Общая теория относительности (ОТО) – теория Эйнштейна, основанная на идее о том, что законы физики должны быть одинаковыми для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся. В основе ОТО лежит экспериментальный факт равенства инертной массы (входящей в законы механического движения Ньютона) и гравитационной массы (входящей в закон тяготения Ньютона) для любого тела. Это равенство проявляется в том, что движение тела в поле тяготения не зависит от его массы. Следствием этого является отсутствие гравитационно нейтральных тел. Иными словами, гравитационное поле (в котором проявляется гравитационная масса) эквивалентно ускоренному движению (в котором проявляется инертная масса).
Гравитационная и инертная масса характеризуют одно и то же свойство материи, рассматриваемое по-разному (разность массы современными экспериментальными методами не обнаружена). Таким образом, Эйнштейн пришел к принципу эквивалентности: «В поле тяготения (малой пространственной протяженности) все происходит так, как в пространстве без тяготения, если в нем вместо «инерциальной» системы отсчета ввести систему, ускоренную относительно нее». Данный принцип позволяет трактовать гравитационное взаимодействие в терминах искривления четырехмерного пространства – времени.
Плазма – газ, атомы которого частично или полностью ионизированы. В состоянии плазмы находится основное количество газа Вселенной, поскольку из плазмы состоят звезды и значительная часть межзвездной среды. Важной особенностью плазмы является ее способность проводить электрический ток. Это приводит к тому, что характер движения плазмы зависит от значения индукции и формы линий индукции магнитного поля, в котором находится газ. Свойства намагниченной плазмы определяют многие наблюдаемые особенности различных астрономических объектов – от формы облаков межзвездного газа до возникновения вспышек на Солнце.
Планетарная туманность – светлая туманность вокруг старой звезды, образованная верхними истекающими слоями ее атмосферы; обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Туманность расширяется и светится в оптическом диапазоне, поскольку ее газ нагрет (Т ~ 10000 К) и возбужден ультрафиолетовым излучением горячего ядра центральной звезды. Многие туманности имеют форму кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Внутри них заметна тонкая структура в виде струй, спиралей, мелких глобул. Скорость расширения планетарных туманностей 20–40 км/с, типичная масса около 0,1 массы Солнца, время жизни около 10 тыс. лет. Невооруженным глазом планетарные туманности не видны. Наиболее близкая планетарная туманность, Улитка, находится в созвездии Водолея.
Позитрон – положительно заряженная античастица электрона.
Поле – материальная сущность, распределенная в пространстве и времени, в противоположность частице, которая существует только в одной точке в каждый момент времени.
Пространство – время – физическая модель, дополняющая пространство временным измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное. В классической механике пространство и время объединены искусственно, как прямое взаимное произведение, будучи реально независимыми друг от друга. В контексте теории относительности время неотделимо от трех пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя. Количество измерений, необходимых для описания пространства – времени нашей Вселенной, окончательно не определено. Предполагается, что в ней присутствуют дополнительные (ненаблюдаемые) измерения, свернутые до сверхмикроскопических размеров, так что экспериментально они пока не могут быть обнаружены. Первый вариант модели естественного объединения пространства и времени был создан Германом Минковским (пространство Минковского) на основе теории относительности.
Протон – положительно заряженная частица, очень похожая на нейтрон. В большинстве атомов протоны составляют около половины всех частиц в ядре.
Радиоактивность – случайный (спонтанный) распад атомного ядра, превращающий его в ядро другого типа.
Радиоастрономия – раздел астрономии, занимающийся исследованием космического радиоизлучения. Возник с появлением первых радиотелескопов – телескопов, используемых для приема радиоизлучения из космоса. Основными элементами являются: антенна, чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, называемый радиометром, и регистрирующая аппаратура. Для улучшения разрешающей способности радиотелескопы обычно объединяют в радиоинтерферометры.
Радиогалактика – галактика, отличающаяся необычно сильным радиоизлучением. Обычно это крупные массивные галактики с плотной центральной областью – ядром. У наиболее мощных радиогалактик светимость в радиодиапазоне превышает оптическую светимость. Радиоисточники, связанные с радиогалактиками, обычно состоят из отдельных компонентов (ядро, радиогало, радиовыбросы, называемые также радиоджетами). Механизм их радиоизлучения синхротронный, т. е. связан с движением в магнитном поле энергичных электронов, выброшенных из активного ядра галактики. Ближайшие радиогалактики – Центавр А (NGC 5128) в созвездии Центавра и галактика Дева А (NGC 4486) в центре скопления галактик в созвездии Девы.
