‘zi yashab turgan joy va uning yaqin atrofini, osmonda ko‘zga tashlanib turadigan jismlarni birgalikda Koinot deb tushungan. Yerning sharsimonligi ma’lum bo‘lgandan keyin markazda Yer va uning atrofida aylanuvchi g‘oyat katta osmon gumbazi Koinot hisoblangan. Beruniy, Ulug‘bek, N.Kopernik, J.Bruno, G.Galiley, I.Kepler, I.Nyuton va boshqalarning ishlari Koinot haqida tasavvur hosil qilishda haqiqiy inqilob bo‘ldi hamda Yerning Koinotdagi vaziyati haqidagi, planetalarning harakat qonunlari haqidagi va boshqa fanlarga asos solindi. Quyosh sistemasi haqida haqiqatga bir muncha yaqin tasavvur vujudga keldi. 19-asrda rus astronomi V.Ya.Struve, nemis astronomi F.Bessel va boshqa olimlar Koinotni tadqiq etishda yangilik – yaqin planetalargacha bo‘lgan masofani aniqlaydigan yangi sahifani ochdilar. Galaktika haqida tushuncha paydo bo‘ldi. Faqat 20-asrda uning o‘lchamlari va tuzilishi haqida umumiy ma’lumotlar olindi. Bu davrda osmondagi tumansimon spiral va elliptik ob’ektlarning Galaktikadan tashqarida joylashganligi, ularning har biri Galakatikaga o‘xshash bir necha o‘n milliard yulduzdan tashkil topgan mustaqil galakatikalar ekanligi isbotlandi. Koinotni kuzatishdagi yangi texnik vositalar (kosmik zondlar, kosmik apparat)ning paydo bo‘lishi yangi kashfiyotlarning yaratilishiga olib keldi. Masalan, Yer, Oy, Venera, Mars, Merkuriy, Yupiter va ularni qurshab olgan fazolar haqida ko‘pgina yangi ma’lumotlar olindi. Navbatda Metagalaktikani o‘rganish muammosi turadi. Koinotning astronomik qurilmalar yordamida tadqiqot qilinishi mumkin bo‘lgan qismi Metagalaktika deyiladi. Metagalaktikada 100 mln. galaktika joylashgan. Galaktikamiz yoki Somon yo‘li sistemasi Metagalaktikadagi yulduz sistemalaridan biridir. Teleskoplar quvvati oshgan sari uzoq masofadagi ob’ektlar tadqiq qilina boshlandi. Metagalaktika hech qanday ob’ekt bo‘lmay, Koinotning shartli ravishda olinayotgan qismi xolos.

Astronomik asboblar bizdan bir necha mlrd. yorug‘lik yili uzoqlikdagi ob’ektlarni kuzatish imkonini beradi. 1963 yilda kashf qilingan kvazarlar bundan ham o‘zoqda joylashgan.

Kvazarlar – burchak o‘lchamlari juda kichik kosmik ob’ektlar. Galaktikamizdan ancha uzoqda joylashgan kuchli nurlanish manbai bo‘lib, optik diapazonda xira yulduzsimon ko‘rinishga ega. Ilk bor radionurlanish manbai sifatida topilgan va keyinchalik optik xira yulduz ekanligi ma’lum bo‘lgan.

Kvazarlar bizdan kosmologik masofada joylashib, Koinot kengayishi jarayonida qatnashadigan asosiy ob’ektlar hisoblanadi. Kvazar elektromagnit nurlanish spektri bo‘yicha sekundiga 10⁴⁵-10⁴⁷ energiya tarqatadi. Afsuski, bunday kuchli nurlanish mexanizmi ma’lum emas.

Shu o‘rinda katta masofalarni o‘lchash uchun qo‘llaniladigan birliklarni keltirib o‘tsak:

- 1 astronomik birlik – 1 a.b = 149,5 mln. km. Yerdan Quyoshgacha bo‘lgan o‘rtacha masofa;

- 1 yorug‘lik yili – yorug‘lik nuri 300000 km/s tezlik bilan bir yilda o‘tadigan masofa;

- 1 parsek (qisqacha parallaks va sekundalardan olingan) 1 pk = 3,26 yorug‘lik yiliga = 3,0810¹⁶ ga teng.

