Космологія - завантажити безкоштовно
Химия

Космологія — завантажити безкоштовно


Завантажити реферат: Космологія

Наука, яка вивчає Всесвіт як єдине ціле, називається космологією. Більшість існуючих космологічних теорій спирається на теорію тяжіння, фізику елементарних частинок, загальну теорію відносності та інші фундаментальні фізичні теорії та, звичайно, дані астрономічних спостережень.

У космології широко використовується метод моделювання: вчені будують теоретичні моделі Всесвіту, шукають наглядові факти, на основі яких можна перевірити правильність теоретичних висновків. Застосування ЕОМ дозволяє проводити необхідні у своїй розрахунки. Реальний Всесвіт, як виявилося, добре описується моделями Всесвіту, що розширюється.

Розширення всесвіту

Перше успішне визначення променевої швидкості галактики зі спостереження доплерівського усунення її спектральних ліній було виконано 1912 р. Слайфером в обсерваторії Ловелла. Він виявив, що галактика в сузір’ї Андромеди наближається до Землі зі швидкістю близько 200 км/с. Це дивовижний результат, якщо згадати, що більшість зірок рухається зі швидкостями не більше ніж 50 км/с. Вивчаючи спектри інших галактик, Слайфер виявив, що більшість їх характерне червоне зміщення ліній, т. е., на відміну галактики в Андромеді, ці галактики, швидше за все, видаляються, а чи не наближаються. Усунення спектральних ліній знову давало дуже великі швидкості руху. До 1914 р. Слайфер виміряв діапазони 13 галактик: всі вони, крім двох, віддалялися зі швидкостями близько 300 км/с.

Такі швидкості набагато перевершували найбільші швидкості, виміряні в астрономії. Однак найдивовижніше було ще попереду. До 1917 р. були зареєстровані швидкості 600 км/с, але цей рекорд був незабаром перевищений. Цікаво прочитати коментар того часу. Еддінгтон писав у 1923 р.: «Однією з найбільш заплутаних
проблем космології є великі швидкості спіральних туманностей. Їх променеві швидкості середньому становлять близько 600 км/с, й у величезній більшості переважають швидкості віддалення від Сонячної системи. Зазвичай вважають, що спіральні туманності — найдивовижніші з відомих нам зараз об’єктів (хоча ця точка зору і заперечується деякими авторитетами), тож, швидше за все, саме тут, ніж деінде, ми могли б пошукати ефекти, зумовлені загальними властивостями Всесвіту. «.

Еддінгтон наводить потім список променевих швидкостей спіральних галактик, виміряних Слайфером до лютого 1922 р., і продовжує: «Дуже вражаюче величезне переважання позитивних швидкостей (видалення); проте, на жаль, брак спостережень туманностей у південній півкулі не дозволяє зробити остаточний висновок. південні туманності покажуть переважання позитивних швидкостей,
космологічні проблеми все ж таки не зникнуть повністю… Треба буде зрозуміти, чому дві туманності (у тому числі велика туманність Андромеди) наближаються до нас із досить великою швидкістю; якраз ці швидкості визначені виключно добре”.

Цей вислів Еддінгтона нагадує нам, що на той час ще не було з певністю встановлено, що спіральні галактики лежать поза Чумацьким Шляхом. Відкриття Хаббла датується 1924 р. Надалі, світло на природу слайферівських швидкостей пролили з відкриттям 1926 – 1927 гг. обертання Чумацького Шляху.

Швидкість руху Сонця довкола центру галактики становить близько 250 км/с. Інші об’єкти в Чумацькому шляху також звертаються навколо його центру, тому їх променеві швидкості щодо Сонця значно менші за 250 км/с. Об’єкти, що знаходяться поза Чумацьким шляхом, не беруть участь у його обертанні, так що швидкості галактик потрібно виправити за рухом Сонця, щоб дізнатися про їх швидкість щодо Чумацького Шляху як цілого. Коли цю поправку було внесено, швидке наближення двох галактик, яке так бентежило Еддінгтона, значно сповільнилося, але найцікавіше, що після виправлення швидкість наближення галактики в Андромеді виявилася лише близько 100 км/с. Таким чином, перша виміряна Слайфером швидкість, що здавалася на той час жахливо великою, не давала уявлення про ті сюрпризи, які мали наслідувати.

Значення результатів Слайфера прояснилося, надалі, завдяки важливому відкриттю Хаббла, який показав, що швидкості видалення галактик не випадкові. З виміряних їм відстаней до спіральних галактик, Хаббл в 1929 р. встановив, що до відстані 6 мільйонів світлових років швидкості галактик пропорційні відстаням до них. На перший погляд могло б здатися, що відкриття Хаббла відновило привілейоване становище Чумацького Шляху. Однак, як незабаром стало зрозуміло, результат Хаббла зовсім не означає, що Чумацький Шлях є єдиним центром розбігу галактик. Навпаки закон розширення, в якому швидкість прямо пропорційна відстані, означає, що будь-яку галактику можна прийняти за центр розширення, і при цьому спостерігатиметься той же закон розбігання.

Хаббл вважав, що постійна пропорційність у його законі розбігання галактик дорівнює приблизно 500 км/с (Мпс). Цю шкалу швидкостей можна уявити наочнішим способом, який пояснює, чому результат Хаббла означає, що 2 мільйони років тому всі галактики знаходилися дуже близько один до одного. Цей результат був вражаючий не тільки сам по собі, а й тому, що, як вважали, вік Землі та Сонця більше 2 мільярдів років.

Звичайно, припущення, що Всесвіт розширюється весь час з постійною швидкістю, може бути хибним. У цьому випадку момент, коли галактики знаходилися в одній області простору, міг мати місце більше, ніж 2 мільярди років тому. Це питання не можна вирішити без теорії розширення. Тим часом багато хто вважав, що час 2 мільярди років, який називається постійною Хаббла, має фундаментальне значення для Всесвіту в цілому.

Такий висновок може здатися поспішним, проте подальші роботи, як правило, його підтверджували. До 1931 Хаббл розширив область справедливості свого закону з 6 мільйонів до 150 мільйонів світлових років. Нарешті, завдяки новим вимірам доплерівського зміщення, виконаним Х’юмассоном, Хаббл досяг відстаней 240 мільйонів світлових років, де швидкість видалення складала близько 1/7 швидкості світла. Такою була ситуація, коли Хаббл опублікував свою книгу «Світ туманностей» у 1936 р.

З того часу почав працювати 200-дюймовий телескоп в Маунт-Вілсон, і були вдосконалені методи реєстрації світла, збираного телескопом. Це дозволило визначити червоні усунення слабших і віддалених галактик. Однак єдина важлива зміна результатів Хаббла пов’язана з великою помилкою у його шкалі відстаней. Постійну Хаббла тепер приймають рівною приблизно 10 мільярдам років. Це значення більше передбачуваного віку Землі та Сонця і порівняно з віком найстаріших зоряних скупчень. Таким чином, припущення, що колись Всесвіт був дуже щільним, не зустрічає більше жодних труднощів.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *