Темната енергија и законот на Хабл. Темната енергија и законот на Хабл Што е Хабловиот закон

Во 1929 година, Хабл го објави своето откритие на основниот закон. Тој откри дека спектралните линии на сите галаксии, со исклучок на неколку од најблиските галаксии, се поместени на црвено. Како и во случајот со поместувањата во ѕвездените спектри објаснети со феноменот Доплер, односот на промената на брановата должина Δƛ до самата бранова должина ƛ е ист за сите спектрални линии на дадена галаксија. Ако ја објасниме оваа појава, како и обично, со Доплеровиот ефект, тогаш мора да заклучиме дека сите галаксии, со исклучок на неколку од најблиските, се оддалечуваат од нас, а брзината на отстранување υ од секоја галаксија е одредена. од пропорцијата

υ / c = Δƛ / ƛ (1)

каде што c е брзината на светлината.

Но, ова не беше крајот на откритието. Се покажа дека колку галаксијата е послаба во просек, толку повеќе линиите на нејзиниот спектар се поместуваат на црвената страна, и бидејќи слабата осветленост на галаксијата, генерално кажано, укажува на нејзината поголема оддалеченост, можеме да заклучиме дека колку е подалеку галаксијата е, толку е посилно поместувањето на нејзиниот спектар во црвената насока.

Откако детално го проучувал прашањето, Хабл открил дека односот Δƛ / ƛ, определен од спектарот на галаксијата, е пропорционален на растојанието до галаксијата, т.е. црвеното поместување во спектрите на галаксиите е пропорционално на растојанието до галаксии.

Оваа шема за прв пат беше воспоставена за светли и, според тоа, релативно блиски галаксии. Но потоа во 1936 и 1953 г. Хабл покажа дека важи за сите галаксии, вклучувајќи ги и најбледите, како резултат на што откриената шема доби карактер на универзален закон. Овој закон, наречен закон за црвено поместување на спектрите на галаксиите, а понекогаш и Хабловиот закон, е еден од најфундаменталните закони на Универзумот, еден од основните закони на природата.

Со оглед на екстремната важност на законот за црвено поместување на спектрите на галаксиите, ќе покажеме како Хабл дошол да го воспостави, но ќе користиме поопширен материјал од радијалните брзини на 806 галаксии, кој бил добиен во 1956 година од Хумасон. , Мајал и Сандиџ.

Да претпоставиме дека законот за црвено поместување на спектрите на галаксиите е валиден и, според тоа, еднаквоста

с*(Δƛ / ƛ)= H*r (2)

каде што c е брзината на светлината, а H е одреден коефициент на пропорционалност, кој во чест на Хабл обично се означува со првата буква од неговото презиме (Хабл). Потоа, замена во добро познатата еднаквост

наместо r неговиот израз од (2), добиваме

m = 5lg(c* Δƛ / ƛ) + M – 5 – 5 lg * H (4)

Последните два члена во равенката се константи. Ако апсолутната величина М била сè уште иста за сите галаксии, тогаш, исцртување на оската

лог на апсциса (c* Δƛ / ƛ), а на ординатата m, пронајдена од набљудување на галаксиите, ние, доколку законот на Хабл е задоволен, според (4) треба да добиеме точки лоцирани строго по одредена права линија. Всушност, апсолутните величини на галаксиите се разликуваат една од друга, и, како што знаеме, доста силно. Како резултат на ова (ако законот на Хабл е задоволен), точките нема да бидат лоцирани строго по права линија, туку ќе бидат групирани околу неа со одредено расејување.

Графикот конструиран од Humason, Mayall и Sandage нè убедува во валидноста на законот на Хабл. Овде е важно и наклонот на правата околу која се расфрлани точките да испадне точно каков што треба да биде според коефициентот 5 пред логаритамот во равенката (4).

За да постигнат уште поубедлив резултат, за да го намалат расејувањето на точките околу права линија, Хумасон, Мајал и Сандиџ ја користеле следната техника. Во 18 галаксиски јата, тие го измерија црвеното поместување на спектрите на првата, третата, петтата и десеттата најсветла галаксии и ги утврдија просечните вредности на log(c* (Δƛ / ƛ)) и m за нив. Може да се претпостави дека најсветлите членови на јата не се разликуваат многу од јато до јато во апсолутна ѕвездена величина. Покрај тоа, овде се земаат просечни вредности. Затоа, ако законот на Хабл е вистинит, расејувањето на точките треба значително да се намали.

Како што покажува сликата, тоа всушност се случило. Добиените точки со многу мало расејување лежат во близина на права линија. Законот на Хабл е јасно изразен.

Значи, законот е потврден: условот (2) е задоволен за галаксиите.

Но, дали е можно да се каже дека црвеното поместување на спектрите на галаксиите е последица на Доплеровиот ефект, т.е. дека е предизвикано од отстранувањето на галаксиите? Ако претпоставиме дека е токму тоа така, тогаш од еднаквостите (1) и (2) произлегува дека

и доаѓаме до заклучок на кој астрономите се навикнаа во изминатите 45 години, но што ја восхитува фантазијата на секој што го учи за прв пат: галаксиите се оддалечуваат со брзина пропорционална на нивните растојанија! Ако еден од нив се наоѓа сто пати подалеку од другиот, тогаш се оддалечува од нас сто пати побрзо.

Хабл го објасни црвеното поместување на спектрите на галаксиите со Доплеровиот ефект, затоа законот (5) се нарекува и Хабловиот закон. Сепак, неопходно е да се разбере дека законот (2) е апсолутно точен, тој се потврдува со набљудувања, а законот (5) е точно дека поместувањето на спектрите е предизвикано од Доплеров ефект, кој не може да се докаже со набљудувања. Може да се суди само за поголемиот или помалиот степен на веродостојност на оваа изјава.

