Красное смещение спектров излучения галактики - Основные характеристики Вселенной

Понятие "Вселенная" означает Космос, доступный человеческому наблюдению. Вселенную изучает наука космология. Ее цель выявление и изучение законов, функционирующих во Вселенной. Вселенная упорядоченное целое, значит, космология открывает и изучает упорядоченность Вселенной.

Несколько предпосылок этого изучения:

Считается, что формулируемые физикой законы Функциониро вания мира действуют во всей Вселенной;

Считается, что наблюдения астрономов также распространяются на всю Вселенную;

Считается, что истинны те выводы, которые не противоречат существованию человека (антропный принцип).

Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной. Первые научно-обоснованные модели Вселенной появились после открытий Коперника, Галилея и Ньютона. Они обосновывали бесконечность мира во времени и пространстве. Однако космология столкнулась тогда с парадоксами.

Гравитационный парадокс: согласно ньютоновскому понятию гравитации бесконечный Космос с конечной плотностью массы должен давать бесконечную силу притяжения. Бесконечно возрастающее тяготение неизбежно приводит к бесконечным ускорениям и бесконечным скоростям космических тел. Следовательно, скорость тел должна расти с увеличением расстояния между телами. Но этого не происходит, и тогда получается, что Вселенная не может существовать вечно.

Решая эту проблему, И. Кант сделал вывод о нестатичности Космоса. Туманности он называл "мировыми островами". Ламберт развил идеи Канта. По его мнению, при увеличении размеров островов увеличивается и расстояние между ними так, что суммарные силы Космоса остаются конечными. Тогда парадокс разрешается.

Фотометрический парадокс (парадокс Ольберса): при бесконечной Вселенной, заполненной бесконечным числом звезд, небо должно быть равномерно ярким. На самом же деле такого не наблюдается. В 1823 г. Ольберс показал, что пылевые облака, которые поглощают свет более дальних звезд, сами нагреваются и должны поэтому излучать свет. Этот парадокс разрешился сам собой после создания модели расширяющейся Вселенной.

Модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной построена на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения А. Эйнштейна.

Когда Эйнштейн работал над своей общей теорией относительности, Вселенная представлялась ученым не такой, как сейчас. Еще не были открыты Метагалактика и ее расширение, поэтому Эйнштейн опирался на представления о стационарной Вселенной, которая равномерно наполнена Галактиками, находящимися на неизменных расстояниях. Тогда неизбежно следовал вывод о сжатии мира под действием силы притяжения, поэтому Эйнштейн произвольно ввел в свои уравнения малую величину - космическое отталкивание.

В основе модели расширяющейся Вселенной лежат следующие предположения:

Свойства Вселенной одинаковы во всех точках (однородность);

Свойства Вселенной одинаковы во всех направлениях (изотропность);

Кривизна пространства связана, с плотностью массы (энергии).

Советский физик А. А. Фридман в 1922 г. заметил, что из теории относительности вытекает нестационарность искривления пространства. К такому же выводу пришел голландский астроном В. де Ситтер. Он фактически предсказал расширение Вселенной. Однако до открытия американцем Э. Хабблом "красного смещения" эти гипотезы воспринимались как казус.

Красное смещение - это понижение частот электромагнитного излучения, линии спектра в его видимой части смещаются к его красному, концу. Красные волны более длинные. Согласно эффекту Доплера, при удалении источника колебаний воспринимаемая частота колебаний уменьшается, а длина волны увеличивается, Хаббл зафиксировал красное смещение для всех далеких источников света. Чем дальше был источник, тем больше было смещение. Следовательно, гипотеза о расширении Вселенной подтвердилась.

Похожие статьи




Красное смещение спектров излучения галактики - Основные характеристики Вселенной

Предыдущая | Следующая