Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начинается и где заканчивается Вселенная? Когда она возникла и из чего состоит? Что способствовало ее образованию? Где границы ее познания? Можно задать еще множество подобных вопросов, касающихся Вселенной, но если вопрос задается, а ответ на него не звучит, значит, он еще не найден. Получается, что о Вселенной мы, грубо говоря, ничего не знаем.

Изучение Вселенной, даже только известной нам ее части, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды целых поколений.

Вселенная - это все существующее. Она бесконечна во времени и пространстве, хотя каждая ее частичка имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве. Вселенная состоит из мельчайших пылинок и атомов, огромных скоплений вещества и звездных миров и систем. Существует научная дисциплина, которая представляет собой учение об общих закономерностях строения Вселенной, и называется она космологией.

Космология - учение, включающее в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области мира как части Вселенной. Сущность ее состоит в том, что вместо интересующего объекта изучается его модель, более или менее точно повторяющая оригинал или его наиболее существенные особенности. Взятая в качестве образца модель не обязательно является вещественной копией объекта. Построение приближенных моделей различных явлений помогает ученым еще глубже познавать окружающий мир. Все результаты, полученные с помощью моделей Вселенной, обязательно проверяют, сравнивая их с реальностью. Ни в коем случае нельзя отождествлять само явление с моделью, нельзя без тщательной и многократной проверки приписывать природе те свойства, которыми обладает модель, так как ни одна модель не может претендовать на роль точной «копии» Вселенной. Поэтому в космологии требуется углубленная разработка моделей неоднородной и не изотронной Вселенной.

Вселенная состоит из многочисленных звезд, объединенных в гигантские звездные системы, которые называются галактиками. Наше Солнце также является рядовой звездой, входит в состав нашей Галактики, которая, в свою очередь, включена в Местное скопление галактик.

В Галактике насчитывается около 1012 (триллиона) звезд. Млечный Путь, который мы видим на ночном небе в виде серебристой полосы рассыпанных звезд, составляет основную часть нашей Галактики. Млечный Путь наиболее яркий в созвездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд, менее яркий - в противоположной части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что Солнечная система находится не в центре Галактики, который виден от нас в направлении созвездия Стрельца.

Если смотреть на нашу Галактику сбоку, она по форме напоминает линзу или чечевицу. Размеры Галактики были вычислены по звездам, которые видны на больших расстояниях - цефеиды и горячие гиганты. Диаметр Галактики составил около 3000 пк (парсек (пк) - расстояние, с которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1"; 1 парсек - 3,26 светового года - 206265 а. е. = 3-1013 км) или 100 000 световых лет (световой год - расстояние, пройденное светом в течение года). Четкой границы у нашей Галактики нет, потому что звездная плотность постепенно сходит на нет.

В центре Галактики расположено ядро, состоящее из гигантского и уплотненного скопления звезд (красных гигантов и короткопериодических цефеид), диаметром 1000—2000 пк. Ядро практически невозможно наблюдать из-за того, что оно почти полностью скрыто плотной завесой облаков. Оно находится от нас на расстоянии 30 000 световых лет в направлении созвездия Стрельца. Звезды, а особенно сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодое население Галактики. Они располагается дальше от центра, и образуют сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Масса нашей Галактики приблизительно равняется 240" масс Солнца, при том, что масса Солнца равна 2-1030 кг. Около 1/1000 ее массы заключена в межзвездном газе и пыли.

В 1944 г. московский астроном В. В. Кукарин пришел к заключению, что Галактика имеет спиральную структуру, причем мы находимся между двумя спиральными ветвями, в месте, бедном звездами. Наблюдения ученого подтверждаются тем, что в некоторых местах на небе невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.