Ако целиот свет што може да се набљудува е формиран како резултат на грандиозна експлозија, а галаксиите се формирале од мајка расеана од експлозијата, тогаш оние што потекнуваат од делови од материјата што добиле голема брзина во моментот на експлозијата требаше досега да летаат подалеку. , во целосна согласност со законот на Хабл.

Прифаќањето на Хабловиот закон во форма (5), кој вели дека галаксиите имаат позитивни брзини пропорционални на нивните растојанија, неизбежно мора да доведе до заклучок дека никогаш во минатото (колку одамна зависи од коефициентот H) сите галаксии или делови од материја од која се формирале и излетале истовремено, но со различна брзина, од некој релативно мал волумен.

Овој заклучок е толку важен за сите наши идеи за потеклото и структурата на Универзумот што, пред да го прифатиме, неопходно е да се провери дали има други можности за објаснување на црвеното поместување освен Доплеровиот ефект.

Предложени се неколку други објаснувања. Една од нив, наречена хипотеза за „квантно стареење“, е дека фотоните, односно честичките на светлината, кога се движат во вселената, губат дел од енергијата содржана во нив. Се тврди дека ова е законот за движење на фотоните во вселената. Енергијата на фотонот е пропорционална на фреквенцијата, односно обратно пропорционална на брановата должина на зрачењето. Затоа, како што фотонот патува низ вселената, брановата должина на зрачењето станува поголема и целиот спектар на далечниот објект се покажува како црвено-поместен, а големината на поместувањето ќе биде пропорционална на

растојание. На мали растојанија, па дури и на големи (но не многу големи) растојанија, ефектот на квантното стареење е сè уште толку незначителен што не може да се открие од набљудувањата, па влијае само на спектрите на многу далечни тела - други галаксии.

Друго објаснување предложено наместо доплеровиот ефект беше да се специфицира причината за „квантното стареење“. Губењето на енергија од фотонот не е само закон за неговото движење, туку е предизвикано од интеракција со други фотони на зрачење што го исполнуваат просторот на Метагалаксијата и се движат во сите можни правци. Колку подолго патува фотонот, толку повеќе интеракции доживува во просек и толку е поголемо црвеното поместување на спектарот на галаксијата.

Слабоста на сите хипотези кои се сведуваат на „квантно стареење“ додека светлината се движи низ вселената е дека тие бараат напуштање на законот за зачувување на енергијата. Ако „стареењето на квантот“ е едноставно законот на неговото движење, тогаш енергијата се губи без да се пренесе на ништо, односно се прекршува законот за зачувување на енергијата. Ако фотонот изгуби дел од својата енергија, пренесувајќи го на некој медиум, други фотони или некои честички воопшто, тогаш секој таков пренос на енергија мора да биде поврзан со можноста за промена на насоката на летот на фотонот. Фотоните кои поминале многу долго растојание мора значително да ја променат насоката на нивното движење во вселената. Како резултат на тоа, сликите на далечните галаксии треба да бидат матни, а колку е подалеку галаксијата, толку е поголем степенот на заматување на нејзината слика.

Но, набљудувањата покажуваат дека контурите на далечните и многу далечните галаксии се исто толку јасни и различни како оние на ѕвездените системи најблиску до нас.

Затоа, хипотезата за „квантното стареење“, сериозно дискутирана пред триесет години, во моментов не наоѓа речиси никакви поддржувачи.

Само Доплеровиот ефект може да доведе до силно црвено поместување на спектрите на галаксиите и во исто време да ги зачува посебните слики на галаксиите на фотографските плочи, како оние што всушност се набљудувани. Така, иако тоа не може да се смета за строго докажано, туку едноставно во отсуство на други задоволителни објаснувања, разумно е да се верува дека црвеното поместување на спектрите на галаксиите е навистина предизвикано од нивното отстранување.

Ова значи дека мораме да прифатиме и последица од овој заклучок, имено, дека во одреден момент во минатото сите галаксии, или парчиња материја од кои настанале галаксиите, истовремено биле исфрлени во еднакви насоки и со различни брзини од мал волумен на простор. Овој фундаментален космогониски заклучок во триесеттите години на нашиот век покрена хипотези кои ја сметаат експлозијата од која настанале галаксиите како создавање на светот како резултат на божествен чин.

Од друга страна, заклучокот за навидум почетниот момент на постоење на целиот видлив универзум вознемири многу астрономи и ги натера да не му веруваат на законот на Хабл. Но, обидите да се игнорира законот врз основа на точни набљудувања никогаш не водат до научен напредок. Во денешно време, стана сосема јасно дека претпоставката за некаков грандиозен процес од експлозивна природа, од кој настанале галаксиите и им дале различни брзини, е набљудувачки факт што е целосно во согласност со материјалистичките идеи за Универзумот.

Експлозивните процеси од различни размери се покажаа како многу вообичаени во Универзумот. Експлозии на нови, експлозии на супернова, голема експлозија во јадрото на галаксијата NGC 3034 и други феномени за кои ќе пишуваме подолу укажуваат на постоење на процеси од експлозивна природа, што покажува дека процесите од овој вид се модел во еволуцијата на Универзум. Експлозивниот процес од кој настанале сите набљудувани галаксии треба да се смета во синџирот на овие феномени како најграндиозниот од нив.