Koinotning o‘rganilayotgan qismi chegaralanganligi uning makon va zamonda cheksizligiga zid bo‘lmay, fan va texnikaning ayni paytdagi taraqqiyot chegarasini belgilaydi.

Koinotdagi moddalarning asosiy tarkibi plazmadan iborat. Biroq, Koinotda o‘ta zich tabiatli (“qora o‘ra”), shuningdek, asosan, aynigan gazlardan iborat bo‘lgan ob’ektlar (neytron yulduzlar) ham bor. Yulduzlar va galaktikalarning o‘ziga xos xususiyatlari uning sirtida portlashlar va moddalarning otilishi vaqtida yuqori faollik mavjudligi hisoblanadi (yangi yulduzlar, chaqnaydigan yulduzlar, yadrosi faol galaktikalar). Koinot massasining asosiy qismi galaktikada to‘plangan deyish mumkin.

Moddaning Koinotda makon va zamonda taqsimlanishi, turli kosmik jismlar va ularning tizimlari astronomiyada, Koinotning umumiy tuzilishi, o‘tmishi va kelajagiga oid masalalar kosmologiyada o‘rganiladi.

Koinotning ikkinchi nomi – Kosmos (yunoncha kosmos – butun olam, dunyo, tartib). Zamonaviy tushunchada “Kosmos” atamasi bir qancha ma’noni bildiradi:

1. 
   Butun olamning sinonimi;
   
2. 
   Yerdan tashqaridagi borliq va uning atmosferasi;
   
3. 
   Yer atrofidagi fazo.
   

Kosmologiya – Koinotning tuzilishi va rivojlanishini hamda nisbiylik nazariyasi ob’ektlarini kuzatuv ma’lumotlari bilan nazariy tadqiqotlar yordamida o‘rganuvchi fan. Asosiy maqsadi – zamonaviy astronomiya va fizika bilimlariga asoslanib, Koinotning evolyutsion modelini tuzish, ya’ni uning boshlang‘ich holatidan to bugunga qadar va kelajakdagi taraqqiyoti bosqichlarini tahlil qilish.

Zamonaviy kosmologiya asoslariga ko‘ra, butun Koinotning eng ko‘p massasini galaktikalar va yulduzlar tashkil etgan. Lekin 15-18 mlrd. yil ilgari uning barcha moddasi dastlab qiyoslash qiyin bo‘lgan o‘ta zich holatda bo‘lgan. Bu o‘ta zich va o‘ta yuqori temperaturali holatni fizika fani hali umuman ishlab chiqmagan. Kuzatuvlarga tayanib, bu holatni “o‘ta kuchli” va “katta” portlash ro‘y bergan, Koinotning birlamchi materiyasi kengayuvchan, bir jinsli va izotrop xususiyatlariga ega bo‘lib, vaqt o‘tishi bilan uning zichligi va temperaturasi jadal pasayib borgan, deb xulosa qilingan. Koinotning qaynoq modeli doirasidagi hisob-kitoblarga ko‘ra, uning temperaturasi 0,001 sek. da ikki marta pasayib 10¹²-10¹¹ K gradusga yetadi. Koinot yoshi 1 sek. ga to‘lganida temperatura T=10¹⁰-10⁸ K oralig‘ida bo‘lib, shu davrda geliy va deyteriy kabi yengil elementlar yadrolari vujudga keladi.

Koinotning birinchi nostatsionar (kengayuvchi) modelini 1922 yilda rus olimi A.A.Fridman taklif qilgan. A.Eynshteyn Koinotning statsionar modelini tuzgan. AQSH astronomi E.Xabbl 1929 y. Fridmanning kengayuvchi modelini kuzatuv yo‘li bilan tasdiqlagan. “Qaynoq” Koinot nazariyasini 1948 y. Amerika olimi G.A.Gamov taklif etgan.

