Чёрные дыры – Тайны вселенной

1. Чёрные дыры – Тайны вселенной

Выполнил: Катасонов Степан, ученик 3 В,
«СОШ № 40 с углубленным изучением
математики им. В.М. Барбазюка»
{
Руководитель: Позднышева Наталья
Юрьевна, учитель начальных классов
первой категории, «СОШ № 40 с
углубленным изучением математики им.
В.М. Барбазюка»

2.

Черные дыры - одни из самых интересных и загадочных
объектов космоса.
Тема черных дыр является одной из актуальнейших тем
современной астрономии, астрофизики и космологии, так как
эти объекты помогают лучше понять устройство нашей
Вселенной, с момента большого взрыва по настоящий день, а
также позволят понять, что будет с нашей Вселенной.
.

3.

Цель: пополнить свои знания о чёрных дырах, выяснить что
такое «чёрная дыра», какими свойствами она обладает, и как
образуется, рассмотреть модели черной дыры.
Задачи исследования:
- познакомиться с историей открытия «черных дыр»,
- познакомиться с понятием и строением «черных дыр»,
- познакомиться с видами «черных дыр»,
- познакомиться с мифами о «черных дырах»,
- расширить спектр знаний о загадках Вселенной,
- изучить теорию образования «черных дыр»,
- подготовить презентацию по теме «Черные дыры – тайны
Вселенной»,
- проделать опыты для демонстрации «черных дыр»,
- поделиться информацией с одноклассниками.

4.

Гипотеза исследования: если я раскрою тайны
существования чёрных дыр, то смогу сделать трудную
для понимая теорию интересной и доступной для детей,
а также мне удастся сформировать понимание того, что
такое чёрная дыра и как она образуется.
Объект
исследования:
черные
дыры
как
астрофизический объект и элемент научной фантастики.
Предмет исследования: эволюция и природа черных
дыр.

5.

Методы исследования:
- изучение литературы (энциклопедии, справочники);
- просмотр видеоматериалов;
- анализ Интернет-ресурсов;
- проведение викторины о космосе;
- проведение анкетирования;
- создание моделей
Практическое значение:
- создание методического материала, который по окончанию
исследовательской работы можно использовать как
дополнительный материал на уроках и факультативных
занятиях по окружающему миру, физике, астрономии;
- продукт нашей исследовательской деятельности создание
презентации о наиболее интересных фактах черных дыр,
проведение опытов связанных с чёрной дырой, рассмотрение
моделей черной дыры.

6. История возникновения чёрных дыр

Английский геофизик и астроном Джон Мичелл
(1724–1793) используя законы Ньютона,
предположил, что в природе могут существовать
столь массивные звезды, что даже луч света не
способен покинуть их поверхность.
Термин «черная дыра» был введен в 1968 г.
американским физиком Дж. Уилером.
К образованию черной дыры, или
сверхплотного тела, приводит гравитационное
сжатие (неограниченный гравитационные
коллапс массивных космических тел).

7.

Общая теории относительности
А. Эйнштейна является для черных
дыр геометрической составляющей,
объясняющей искривления
пространства-времени.
Стивен Хокинг предложил идею
об излучении чёрных дыр.

8.

Черная дыра – область
пространства, в которой
гравитационное
притяжение
настолько
сильно, что ни вещество,
ни излучение не могут эту
область покинуть.

9.

Чтобы тело любой
разумной массы (даже в
миллионы тонн) стало
черной дырой, его нужно
сжать до размера,
меньшего, чем размер
протона или нейтрона,
поэтому свойства черных
дыр пока изучаются только
теоретически.

10.

Когда космическое тело
попадает в «плен» к чёрной
дыре, оно начинает
засасываться в неё,
ускоренно вращаясь вокруг
и разрываясь на части.
При этом мельчайшие
частицы, из которых
состоял космический
объект, начинают
светиться, из-за очень
сильного трения друг об
друга.

11.

Ещё одним доказательством
наличия чёрных дыр является
эффект гравитационной линзы.
Если на одной линии за чёрной
дырой находится очень яркая
звезда, то свет, который она
испускает, обходит чёрную
дыру, создавая свечение вокруг
неё.
Кроме того, лучики света,
вблизи дыры, как бы
преломляются, меняя своё
направление, из-за чего мы
можем увидеть звезду немного
смещённой в сторону, а не там,
где она есть на самом деле.

12.

Строение чёрной дыры
Внешний слой черной дыры
называется внешним
горизонтом событий.
Внутри внешнего горизонта
событий еще можно вырваться
от гравитации черной дыры.
Средний слой черной дыры
называется внутренним
горизонтом событий.
Сила тяжести (гравитация) в
этом слое намного сильнее и
не отпускает объекты, которые
она захватывает.
Центр черной дыры
называется сингулярность.
Сингулярность — это место,
где гравитация самая сильная.

13. Как образуются черные дыры

4. Возникновение
чёрных дыр в ядерных
реакциях высоких
энергий — квантовые
чёрные дыры.
{
1. Гравитационный коллапс
(катастрофическое сжатие)
достаточно массивной
звезды на конечном этапе её
эволюции.
3. Формирование чёрных
дыр в момент сразу после
Большого Взрыва в
результате флуктуаций
гравитационного поля и/или
материи. Такие чёрные
дыры называются
первичными.
2. Коллапс центральной части галактики или
протогалактического газа. Современные представления
помещают огромную чёрную дыру в центр многих, если не
всех, спиральных и эллиптических галактик. Например
в центре нашей Галактики находится чёрная дыра Стрелец
A*!