Да претпоставиме дека како резултат на експлозија што се случила пред 1,5 милиони години, се формирале ѕвезди во јадрото на галаксијата NGC 3034. Околу еден од нив се формирал планетарен систем и се развил интелигентен живот. Точните научни истражувања спроведени од интелигентни суштества ќе ги доведат до заклучок дека планетарниот систем во кој живеат и ѕвездите околу нив се формирани истовремено со експлозија и исфрлање од мал регион во галактичкото јадро пред 1,5 милиони години. Дали таквиот заклучок ќе биде научен? Секако. Дали тоа бара признавање на натприродната божествена моќ? Се разбира не. Интелигентните суштества во галаксијата NGC 3034, како нас, ќе треба да препознаат дека податоците од набљудувањето укажуваат на постоењето и важната улога во космогонијата на сè уште неистражените експлозивни процеси. Тие, како и ние, треба да сметаат дека е приоритет да ги проучуваат овие процеси поврзани со брзиот премин на материјата од една во друга состојба. Фактот што експлозивните процеси се манифестираат во различни форми и имаат различни размери треба да придонесе за проучување на суштината на овие појави.

Бидејќи целиот видлив простор на Универзумот е исполнет со галаксии и не се забележани други тела што отстапуваат од законот на Хабл, овој закон може да се толкува како општо проширување на набљудуваниот регион на Универзумот, проширување на Метагалаксијата. Може дури и да се претпостави дека се јавува униформа и изотропна, т.е. идентична во сите точки и во сите правци, проширување на просторот, што подразбира оддалечување на телата во него едно од друго.

Отстранувањето на галаксиите во сите правци од земниот набљудувач воопшто не значи дека Земјата, или подобро да се каже, нашата Галаксија зазема централна позиција во Универзумот, во Метагалаксијата. Замислете цврста гумена топка, која некако рамномерно ја растегнуваме во сите правци. Без оглед на која точка од оваа топка е набљудувачот, централната или која било друга, ќе му се чини дека сите други точки на топката се оддалечуваат од него и се оддалечуваат со брзини пропорционални на нивните растојанија. Интересно е што ако брзината на отстранување на галаксиите не зависи од насоката, тогаш само законот за пропорционалност на брзината со растојанија не води до антропоцентризам - заклучокот за централната положба на човекот во Универзумот. Ако, на пример, сите галаксии, без разлика на нивните растојанија, се оддалечуваат од Земјата со иста брзина, тогаш, како што е лесно да се замисли, позицијата на нашата Галаксија во Универзумот би била исклучителна. Само кога се гледа од оваа точка би се случила експанзија во сите правци, а во сите правци брзината на проширување би била иста. За секоја друга точка во просторот би имало насока во која нема проширување, а во другите насоки брзината на проширување би била различна

Удобно е отстранувањето на галаксиите да се смета како проширување на просторот поради друга причина. Галаксиите кои се членови на истото јато галаксии се наоѓаат на речиси исто растојание од нас, бидејќи големината на јатото е обично мала во споредба со такви растојанија. Во меѓувреме, радијалните брзини на овие галаксии обично значително се разликуваат една од друга. Разликата е многу поголема од онаа што следи од законот на Хабл ако некои галаксии се наоѓаат на границите на јатото најблиску до нас, а други на границите на јатото најоддалечено од нас; Овој феномен се објаснува со фактот дека целото јато галаксии се оддалечува од нас со брзина што би требало да ја има според законот на Хабл, но внатре во јатото секоја галаксија сè уште некако се движи во однос на центарот на инерција на јатото. . Според тоа, вкупната брзина на галаксијата е збир од две брзини - општата според законот Хабл за дадено растојание, т.е. за локацијата на дадено јато, и индивидуалната брзина во однос на јатото во кое се наоѓа галаксијата. лоциран.

Секоја галаксија, а не само членот на јатото, има индивидуално движење. Затоа, најдобро е да се замисли општата слика за движењата на галаксиите на следниов начин: целиот простор на Метагалаксијата се шири изотропно и со себе ги носи галаксиите кои се наоѓаат во неа. Во исто време, секоја галаксија има и индивидуално движење, чиј правец може да биде кој било - и од нас и кон нас, и во која било друга насока.

Благодарение на поединечните движења, спектрите на некои од најблиските галаксии се поместуваат не на црвената, туку на виолетовата страна, т.е. овие галаксии ни се приближуваат. Во блиските галаксии, растојанието предизвикано од проширувањето на просторот е мало поради компаративната мала оддалеченост, и оваа брзина може да биде покриена со индивидуалната брзина ако втората е насочена кон нас. Во далечните галаксии, брзината на повлекување предизвикана од проширувањето на вселената е толку голема што влијанието на индивидуалната брзина станува незабележливо.

Во списокот на локалниот систем на галаксии, 7 галаксии имаат негативна радијална брзина, односно ни се приближуваат. Сепак, потребно е да се земе предвид дека ние ги одредуваме радијалните брзини од Сончевиот систем, кој самиот се движи со брзина од околу 220 km/s во нашата Галаксија. Затоа, за да се добие брзината на другите галаксии во однос на нашата галаксија, а токму тоа е интересно за прашањето што се разгледува, потребно е да се направат корекции за брзината на Сонцето во Галаксијата во добиената радијална брзини.

Ако ова се направи, излегува дека радијалната брзина на сите членови на локалниот систем ќе го задржи својот знак. Конкретно, за шест членови на локалниот систем радијалната брзина ќе остане негативна, иако ќе се намали во апсолутна вредност. Така, маглината Андромеда (NGC 224) навистина се приближува до нашата галаксија со брзина од 143 km/s, а NGC 185 со брзина од 180 km/s. Студијата за радијалните брзини на блиските галаксии покажа дека поединечните брзини на галаксиите лоцирани надвор од јата во просек се 200-300 km/s, додека за галаксиите кои се членови на некои густи јата тие се повисоки и еднакви на 400-600 km/s .