Fridman kosmologiyasida Koinot dastlab o‘ta zich singulyar holatda bo‘lib, xususan, t=10^-13 c vaqtda uning zichligi =10⁹³ gr/sm³ deyilgan. Zamonaviy Koinot turli yoshdagi galaktikalar olamidan iborat va kamida bir necha yuz mln. parsek masshtabdan boshlab zichligi bir jinsli va izotropik xususiyatlarga ega. Masalan, bizdan atigi 1,510⁹ parsek masofa oralig‘ida bir necha mlrd. galaktikalar kuzatiladi. Kosmologiyada bir jinslik va izotropik xususiyatlar kosmologik prinsip deyiladi va u yuqoridagi evolyutsion modelning asosini tashkil etadi. 1965 y. amerikalik astronomlar A.A.Penzias va R.V.Vilson Koinot portlashi davridan saqlanib qolgan “relikt” kashf qilingan. Kuzatuvlarga ko‘ra, Quyosh sistemasi “relikt” nurlanishiga nisbatan 420 km/sek tezlik bilan harakat qiladi.

Zamonaviy Kosmologiya norelyativistik va relyativistik qismlardan iborat. Norelyativistik kosmologiya fazo va vaqtni o‘zaro jips bog‘lanmagan holda qaraydi. Relyativistik kosmologiya esa fazo – vaqt geometriyasida ish ko‘rib, klassik fizikaning ayrim tushunchalari (masalan, fazo – vaqt egriligi va b.) kiritiladi. Koinot taqdiri uning o‘rtacha zichligi kritik qiymat 510^-30 gr/sm³ dan katta yoki kichik ekanligiga bog‘liq. Hozirgi ma’lumotlarga ko‘ra, Koinotning o‘rtacha zichligi 510^-31 gr/sm³ ga teng. Kosmologiyada tabiati bizga noma’lum ko‘rinmas massa muammosi hal etilmagan. Bu massa, xususan, galaktilkalar tojida galaktikalar to‘dalari va ular orasidagi fazoda yetarlicha mavjudligi aniq. U Koinot taqdirigagina emas, balki galaktikalar evolyutsiyasiga ham ta’siri o‘ta muhim ekani ma’lum. O‘zbekistonda kosmologiyaning bu kabi astrofizik muammolari O‘zMU astronomiya kafedarsida, nisbiylik nazariyasi bilan bog‘liq ayrim masalalari esa O‘zFA Yadro fizikasi institutida o‘rganiladi.

Galaktika (yunoncha Galaktikos – sutli, sutsimon) – umumiy o‘zaro tortishish kuchi bilan bog‘langan hamda Quyoshni ham o‘z ichiga olgan 200 mlrd. dan ortiq yulduzning ulkan gravitatsion sitemasi. Galaktikada yulduzlardan tashqari yulduzlararo muhit – gaz, chang va turli maydonda kosmik zarralar ham bor. Umumiy ko‘rinishi jihatidan mashhur Andromeda tumanligi bilan deyarli bir xil, o‘lchami jihatdan esa undan sezilarli farq qiladi. Galaktikani diametri taxminan 30 ming parsek, umumiy massasi taxminan 10⁴¹ kg. Quyoshga yaqin atrofda zichligi - 410²¹ kg/m³. Galaktikaning o‘zbek tilidagi nomi Somon yo‘li, chunki qadimdan yulduzlar ma’lum bir tekislikka (Galaktika ekvatoriga) nisbatan zich joylashib olganligi kuzatilgan bo‘lib, ota-bobolarimiz uni arava ketidan to‘kilib borgan somondan hosil bo‘lgan yo‘lga, yunonlar esa yerga to‘kilgan sutga o‘xshatganlar. Yunon faylasufi Demokrit Somon yo‘li son-sanoqsiz yulduzlardan iborat deb taxmin qilgan edi. Shunday ekanligini birinchi bo‘lib G.Galiley isbotladi. Ingliz astronomi V.Gershel 18-asrda Galakatikani izchil o‘rgana boshladi. Keyinchalik yangi-yangi qirralarini aniqlashdi.