Существует два вида звездных скоплений: рассеянные и шаровые. Рассеянные скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и сверхгигантов со слабой концентрацией к центру. Шаровые же скопления состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последовательности и красных гигантов, с сильной концентрацией звезд к центру. Иногда они содержат периодические цефеиды. Примером рассеянных скоплений служат скопления Гиады и Плеяды в созвездии Тельца. Шаровые скопления намного превосходят по размерам рассеянные скопления. Известно более 100 шаровых и несколько сотен рассеянных скоплений.

В состав галактик входят также межзвездный газ и пылевидные частицы, представляющие собой рассеянное вещество, которое и образует туманности. Так, к примеру, разновидностями туманностей являются газопылевая туманность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность Конская Голова. Расстояние до туманности в созвездии Ориона равно 500 пк, диаметр центральной части туманности - 6 пк, масса приблизительно в 100 раз больше массы Солнца. Туманности бывают диффузными (клочковатой формы) и планетарными. Туманности, как правило, освещаются близлежащими звездами.

Галактики различны по своему внешнему виду.

Эллиптические галактики внешне невыразительные, переходящие от круглых форм к эллиптическим. Ядро галактики — плотная конденсация в центре — является характерной деталью почти всех галактик. Галактики класса Е имеют яркое звездообразное ядро в центре. Эллиптические галактики построены из красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд ие очень высокой светимости.

Спиральные галактики представляют собой пример динамики формы, из центрального ядра выходят красивые ветви, как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывающие на мощное и стремительное движение. Спиральные галактики поражают своим многообразием форм и рисунков ветвей, поэтому Хаббл, классифицируя спирали по характеру их ветвей, различал группы Sa, Sb и Sc. У галактик класса S имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающиеся симметрично и теряющиеся в противоположных областях периферии. По мере перехода к более поздним спиралям ядро системы уменьшается за счет роста ветвей, которые все больше и больше раскручиваются, пока центральная область не сжимается в звездообразную точку, а все остальное составляют спиральные ветви. Известны галактики, имеющие более двух спиральных ветвей, в некоторых случаях одна спираль значительно более развита, чем вторая. В спиральной галактике центральная система может быть более или менее сжата, например, особенно заметно сжатие в NGC 5494.

Вышеперечисленные классы галактик имеют определенный характер рисунка, но довольно часто (2—3%) встречаются галактики неправильной формы. Неправильная форма галактик, вероятнее всего, говорит о молодом возрасте звезд или о том, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи. Возможно и то, что галактика потеряла свою форму из-за тесного взаимодействия с другой галактикой. По крайней мере, теперь мы знаем, что все они принадлежат к галактикам типа Магеллановых облаков. Существует деление неправильных галактик на два типа. Тип I имеет крайне неровные края, низкую поверхность и яркость. Тип II также имеет неровные края, но при этом обнаруживаются абсолютно эллиптические очертания, он характеризуется сравнительно высокой поверхностью, яркостью и сложностью неправильной структуры (NGC 5204).

Невооруженным глазом можно наблюдать всего лишь 3 галактики: Большое Магелланово облако (БМО), Малое Магелланово облако (ММО) и туманность Андромеды. Если наблюдать Магеллановы облака сбоку, можно отметить, что они очень уплощенные. Но когда они видны с полюса или почти с полюса, наблюдается очень слабая концентрация, или же она вообще отсутствует. Получается, что если бы эти системы имели другую форму, такая концентрация наблюдалась бы, поэтому эти галактики представляют собой плоские системы.

Как выяснил в 1914 г. американский астроном Слайфер, галактики вращаются. Как показали теоретические исследования, вращающаяся звездная система по истечении некоторого срока принимает форму шара, это подтверждается примером шаровых скоплений, которые имеют шарообразную форму и вращаются. Известно также, что если звездная система сплюснута, то она тоже вращается. Следовательно, должны вращаться и эллиптические галактики, за исключением тех, которые шарообразны и не имеют сжатия. Вращение происходит вокруг оси, которая перпендикулярна главной плоскости симметрии. Галактика сжата вдоль оси своего вращения.