Големините на спектралните црвени поместувања укажуваат на многу високи брзини на слабите далечни галаксии. На пример, за една слаба галаксија, вредноста на Δƛ / ƛ измерена од Минковски во опсерваторијата Паломар се покажа дека е 0,46. Затоа, ако ја примениме формулата (1), тогаш брзината на рецесија на галаксијата ќе биде еднаква на 0,46 секунди или 138.000 km/s. Меѓутоа, за такви големи брзини, формулата (1) е неточна. Приближно го изразува Доплеровиот закон само во случај кога υ е многу мал во споредба со c. Точната формула на Доплеровиот закон е дадена со теоријата на релативност и има форма

υ / c = (((Δƛ / ƛ)+1) 2 -1)/(((Δƛ / ƛ)+1) 2 +1) (6)

Во случај на многу мали Δƛ / ƛ оваа формула се сведува на еднаквост (1), а за не многу мали Δƛ / ƛ разликата помеѓу формулите (1) и (6) е значајна. Ако, на пример, се покаже дека поместувањето на брановата должина е еднакво на самата бранова должина (што не е невозможно), тогаш според формулата (1) се добива максимална брзина во природата υ = s, а според правилната формула (6) υ = (3/5) s. Според формулата (6), без разлика колку се големи поместувањата на спектрите, брзината на отстранување е помала од брзината на светлината. За галаксијата спомената погоре, која има спектрално црвено поместување Δƛ / ƛ = 0,46, користејќи ја формулата (6) ја наоѓаме точната вредност υ = 0,36 s или 108000 km/s.

Сега само треба да го направиме последниот и најважен чекор во разбирањето на законот на Хабл. Потребно е да се одреди вредноста на коефициентот на пропорционалност H, кој во формулата (5) ја поврзува брзината на отстранување на галаксиите со растојанијата до нив. Коефициентот H е една од главните светски константи - ја карактеризира стапката на проширување на светскиот простор.

Историјата на одредување на овој коефициент е наведена во следните два поста: и.

Т.А. Агекјан „Ѕвезди, галаксии, метагалаксии“ 1981 година. Трето издание, ревидирано и проширено

Ве покануваме да разговарате за оваа публикација на нашата.

Ако некој мисли дека зборот „бегај“ има чисто спортски, или најмногу „антибрачен“ карактер, тогаш се лаже. Има многу поинтересни толкувања. На пример, космолошкиот закон Хабл покажува дека... галаксиите се расфрлаат!

Три типа на маглини

Замислете: во црн, огромен безвоздушен простор, ѕвездените системи тивко и полека се оддалечуваат еден од друг: „Збогум! Збогум! Збогум!". Можеби, да ги оставиме настрана „лирските дигресии“ и да се свртиме кон научните информации. Во 1929 година, највлијателниот астроном на 20 век, американскиот научник Едвин Пауел Хабл (1889-1953), дошол до заклучок дека Универзумот постојано се шири.

Човек кој целиот свој возрасен живот го посветил на разоткривање на структурата на вселената, е роден во Маршфилд.Од мали нозе бил заинтересиран за астрономија, иако на крајот станал овластен адвокат. По дипломирањето на Универзитетот во Кембриџ, Едвин работел во Чикаго во опсерваторијата Јорк. Се борел во Првата светска војна (1914-1918). Годините на фронтот само го одложија откривањето на време. Денес целиот научен свет знае што е Хабловата константа.

На пат кон откривање

Враќајќи се од фронтот, научникот го сврте вниманието кон опсерваторијата на планината Вилсон (Калифорнија) на висока надморска височина. Таму бил ангажиран. Вљубен во астрономијата, младиот човек поминал многу време гледајќи низ леќите на огромните телескопи со димензии 60 и 100 инчи. За тоа време - најголемиот, речиси фантастичен! Пронаоѓачите работеа на уредите речиси една деценија, постигнувајќи највисоко можно зголемување и јасност на сликата.

Да потсетиме дека видливата граница на Универзумот се нарекува Метагалаксија. Таа продолжува кон состојбата во времето на Биг Бенг (космолошка сингуларност). Современите одредби наведуваат дека вредностите на физичките константи се хомогени (што значи брзина на светлината, елементарно полнење итн.). Се верува дека Метагалаксијата содржи 80 милијарди галаксии (неверојатна бројка исто така звучи вака: 10 секстилиони и 1 септилион ѕвезди). Облик, маса и големина - за Универзумот тоа се сосема различни концепти од оние прифатени на Земјата.

Мистериозни Цефеиди

За да се поткрепи теоријата која го објаснува ширењето на универзумот, беа потребни долгорочни длабински истражувања, сложени споредби и пресметки. Во раните дваесетти години на 20 век, довчерашниот војник конечно успеа да ги класифицира маглините забележани одделно од Млечниот Пат. Според неговото откритие, тие се спирални, елипсовидни и неправилни (три вида).

Во најблиската, но не и најблиската, спирална маглина, Андромеда, Едвин забележал Цефеиди (класа на пулсирачки ѕвезди). Законот на Хабл стана поблиску од кога било до неговото конечно формирање. Астрономот го пресметал растојанието до овие светилници и големината на најголемите.Според неговите заклучоци, Андромеда содржи приближно еден трилион ѕвезди (2,5-5 пати поголеми од Млечниот Пат).

Постојана

Некои научници, објаснувајќи ја природата на Цефеидите, ги споредуваат со гумени топчиња на надувување. Тие или се зголемуваат или се намалуваат, понекогаш се приближуваат, понекогаш се оддалечуваат. Радијалната брзина флуктуира во овој случај. Кога се компресира, температурата на „патниците“ се зголемува (иако површината се намалува). Пулсирачките ѕвезди се необично нишало кое, порано или подоцна, ќе престане.

Како и другите маглини, Андромеда научниците ја карактеризираат како островски универзален простор кој потсетува на нашата галаксија. Во 1929 година, Едвин открил: радијалните брзини на галаксиите и нивните растојанија се меѓусебно поврзани и линеарно зависни. Утврден е коефициент, изразен во km/s по мегапарсек, таканаречената Хаблова константа. Како што Универзумот се шири, постојаното се менува. Но, во одреден момент, во сите точки во системот на универзумот, тоа е исто. Во 2016 година - 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc.

Идеите за системот на универзумот да ја продолжи својата еволуција и да се шири потоа добија набљудувачка основа. Процесот активно го проучувале астрономите до самиот почеток на Втората светска војна. Во 1942 година, тој го предводеше Одделот за надворешна балистика на полигонот во Абердин (САД). Дали некој следбеник на можеби најмистериозната наука во светот сонувал за ова? Не, тој сакаше да ги „дешифрира“ законите на скриените агли на далечните галаксии! Што се однесува до неговите политички ставови, астрономот отворено го осуди лидерот на Третиот Рајх, Адолф Хитлер. На крајот од својот живот, Хабл стана познат како моќен противник на употребата на оружје за масовно уништување. Но, да се вратиме на небулозите.

Големиот Едвин

Многу астрономски константи се прилагодуваат со текот на времето и се појавуваат нови откритија. Но, сите тие не можат да се споредат со Законот за проширување на универзумот. Познатиот астроном од 20 век Хабл (од времето на Коперник немал рамен!) се става на исто ниво со основачот на експерименталната физика Галилео Галилеј и авторот на иновативниот заклучок за постоењето на ѕвездени системи , Вилијам Хершел.

Уште пред да биде откриен законот на Хабл, неговиот автор стана член на Националната академија на науките на Соединетите Американски Држави, подоцна академии во различни земји и има многу награди. Многу луѓе веројатно слушнале дека пред повеќе од десет години вселенскиот телескоп Хабл беше лансиран во орбитата и успешно работи. Ова име е дадено на една од малите планети што ротира помеѓу орбитите на Марс и Јупитер (астероид).

Не би било сосема фер да се каже дека астрономот само сонувал да го овековечи своето име, но има индиректни докази дека Едвин сакал да привлекува внимание. Има фотографии на кои весело позира покрај филмските ѕвезди. Подолу ќе зборуваме за неговите обиди да го „поправи“ своето достигнување на лауреатско ниво и со тоа да влезе во историјата на космологијата.

Метод на Хенриета Левит

Познатиот британски астрофизичар во својата книга „Кратка историја на времето“ напиша дека „откритието дека Универзумот се шири беше најголемата интелектуална револуција во 20 век“. Хабл имаше доволно среќа да се најде на вистинското место во вистинско време. Опсерваторијата Маунт Вилсон беше центар на опсервациската работа во основата на новата астрофизика (подоцна наречена космологија). Најмоќниот телескоп на Земјата, телескопот Хукер, штотуку почна да функционира.

Но, константата Хабл едвај била откриена само од среќа. Беа потребни трпение, упорност и способност да се победат научните ривали. Вака американскиот астроном Харлоу Шепли го предложи својот модел на Галаксијата. Тој веќе бил познат како научник кој ја одредил големината на Млечниот Пат. Тој широко ја користел техниката на одредување растојанија од Цефеидите, користејќи техника составена во 1908 година од Хенриета Свон Левит. Го утврди растојанието до објектот врз основа на стандардните варијации на светлината од светлите ѕвезди (променливи на Цефеидите).

Не прашина и гас, туку други галаксии

Харлоу Шепли верувал дека галаксијата е широка 300.000 светлосни години (околу десет пати поширока од нормалното). Сепак, Шепли, како и повеќето астрономи од тоа време, беше сигурен: Млечниот пат е целиот универзум. И покрај претпоставката за првпат направена од Вилијам Хершел во 18 век, тој го делеше заедничкото верување дека сите маглини за релативно блиските објекти се само дамки од прашина и гас на небото.

Колку горчливи, студени ноќи помина Хабл седејќи на моќниот телескоп Хукер пред да може да докаже дека Шепли не е во право. Во октомври 1923 година, Едвин забележал „разгорен“ објект во маглината М31 (соѕвездието Андромеда) и сугерирал дека не припаѓа на Млечниот Пат. Откако внимателно ги проучувал фотографските плочи кои ја прикажувале истата област која претходно ја проучувале други астрономи, вклучувајќи го и Шепли, Едвин сфатил дека се работи за Цефеид.

Откриен простор

Хабл го користел Шепли методот за мерење на растојанието до променливата ѕвезда. Се испостави дека тоа е милиони светлосни години од Земјата, што е далеку подалеку од Млечниот Пат. Самата галаксија содржи милиони ѕвезди. Познатиот универзум драматично се прошири истиот ден и - во извесна смисла - самиот Космос беше откриен!

„Њујорк тајмс“ напиша: „Откриените спирални маглини се ѕвездени системи. Д-р Хабел (sic) го потврдува ставот дека тие се како „островски универзуми“ слични на нашите“. Откритието беше значајно за астрономскиот свет, но најголемиот момент на Хабл допрва требаше да дојде.

Без статика

Како што рековме, победата дошла до Коперник бр. 2 во 1929 година, кога ги класифицирал сите познати маглини и ги мери нивните брзини од спектрите на емитирана светлина. Неговото неверојатно откритие дека сите галаксии се повлекуваат од нас со брзини кои се зголемуваат пропорционално на нивната оддалеченост од Млечниот Пат, го шокираше светот. Законот на Хабл ја укина традиционалната идеја за статичен универзум и покажа дека тој самиот е полн со динамика. Самиот Ајнштајн ја наведна главата пред таквите неверојатни моќи на набљудување.

Авторот на теоријата на релативност ги коригирал сопствените равенки, кои ги користел за да го оправда ширењето на универзумот. Сега Хабл покажа дека Ајнштајн бил во право. Хабловото време е реципрочно на Хабловата константа (t H = 1/H). Ова е карактеристичното време на проширување на Универзумот во сегашниот момент.

Експлодираше и се расфрлаше

Ако константата во 2016 година е еднаква на 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc, тогаш проширувањето во моментов се карактеризира со следните бројки: (4,61 ± 0,05) 10 17 s или (14,610 ± 0,016) старо 10 9 години. И повторно малку хумор. Оптимистите велат: добро е што галаксиите „се расфрлаат“. Ако ги замислиме како се приближуваат, порано или подоцна би имало Биг Бенг. Но, токму со него започна раѓањето на Универзумот.

Галаксиите „брзаа“ (почнаа да се движат) во различни насоки во исто време. Ако брзината на отстранување не е пропорционална со растојанието, теоријата на експлозија е бесмислена. Друга изведена константа е Хабловото растојание - производ на времето и брзината на светлината: D H = ct H = c/H. Во сегашниот момент - (1,382 ± 0,015) 10 26 m или (14,610 ± 0,016) 10 9 светлосни години.

И повторно за топката на надувување. Постои мислење дека дури и астрономите не секогаш правилно го толкуваат проширувањето на универзумот. Некои експерти веруваат дека отекува како гумена топка, не знаејќи никакви физички ограничувања. Во исто време, самите галаксии не само што се оддалечуваат од нас, туку и хаотично „бркаат наоколу“ во стационарни јата. Други тврдат дека далечните галаксии „одлебуваат“ како фрагменти од Големата експлозија, но тие го прават тоа мирно.

Може да стане нобеловец

Хабл се обиде да ја добие Нобеловата награда. Во доцните 1940-ти, тој дури ангажираше и рекламен агент (сега ќе го нарекуваат ПР менаџер) за да го промовира бизнисот. Но, напорите беа залудни: немаше категорија за астрономи. Едвин починал во 1953 година за време на научни истражувања. Неколку ноќи набљудувал екстрагалактички објекти.

Неговиот последен амбициозен сон остана неостварен. Но, на научникот веројатно би му било мило да има вселенски телескоп именуван по него. И генерации браќа на ум продолжуваат да го истражуваат огромниот и прекрасен простор. Се уште крие многу мистерии. Колку откритија претстојат! И изведените константи на Хабл сигурно ќе му помогнат на еден од младите научници да стане „Коперник бр. 3“.

Предизвикувајќи го Аристотел

Што ќе се докаже или побие, како кога теоријата за бесконечност, вечност и непроменливост на просторот околу Земјата, која самиот Аристотел ја поддржуваше, се распадна? Тој му припишува симетрија и совршенство на Универзумот. Космолошкиот принцип потврди: сè тече, сè се менува.

Се верува дека за милијарди години небото ќе биде празно и темно. Проширувањето ќе ги „однесе“ галаксиите надвор од космичкиот хоризонт, од каде светлината нема да може да стигне до нас. Дали константата Хабл ќе биде релевантна за празен универзум? Што ќе се случи со науката за космологијата? Дали таа ќе исчезне? Сето ова се шпекулации.

Redshift

Во меѓувреме, телескопот Хабл направи слика која покажува дека сè уште сме далеку од универзалната празнина. Во професионалните кругови постои мислење дека откритието на Едвин Хабл е вредно, но не и неговиот закон. Сепак, тој беше речиси веднаш препознаен во научните кругови од тоа време. Набљудувањата на „црвената промена“ не само што го добија правото на постоење, тие се релевантни и во 21 век.

И денес, кога се одредува растојанието до галаксиите, тие се потпираат на супероткритието на научникот. Оптимистите велат: дури и ако нашата галаксија остане единствена, нема да ни биде „досадно“. Ќе има милијарди џуџести ѕвезди и планети. Ова значи дека до нас сепак ќе има „паралелни светови“ кои ќе треба да се истражат.

Едно од најважните дела на Едвин Хабл беше набљудувањето на маглината лоцирана во соѕвездието Андромеда. Проучувајќи ја со рефлектор од сто инчи, научникот успеал да ја класифицира маглината како некој вид ѕвезден систем. Истото важи и за маглината во соѕвездието Трианглум, која исто така доби статус на галаксија. Откритието на Хабл го прошири опсегот на материјалниот свет. Сега Универзумот почна да изгледа како простор исполнет со галаксии - џиновски јата од ѕвезди. Да го разгледаме законот што тој го откри - Хабловиот закон, еден од најфундаменталните закони на модерната космологија.

Хабл константата е Н 0 = (67,80 ± 0,77) (km/s)/Mpc

Историјата и суштината на откритието

Космолошкиот закон кој го карактеризира ширењето на Универзумот сега е познат токму како Хабловиот закон. Ова е најважниот опсервациски факт во современата космологија. Тоа помага да се процени времето на проширување на Универзумот. Пресметките се направени земајќи го предвид коефициентот на пропорционалност наречен Хаблова константа. Самиот закон го доби својот сегашен статус првично, како резултат на работата на J. Lemaitre, а подоцна и на E. Hubble, кој ги искористи имотите за ова. Овие интересни објекти имаат периодични промени во сјајноста, што овозможува сосема сигурно да се одреди нивното отстранување. Користејќи го односот период-светлина, тој ги мери растојанијата до некои Цефеиди.Тој, исто така, ги идентификуваше нивните галаксии, што овозможи да се пресметаат радијалните брзини. Сите овие експерименти беа спроведени во 1929 година.

Вредноста на коефициентот на пропорционалност што ја изведе научникот беше приближно 500 km/sec на 1 Mpc. Но, во наше време, параметрите на коефициентот се променија. Сега е 67,8 ± 0,77 км/сек на 1 Mpc. Ова несовпаѓање се објаснува со фактот дека Хабл не ја зел предвид корекцијата на апсорпцијата, која сè уште не била откриена во негово време. Плус, сопствените брзини на галаксиите не беа земени предвид, заедно со брзината заедничка за групата галаксии. Исто така, треба да се земе предвид дека проширувањето на Универзумот не значи едноставно ширење на галаксиите во вселената. Ова е и динамична промена во самиот простор.

Хабл константа

Ова е компонента на Хабловиот закон, кој го поврзува растојанието до објект лоциран надвор од нашата галаксија и брзината на неговото отстранување. Положбите на оваа константа ги одредуваат просечните брзини на галаксиите. Користејќи ја Хабловата константа, можеме да утврдиме дека галаксијата до чие растојание е 10 Mpc, се оддалечува со брзина од 700 km/s. А галаксија од 100 Mpc ќе има брзина од 7000 km/s. Досега, сите откриени ултра-длабоки вселенски објекти се вклопуваат во рамките на законот Хабл.

Во моделите каде што има Универзум што се шири, константата Хабл ја менува својата вредност со текот на времето.

Името е оправдано со неговата постојаност во сите точки на Универзумот, но само во одреден момент во времето. Некои астрономи си играат околу оваа промена нарекувајќи ја константата променлива.

Заклучоци од законот

Откако утврди дека маглината Андромеда е галаксија составена од поединечни ѕвезди, Хабл го привлече вниманието на поместувањето на спектралните линии на зрачење од соседните галаксии. Поместувањето беше префрлено на црвената страна, а научникот ова го окарактеризира како манифестација на Доплеровиот ефект. Се покажа дека галаксиите, во однос на Земјата, се оддалечуваат. Понатамошните истражувања помогнаа да се разбере дека галаксиите побрзо бегаат колку што се подалеку од нас. Токму овој факт утврди дека законот на Хабл е центрипетално ширење на Универзумот со брзини кои се зголемуваат со растојанието од набљудувачот. Покрај тоа што Универзумот се шири, законот одредува дека и тој имал свој почеток во времето. За да го разберете овој постулат, треба да се обидете визуелно да го промените тековното проширување. Во овој случај, можете да стигнете до почетната точка. Во овој момент - мала грутка од прото-материја - целиот волумен на сегашниот Универзум беше концентриран.

Законот на Хабл може да фрли светлина и на староста на нашиот свет. Ако отстранувањето на сите галаксии првично се случило со истата брзина што се забележува сега, тогаш времето што поминало од почетокот на ширењето е самата вредност на староста. Со сегашната вредност на Хабловата константа (67,8 ± 0,77 км/сек на 1 Mpc), староста на нашиот Универзум се проценува на (13,798 ± 0,037). 10 9 години.

Значењето во астрономијата

Ајнштајн доста високо ја ценел работата на Хабл, а законот добил брзо признание во науката. Набљудувањата на Хабл (со Хумјсон) на црвените поместувања го направија веродостојно да се претпостави дека Универзумот не е неподвижен. Законот формулиран од големиот научник всушност стана показател дека постои одредена структура во Универзумот што влијае на рецесијата на галаксиите. Има својство да ги измазнува нехомогеностите на космичката материја. Бидејќи галаксиите што се повлекуваат не забавуваат, како што би требало да се должи на дејството на нивната сопствена гравитација, мора да има некаква сила што ги турка. И оваа сила се нарекува темна енергија, која има околу 70% од вкупната маса/енергија на видливиот универзум.

Во моментов, растојанијата до далечните галаксии и квазари се проценуваат со помош на Хабловиот закон. Главната работа е што навистина се покажува дека е вистина за целиот универзум, неограничен во просторот и времето. На крајот на краиштата, сè уште не ги знаеме својствата на темната материја, што може добро да ги исправи сите идеи и закони.

1. Хабловиот закон. Законот на Њутн-Хабл.

Библиографија

Хабловиот закон. Законот Њутн-Хабл

Хабловиот закон (законот за универзална рецесија на галаксиите) е емпириски закон кој го поврзува црвеното поместување на галаксиите и растојанието до нив на линеарен начин:

каде што z е црвено поместување на галаксијата, D е растојанието до неа, H0 е коефициентот на пропорционалност, наречен Хаблова константа. При мала вредност од z, приближната еднаквост cz=Vr е задоволена, каде што Vr е брзината на галаксијата по линијата на видот на набљудувачот, c е брзината на светлината. Во овој случај, законот добива класична форма:

Оваа возраст е карактеристичното време на проширување на Универзумот во моментот и, до фактор 2, одговара на староста на Универзумот пресметана со помош на стандардниот космолошки модел на Фридман.