O‘zbekistonda Galaktikaga doir masalalar asosan O‘zbekiston FA Astronomiya institutida va O‘zbekiston Milliy universiteti astronomiya kafedrasida o‘rganiladi.

Galaktikaning massasining 97 %ini yulduzlar tashkil etadi. Somon yo‘li markazi Galaktika o‘zagida bo‘lib, Galaktika uning atrofida aylanish xususiyatiga ega. Galaktikani o‘z o‘qi atrofida to‘la bir marta aylanib chiqishiga ketadigan vaqt Galaktikani aylanish davri deyiladi va u taxminan 200 mln. yilga teng. Galaktikalarning yoshi o‘rtacha 10 mlrd yilni tashkil etadi.

Galaktika tarkibiga kiradigan gaz, chang yoki gaz-chang bulutlari Galaktik tumanliklar deyiladi. Shakliga qarab, diffuz, planetar, o‘ta yangi yulduzlarning portlashi qoldiqlari va boshqa xillarga bo‘linadi. Diffuz tumanlik Galaktika umumiy gaz-chang qatlamining bir qismi. Emission, nurlanish (nur qaytaruvchi) va qora (xira) Galaktik tumanliklar farq qilinadi. Emission Galaktik tumanlik bir yoki bir qo‘shni qaynoq yulduzlarning ultrabinafsha nurlanishi ta’sirida portlab ko‘rinadi. Bunday Galaktik tumanlik temperaturasi 800 K. Nurlanuchi Galaktik tumanlikning nurlanishi qaynoqli pastroq qo‘shni yulduzlarning yorug‘lik sochishi bilan bog‘liq. Qora (xira) Galaktik tumanlik Somon yo‘li yoki nurlanuvchi Galaktik tumanlik fonida ko‘rinadi. Qora tumanlik bilan nurlanuvchi tumanlik orasidagi farq shundaki, qora tumanlik yaqinida yoritilgan yulduzlavr bo‘lmaydi. Ba’zi bu uch tur tumanliklar birgalikda uchraydi. Planetar Galaktik tumanlik xalqasimon yoki amorf tumanlik bo‘lib, markazida o‘zak (temperaturasi 50-100000 K bo‘lgan yulduz) joylashgan. Ana shu o‘zak tumanlikning lyuminessent nurlanishiga sabab bo‘ladi. Bu tumanliklar va ularning o‘zaklari qizil gigantlarning evolyutsiyasi jarayonida hosil bo‘ladi. O‘ta yangi yulduzlarning portlanish qoldiqlari ingichka tolasimon emission tumanliklar bo‘lib, o‘ta yangi yulduzning portlashi natijasida vujudga keladi. Bu tumanliklar sinxrotron radionurlanish va issiqlik spektral mayin rentgen nurlanish manbai hisoblanadi. Tumanlik ichida ba’zan pulsar, ya’ni portlagan yulduz qoldig‘i kuzatiladi.

Galaktika markazi Qavs yulduzlar turkumida joylashgan. U ko‘proq changdan iborat qalin qatlam bilan o‘ralgan. Galaktika markazining yorqinligi 10⁴⁷ erg/c. O‘zak, asosan, qizil gigantlar, quyi spetral sinflarning mitti yulduzlaridan iborat. Galaktikamiz o‘zagi va Somon yo‘li qismi bir qarashda tinch, sokin bo‘lib ko‘rinadi. Aslida esa ularda tinimsiz va jo‘shqin kechayotgan turli fizik jarayonlar, jumladan, yulduzlar portlashi, gaz oqimi uzluksiz ajralib turishi yoki murakkab to‘qnashuvlari, yulduzlar kollapsga uchrash holatlari, pulsar va qora o‘ralarning vujudga kelishi hodisalari kuzatiladi.

