2 подписчика

ЕГЭ ФИЗИКА С НУЛЯ!

9 апреля 20209 апр 2020

6 мин

Оглавление

Теоретический материал по физике, позволяющий в экспресс-режиме подготовиться к ОГЭ и ЕГЭ.
Начать подготовку я хочу с разбора астрофизики. Как по мне, это самая легкая тема, дающая нам халявные баллы. Достаточно просто прочитать данную статью - и задание №24 будет щелкаться как орешек. В конце статьи вас будут ждать формулы, таблицы и схемы, необходимые для выполнения задания.
Элементы астрофизики.

Теоретический материал по физике, позволяющий в экспресс-режиме подготовиться к ОГЭ и ЕГЭ.

Начать подготовку я хочу с разбора астрофизики. Как по мне, это самая легкая тема, дающая нам халявные баллы. Достаточно просто прочитать данную статью - и задание №24 будет щелкаться как орешек.

В конце статьи вас будут ждать формулы, таблицы и схемы, необходимые для выполнения задания.

Элементы астрофизики.

Солнечная система.

Солнечная система состоит из центральной звезды (Солнце) и всех космических объектов, вращающихся вокруг неё.
Возраст Солнечной системы - 4,57 млрд лет; общая масса - 22*10^30 кг, причём на долю Солнца приходится около 99,87% всей массы.

В составе Солнечной системы 8 планет: 4 планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и 4 планеты-гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).

Кстати, для лёгкого запоминания порядка планет, можно использовать специальную технику запоминания - мнемонику:
Мы Все Знаем: Мама Юли Села Утром На Пилюли (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) .

Свойства планет земной группы:

Высокая плотность.
Состоят в основном из силикатов и железа.
В центре планеты ядро из железа с примесью никеля.
На поверхности планеты кора (кроме Меркурия).
Наличие атмосферы (наиболее плотная у Венеры, далее по убыванию - Земля, Марс, Меркурий).
Наличие магнитного поля планеты (наиболее сильное у Меркурия и Марса, слабее у Земли, почти незаметное у Венеры).

Свойства планет-гигантов (газовые планеты):

Размер и масса значительно больше, чем у планет земной группы.
Более низкая средняя плотность.
Мощные атмосферы.
Быстрое вращение.
Наличие колец и большого числа спутников.
Основными элементами, образующими данные планеты, является водород и гелий (в составе атмосфер Урана и Нептуна содержится ещё метан и угарный газ).

Основные характеристики планет-гигантов.

Основные характеристики планет земной группы.

Законы Кеплера.
Движение планет и их спутников подчиняется законам Кеплера.

Каждая планета Солнечной системы движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, и за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет.

Карликовые планеты.
В Солнечную систему также входят карликовые планеты: Плутон, Эрида, Хаумея, Макемаки, Церера. Планеты данного типа не обладают достаточной массой, чтобы за счёт гравитационного воздействия удалить другие малые тела с орбит, похожих на собственную.

Пояс астероидов и пояс Койпера.
Пояс астероидов находится между Юпитером и Марсом, условно разделяет планеты земной группы и планеты-гиганты. Наиболее крупными объектами являются астероиды Паллада, Веста, Гигея и карликовая планета Церера. Всего в поясе астероидов около 100000 объектов, состоящих в основном из силикатов и металлов.

На расстоянии от 30 до 50 а.е. от Солнца за орбитой Нептуна начинается пояс Койпера, в котором располагаются в основном объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана. Крупнейшими объектами пояса Койпера являются Плутон, Седна, Хаумея, Макемаке, Квавар, Орк и Эрида.

Схема Солнечной системы с планетами, Поясом астероидов и Поясом Койпера.

Звёзды.

Звезда - массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением. Высокая температура поддерживается за счёт термоядерных реакций, происходящих внутри звезды.

Основные характеристики звёзд:

масса
светимость (энергия, излучаемая звездой за 1 сек со всей поверхности)
радиус
температура
химический состав атмосферы

Спектральные классы звезд.
В зависимости от температуры, цвета и вида спектра звёзды разделяют на спектральные классы - O, B, A, F, G, K, M (И снова воспользуемся мнемоникой - Один Бритый Англичанин Финики Грыз Как Морковь).

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела систематизирует информацию о звёздах:

Около 90% всех звезд, в том числе Солнце, относятся к главной последовательности. Плотности звезд этой группы сравнимы с плотностью Солнца.
К группе гигантов (красных гигантов) относятся звезды красного цвета с радиусами, в десятки раз превышающими солнечный.
К группе белых карликов относятся звёзды белого света со светимостью значительно меньшей, чем у Солнца, размеры которых сравнимы с размером Земли, но массы близки к солнечной.

Спектральные классы звёзд. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

Источники энергии звёзд.
Источниками энергии звёзд являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий. На Солнце термоядерные реакции проходят внутри ядра, у гигантов и сверхгигантов - в тонких слоях вокруг ядра, при этом в самом центре термоядерные реакции отсутствуют.

Звёздная эволюция.

Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения.
При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газового шара возрастает. Когда температура в ядре достигает нескольких миллионов кельвинов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается.
Когда в центре звезды весь водород превратится в гелий, термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра. В этот период светимость звезды растёт, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается - звезда становится красным гигантом. На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности.
Когда масса её изометрического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься:

Если звезда достаточно тяжела, возрастающая при этом температура может вызвать термоядерное превращение гелия в более тяжелые элементы;
Если звезда имела небольшую массу, то её раздувшаяся оболочка образует планетарную туманность, а после рассеяния оболочки от звезды остается только горячее ядро - белый карлик;
Если же звезда имела большую массу, то её эволюция происходит быстрее, и в конце своей жизни она может взорваться сверхновой звездой, а ей ядро - сжаться до нейтронной звезды или даже превратиться в чёрную дыру.

Галактики.
Галактика - скопление звезд, газа и пыли, удерживаемое силами гравитации.
Все объекты, входящие в состав галактики, обращаются вокруг общего центра масс (чаще всего это гигантское ядро, которое находится в центре и состоит из чёрной дыры). Массы галактик колеблются от 107 до 1012 масс нашего Солнца. Диаметры их составляют от 16000 до 800000 световых лет.

Галактики состоят из трёх компонентов:

тёмная материя
межзвёздный газ и пыль (10-30%)
звёзды, чёрные дыры, нейтронные звёзды, планеты, астероиды и т.д. (общей массой около 1%)

Основные типы галактик.

Эллиптические:

имеют форму овала
отсутствует центральное яркое ядро
отсутствует звёздообразование
состоят преимущественно из красных гигантов, жёлтых и белых карликов
менее 15% от числа всех галактик

Спиральные:

более 50% от числа всех галактик (наша галактика, Млечный Путь, также является спиральной)
состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов (ветвей)
ветви спиральных галактик имеют много молодых гигантских звёзд (здесь идут процессы активного звёздообразования)

Неправильные: