Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Астрономия /

Космология



Скачать реферат


КОСМОЛОГИЯ

Наука, которая изучает вселенную как единое целое, называется космологией. Большин-ство существующих космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элемен-тарных частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и, конечно, на астрономические наблюдения. В космологии широко используется метод моде-лирования, ученые строят теоретические модели Вселенной, ищут наблюдательные факты, на основе которых можно проверить правильность теоретических выводов. Применение ЭВМ по-зволяет проводить необходимые при этом расчеты. Реальная вселенная, как оказалось, хорошо описывается моделями расширяющейся Вселенной.

РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Первое успешное определение лучевой скорости галактики по наблюдению доплеров-ского смещения ее спектральных линий было выполнено в 1912 г. Слайфером в обсерватории Ловелла. Он нашел, что галактика в созвездии Андромеды приближается к Земле со скоростью около 200 км/с. Это удивительный результат, если вспомнить, что большинство звезд движется со скоростями не более 50 км/с. Изучая спектры других галактик, Слайфер нашел, что для большинства из них характерно красное смещение линий, т. е. в отличие от галактики в Андро-меде эти галактики скорее всего удаляются, а не приближаются. Смещение спектральных ли-ний снова давало большие скорости. К 1914 г. Слайфер измерил спектры 13 галактик; все они, за исключением двух, удалялись со скоростями около 300 км/с.

Такие скорости намного превосходили самые большие скорости, когда-либо измеренные в астрономии. Однако самое удивительное было еще впереди. К 1917 г. были зарегистрированы скорости в 600 км/с, но даже этот рекорд был вскоре превзойден. Интересно прочитать коммен-тарий того времени. Эддингтон писал в 1923 г.:

«Одной из самых запутанных проблем космологии являются огромные скорости спи-ральных туманностей. Их лучевые скорости в среднем составляют около 600 км/с, и в громад-ном большинстве преобладают скорости удаления от Солнечной системы. Обычно считают, что спиральные туманности - самые удивительные из известных нам сейчас объектов (хотя эта точ-ка зрения и оспаривается некоторыми авторитетами), так что скорее всего именно здесь, чем где-нибудь еще, мы могли бы поискать эффекты, обусловленные общими свойствами Вселен-ной».

Эддингтон приводит затем список лучевых скоростей спиральных галактик, измеренных Слайфером к февралю 1922г., и продолжает:

«Очень поразительно громадное преобладание положительных скоростей (удаление); однако, к сожалению, недостаток наблюдений туманностей в южном полушарии не позволяют сделать окончательное заключение. Если даже южные туманности покажут преобладание по-ложительных скоростей, космологические трудности все же не исчезнут полностью... Нужно будет понять, почему две туманности( в том числе большая туманность Андромеды) приближа-ется к нам с довольно большой скоростью; как раз эти скорости определены исключительно хорошо».

Это высказывание Эддингтона напоминает нам, что в то время не было с определенно-стью установлено, что спиральные галактики лежат вне Млечного Пути. Открытие Хаббла да-тируется 1924 г. В дальнейшем свет на природу слайферовских скоростей был пролит с откры-тием в 1926-1927 гг. вращения Млечного Пути. Скорость движения Солнца вокруг центра га-лактики составляет около 250 км/с. Другие объекты в Млечном пути также обращаются вокруг его центра, поэтому их лучевые скорости относительно Солнца значительно меньше 250 км/с. Объекты, находящиеся вне Млечного пути, не участвуют в его вращении, так что скорости га-лактик нужно исправить за движение Солнца, чтобы узнать их скорости относительно Млечно-го Пути как целого. Когда эта поправка была внесена, быстрое приближение двух галактик, ко-торое так смущало Эддингтона, значительно замедлилось, но самое интересное, что после ис-правления скорость приближения галактики в Андромеде оказалась всего лишь около 100 км/с. Таким образом, первая измеренная Слайфером скорость, которая казалась в то время устра-шающе большой, не давала представления о тех сюрпризах, которые должны были последо-вать.

Значение результатов Слайфера прояснилось в дальнейшем благодаря важному откры-тию Хаббла, который показал, что скорости удаления галактик отнюдь не случайны. Исходя из измеренных им расстояний до спиральных галактик, Хаббл В 1929 г. установил, что вплоть до расстояния 6 миллионов световых лет скорости галактик пропорциональны расстояниям до них. На первый взгляд могло бы показаться, что открытие Хаббла восстановило привилегиро-ванное положение Млечного Пути. Однако, как вскоре стало ясно, результат Хаббла вовсе не означает , что Млечный Путь является единственным центром разбегания галактик. Напротив закон расширения, в котором скорость прямо пропорциональна расстоянию, означает, что лю-бую галактику можно принять за центр расширения. и при этом будет наблюдаться тот же са-мый закон разбегания.

Хаббл считал, что постоянная пропорциональности в его законе разбегания галактик равна приблизительно 500 км/(с•Мпс). Эту шкалу скоростей можно представить более нагляд-ным способом, который объясняет, почему результат Хаббла означает, что 2 миллиона лет на-зад все галактики находились очень близко друг к другу. Этот результат был поразителен не только сам по себе, но также и потому, что, как считали, возраст Земли и Солнца больше 2 мил-лиардов лет.

Конечно, предположение, что Вселенная расширяется все время с постоянной скоро-стью, может быть ошибочным. В этом случае момент, когда галактики находились в одной об-ласти пространства, мог иметь место больше, чем 2 миллиарда лет назад. Этот вопрос нельзя решить без теории расширения. Между тем многие считали, что время 2 миллиарда лет, кото-рое называется постоянной Хаббла, имеет фундаментальное значение для Вселенной в целом.

Такой вывод может показаться поспешным, однако последующие работы, как правило, подтверждали его. К 1931 г. Хаббл расширил область справедливости своего закона с 6 мил-лионов до 150 миллионов световых лет. Наконец, благодаря новым измерениям доплеровского смещения, выполненным Хьюмассоном, Хаббл достиг расстояний 240 миллионов световых лет, где скорости удаления составляли около 1/7 скорости света. Такова была ситуация, когда Хаббл опубликовал свою книгу «Мир туманностей» в 1936 г.

С тех пор вступил в строй 200-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон и усовершенствова-ны методы регистрации света, собираемого телескопом. Это позволило определить красные смещения более слабых и удаленных галактик. Однако единственное важное изменение резуль-татов Хаббла связано с большой ошибкой в его шкале расстояний. Постоянную Хаббла теперь принимают равной примерно 10 миллиардам лет. Это значение больше предполагаемых возрас-тов Земли и Солнца и сравнимо с возрастом старейших звездных скоплений . Таким образом, предположение, что некогда Вселенная была очень плотной, не встречает больше никаких трудностей.

Радченко Алекс 11-Б




Copyright © 2005—2007 «Mark5»