Galaktikamizdan tashqarida bo‘lgan Koinotning barcha jismlari (boshqa galaktikalar, ular to‘dalari, kvazarlar va boshqalar) “Galaktikadan tashqari astronomiya” astronomiya bo‘limida o‘rganadi.

Koinotning birinchi nostatsionar (kengayuvchi) modelini 1922 yil rus olimi A.A.Fridman taklif qilgan. A.Eynshteyn Koinotning statsionar modelini tuzgan. AQSH astronomi E.Xabbl 1929 y. Fridmanning kengayuvchi modelini kuzatuv yo‘li bilan tasdiqlagan. “Qaynoq” Koinot nazariyasini 1948 y. amerika olimi G.A.Gamov taklif etgan.

Koinotning uzluksiz kengayishi xususiyatini ifodalovchi qonunni E.Xabbl taklif etgan. Bu kengayishning eng oddiy modeli bolalar sharini puflaganda uning kattalashishidir. Bunda shar sirtidagi boshlang‘ich nuqtalar bir-biridan vaqt davomida uzoqlashib boradi. Kuzatuvchi shu nuqtalarning (galaktikalar to‘dasining) birida joylashgan, deb tushintiradi. Galaktikalar to‘dalari va kvazarlarning bizdan uzoqligi R va uzoqlashish tezligi v orasidagi bog‘lanish quyidagicha ifodalanadi:

(3)

bunda H – Xabbl doimiysi.

Xabbl qonuni katta masshtabda doimo o‘rinli va amaliyotda keng qo‘llaniladi. Uning yordamida, xususan, bizning Galaktikamizdan juda uzoqda joylashgan ob’ektlargacha bo‘lgan masofa osonlik bilan aniqlanadi. Buning uchun ob’ektning spektridan uning qizilga siljishi qiymati topilib, yuqoridagi formuladan masofa qiymati hisoblanadi.

Koinot sirlarini o‘rganish, uning imkoniyatlaridan foydalanish yo‘l-yiriklarini aniqlash uchun zarur asbob-uskunalar yaratish, ayrim telekommunikatsiya masalalarini hal qilish, mashq trenajyorlari va xalq xo‘jaligi ehtiyojlari uchun uskunalar yaratish bilan shug‘ullanadigan muassasa “Koinot” Ilmiy Ishlab Chiqarish Birlashmasi (IICHB) deb ataladi. O‘zbekiston davlat koinotni tadqiq etish agentligi 1992 yil tashkil qilingan.

Yo‘nalishlari: 1) Quyosh sistemasidagi jismlar (sayyoralar, ularning yo‘ldoshlari, kometa va asteroidlar)ni o‘rganish; 2) vaznsizlik holatida moddalarni turli fazalarda yaratish va ulardan kristall, qotishma va amorf holatdagi moddalar olish; 3) koinotda ishlatiladigan uskunalar yaratish. Quyosh sistemasidagi jismlarni o‘rganish uchun “Koinot” IICHB da LB-09 parmalash uskunasi ishlab chiqildi. Bu uskuna “Luna-24” kosmik apparati tarkibida Oyda chiqarilib, Oy sirtini 2 m chuqurlikkacha parmalash, undagi jins namunasini kosmik apparatga joylash ishlarini bajardi.

Dunyoda birinchi marta vaznsizlik holatida turli moddalardan kristallar o‘stirish, shisha va boshqa qotishmalar sintez qilish imkoniyatiga ega bo‘lgan apparatlar yaratildi. “Koinot” IICHB da diametri 30 m gacha bo‘lgan koinotda ochiladigan parabolik antennalar, radioteleskoplar yoki radioastronlar; uzayadigan shtangalar qurilib sinovdan o‘tkazildi. PB-01, PB-02 asboblaridan Yer magnetizmini o‘lchashda foydalanilmoqda.