Световая секунда (световой год) – расстояние, проходимое светом за одну секунду (один год).
Сингулярность – точка, где искривление пространства – времени (или некая другая физическая величина) достигает бесконечного значения. В случае гравитационной сингулярности все вещество небесного тела под действием сил тяготения устремляется к ее центру, образуя черную дыру коллапсара с сингулярностью в центре. Такая сингулярность связана с плотностью материи, стремящейся к бесконечности.
Солнце – центральная одиночная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются все другие объекты: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на поверхности Земли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земную погоду и климат. Солнце состоит из 74 % водорода, 25 % гелия и незначительных концентраций других элементов. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («желтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 5780 K, поэтому Солнце светит ровным белым светом, но из-за поглощения атмосферой Земли цвет нашего светила имеет желтый оттенок днем и красноватый при рассвете и закате.
Спектр – совокупность частот, составляющих волны какого-либо излучения, в частности электромагнитного. Видимую часть солнечного спектра можно видеть в радуге.
Специальная /частная/ теория относительности (СТО) – теория Эйнштейна, основанная на идее о том, что законы физики должны быть одинаковы для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся, при отсутствии гравитационных явлений. СТО является современной теорией пространства и времени, в наиболее общем виде устанавливая связь между событиями в пространстве – времени и определяя форму записи физических законов, не меняющуюся при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Ключевым в теории является новое понимание понятия одновременности событий, основанное на постулате о существовании максимальной скорости распространения сигналов – скорости света в вакууме. СТО обобщает представления классической механики Галилея – Ньютона на случай движения тел со скоростями, близкими к скорости света.
Темная материя и энергия – материя и энергия в галактиках, их скоплениях и, возможно, между скоплениями, которые невозможно наблюдать непосредственно, но они могут быть обнаружены по гравитационному притяжению, составляя до 90 % массы Вселенной. Темная энергия пока еще является гипотетической формой некоего поля, оказывающего отрицательное гравитационное давление и равномерно заполняющего всю Метагалактику. Согласно теории относительности, гравитация зависит не только от массы, но и от давления, причем отрицательное давление должно порождать антигравитационное отталкивание.
Это в общем соответствует недавно обнаруженному ускоренному расширению Вселенной, где такая сила действует в метагалактических масштабах. Темная энергия также должна составлять значительную часть скрытой массы Метагалактики. Существует несколько вариантов объяснения сущности темной энергии, среди которых выделяются два. По одному темная энергия связана с космологической константой Эйнштейна, как неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство. По второму темная энергия есть некая «квинтэссенция» в виде динамического поля, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.
Теория струн – физическая теория, в которой частицы описываются как колебания некоторых сверхмикроскопических «струн». Струны имеют длину, но не обладают другими измерениями.
Термоядерный синтез – реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой температуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Ядерный синтез – это реакция, обратная делению атомов: в последней энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие. Энерговыделение при ядерном синтезе обусловлено действующими внутри ядра чрезвычайно интенсивными силами притяжения; эти силы удерживают вместе входящие в состав ядра протоны и нейтроны. Они очень интенсивны на внутриядерных расстояниях и чрезвычайно быстро ослабевают с увеличением расстояния. Помимо этих сил положительно заряженные протоны создают электростатические силы отталкивания. Радиус действия электростатических сил гораздо больше, чем у ядерных, поэтому они начинают преобладать, когда ядра удалены друг от друга.
В нормальных условиях кинетическая энергия ядер легких атомов слишком мала для того, чтобы, преодолев электростатическое отталкивание, они могли сблизиться и вступить в ядерную реакцию. Однако отталкивание можно преодолеть сильным внешним воздействием, например сталкивая ядра, обладающие высокой относительной скоростью. Согласно современным астрофизическим представлениям, основным источником энергии Солнца и других звезд является происходящий в их недрах термоядерный синтез, однако существуют серьезные сомнения в том, что он протекает так же, как в земных условиях при взрыве водородной бомбы. Термоядерный синтез сопровождается колоссальным энерговыделением на единицу массы реагирующих веществ в десятки миллионов раз большим, чем в химических реакциях.