14. Разновидности Чёрных дыр Звездные черные дыры  

Разновидности Чёрных дыр
Звездные черные дыры
Маленькая
звезда
Средняя
звезда
Крупная
звезда
Белый карлик
{
Нейтронная
звезда
Черная дыра

15. Разновидности Чёрных дыр Первичные или реликтовые черные дыры  

Разновидности Чёрных дыр
Первичные или реликтовые черные дыры
Самые маленькие
черные дыры,
образование которых
происходило на ранних
стадиях развития
Вселенной.
Появившиеся
вследствие
неоднородности
Большого Взрыва
сгустки вещества могли
сжиматься до состояния
черных дыр, пока
остальная часть
вещества расширялась.

16. Разновидности Чёрных дыр Сверхмассивные черные дыры  

Разновидности Чёрных дыр
Сверхмассивные черные дыры
Разросшиеся очень большие
чёрные дыры, по современным
представлениям, образуют ядра
большинства галактик. В их число
входит и массивная чёрная дыра в
ядре нашей галактики — Стрелец
A*.
Квантовые чёрные дыры
Предполагается, что в результате
ядерных реакций могут возникать
устойчивые микроскопические
чёрные дыры, так называемые
квантовые чёрные дыры.

17.

Что вас будет ожидать, если попадете в черную дыру?
Клонирование
Искажение света
пространства и времени
Спагеттификация
Путешествие во времени

18.

Что вас будет ожидать, если попадете в черную дыру?
С вами ничего не произойдет
Будете следить за историей
развития Вселенной
Белая дыра
Путешествие в параллельную
Вселенную

19.

Что вас будет ожидать, если попадете в черную дыру?
Вы станете частью Вселенной

20.

Результаты анкетирования:
- 81% интересуются космосом (смотрят телепередачи,
читают книги, журналы),
-
-
-
66% ребят знакомо понятие «Черная дыра»,
86% ребят не знают, откуда в космосе появляются
черные дыры,
- 96% ребят хотят больше узнать о черных дырах.

21.

Первый опыт «Невидимая реальность»
Представьте, что наша Земля – это Вселенная, а все, что на ней
находится (люди, животные, растения) – это объекты Вселенной
(т.е. звезды, планеты, кометы).
Если закрыть глаза, то мы ни чего не увидим, но это не означает,
что все вокруг нас исчезло.
Второй опыт «Искажение пространства»
Возьмем лист бумаги и поставим две точки. Соединим точки
прямой. Расстояние между точками определим при помощи
линейки. Теперь скомкаем лист. Расстояние между точками
уменьшилось. Таким образом, можно говорить об изменении
пространства внутри черной дыры.

22.

Третий опыт «Пылесос»
«Черная дыра» немного напоминают пылесос, который работает в космосе,
но в отличие от пылесоса чёрные дыры не всасывают внутрь себя все
находящиеся в зоне их воздействия объекты, а, используя свою силу тяжести,
только притягивают всё вокруг. Это называется эффектом вакуума
(отсутствие воздуха), который вы можете наблюдать и у себя дома в своей
комнате. Когда при уборке комнаты включается пылесос, то можно
наблюдать, как крошки, грязь и мелкие предметы начинают движение по
направлению к пылесосу. У чёрной дыры сила всасывания не так велика, как
у пылесоса, поэтому космические объекты не всасываются внутрь неё, а
только притягиваются.
Четвертый опыт «Цвет черной дыры»
Возьмем две коробки с небольшими круглыми отверстиями. Одну внутри
покрасим белым цветом, а другую черным. Посмотрим в отверстия в
коробках. В обоих коробках ни чего не видно. Поместим предметы – их
тоже не видно. Поэтому, можно говорить, что внутри черные дыры
необязательно черные. Отсюда следует, что черные дыры необязательно
черные.

23.

Модель «черной дыры» из фильма «Интерстеллар»

24.

Модель «черной дыры» в «ванной»

25.

Модель «черной дыры» в Новосибирском планетарии.

26.

Модель «черной дыры» в виде водопада

27.

Забавные сходства с черной дырой
Мыльный пузырь
Провал в земле на Ямале
Капля воды
Гигантская голубая дыра
Черная дыра
Компакт диск

28.

Материалы нашей работы можно использовать:
- на уроках окружающего мира, с целью
заинтересованности этим предметом,
- при проведении факультативных занятиях по физике,
астрономии,
- при проведении внеклассных мероприятий в школе с
целью развития и расширения своего познавательного
кругозора, развития логического мышления.
Черные дыры – совершенно удивительные объекты, не
похожие ни на что известное до сих пор, которые
присутствуют во всех известных и неизвестных нам
галактиках!
Мы считаем, что цель нашей работы была достигнута,
гипотеза подтвердилась.

29.

Список использованной литературы:
1. Зигуненко С. Почему черная дыра черная? – М.: АСТ, 2017. – 48 с.
2. «Физика черных дыр» 1986г. И.Д. Новиков, В.П. Фролов
3. Хокинг С. Теория всего – М.: АСТ, 2018. – 160 с.
4. Цветков В.И. Космос. Полная энциклопедия – М.: Эксмо, 2017. –
248 с.
5. «Чёрные дыры во Вселенной» — Век 2, 2005г. — (Наука сегодня).
А.М. Черепащук.
6. http://ru.wikipedia.org
7. http://elementy.ru
8. http://www.astronet.ru

30.

Спасибо за внимание !