Во 1913-1914 година, американскиот астроном Весто Слифер утврдил дека маглината Андромеда и повеќе од десетина небесни објекти се движат во однос на Сончевиот систем со огромни брзини (околу 1000 км/сек). Ова значеше дека сите тие се лоцирани надвор од Галаксијата (порано, многу астрономи веруваа дека маглините се планетарни системи кои се формираат во нашата Галаксија).

Друг важен резултат: сите маглини испитани од Слифер, освен 3, се оддалечуваа од Сончевиот систем. Во 1917-1922 година, Слифер добил дополнителни податоци кои потврдуваат дека брзината на речиси сите екстрагалактички маглини е насочена подалеку од Сонцето. Артур Едингтон, врз основа на космолошките модели на Општата теорија на релативноста дискутирани во тие години, сугерираше дека овој факт одразува општ природен закон: Универзумот се шири и колку подалеку е астрономски објект од нас, толку е поголема неговата релативна брзина.

Типот на законот за проширување на универзумот беше воспоставен експериментално за галаксиите од белгискиот научник Жорж Леметр во 1927 година, а подоцна од познатиот Е. Хабл во 1929 година со помош на телескоп од 100 инчи, кој ги разложува блиските галаксии во ѕвезди. Меѓу нив имало и цефеиди, користејќи ја врската период-светлина на која Хабл го мери растојанието до нив, како и поместувањето на галаксиите кон црвено, што овозможува да се одреди нивната радијална брзина.

Коефициентот на пропорционалност добиен од Хабл беше околу 500 km/s на мегапарсек. Модерната вредност е 73,8 ± 2,4 km/s по мегапарсек. Ваквата значајна разлика е обезбедена од два фактори: отсуството на корекција на нулта точка за односот период-светлина за изумирање (кој сè уште не беше откриен) и значителниот придонес на сопствените брзини во вкупната брзина за локалната група на галаксиите.

Од гледна точка на класичната механика, законот на Хабл може јасно да се објасни на следниов начин. Некогаш, Универзумот бил формиран како резултат на Големата експлозија. Во моментот на експлозијата, различни честички од материјата (фрагменти) добиле различна брзина. Оние од нив што добија големи брзини, соодветно, досега успеаја да летаат подалеку од оние што добија помали брзини. Ако извршиме нумеричка пресметка, излегува дека зависноста на растојанието од брзината се покажува линеарна. Покрај тоа, излегува дека оваа зависност е иста за сите точки во вселената, односно од набљудувањата на летечките фрагменти невозможно е да се најде точката на експлозија: од гледна точка на секој фрагмент, таа е во центарот . Сепак, и покрај оваа јасност, треба да се запомни дека проширувањето на Универзумот не треба да се опише со класичната механика, туку од општата теорија на релативноста.

Првата точка се однесува на тоа дали набљудувањата го земаат предвид фактот дека бидејќи светлината патува од галаксиите милиони години, ние ги набљудуваме во минатото. Како резултат на тоа, бидејќи тие се оддалечуваат од нас, тие треба да бидат подалеку во моментов. Прашање: за кое од двете растојанија е одредена зависноста на Хабл? Одговор: До средината на 20 век тоа не беше важно. Од Хабловиот график е јасно дека најголемите брзини на галаксиите што ги испитува Хабл биле до 1000 km/s. Во принцип, ова е голема брзина, но за време на времето што светлината патувала од нив до Земјата, тие сепак успеале да се движат само мал процент од вкупното растојание.

Втората точка е дека проширувањето на Универзумот не е едноставно проширување на галаксиите во празен простор. Тоа лежи во динамичната промена на самиот простор. Неуспехот да се разбере овој факт често ги наведува авторите на дури и сериозна литература да донесат неточни заклучоци. На пример, често се вели дека брзината на бегство на галаксиите не треба да ја надминува брзината на светлината и затоа, на оние растојанија каде што тоа треба да се набљудува, треба да се набљудуваат и отстапувања од законот на Хабл. Ова не е точно: според општата теорија на релативноста, галаксиите кои бегаат побрзо од светлината треба да постојат и да се набљудуваат.

Неколку години пред експерименталното откритие на Хабловиот закон, Александар Фридман теоретски извел решенија за Ајнштајновата равенка за целиот универзум, и како резултат на тоа било откриено дека ако распределбата на материјата во неа е рамномерна во просек, тогаш таа треба или да се стегне или се прошири, а во вториот случај треба да се запази линеарен закон помеѓу растојанието и брзината на бегство. Оваа карактеристика на решенијата на Фридман веднаш беше идентификувана со феноменот откриен од Хабл.

Во согласност со овој (општо прифатен) модел, космолошкото поместување на црвено не може да се толкува како Доплер ефект, бидејќи брзината добиена од набљудуваното z користејќи ги формулите за овој ефект не одговара (само приближно еднаква) на која било брзина во смисла на промена на космолошкото растојание помеѓу галаксиите. Галаксиите се неподвижни (освен нивните необични брзини), а просторот се шири, што предизвикува проширување на брановиот пакет. (Видете ја статијата Космолошко црвено поместување). Релацијата е приближна, додека еднаквоста

каде е растојанието во даден момент, постои точна еднаквост, односно, црвеното поместување е линеарно поврзано со растојанието само приближно за блиските галаксии, а брзината на нивното отстранување се зголемува линеарно со точно растојание. Така, во последната формула, брзината V не одговара на брзината пресметана со ефектот на Доплер.

За време на процесот на проширување, доколку се случи рамномерно, Хабловата константа треба да се намали, а индексот „0“ кога се означува укажува дека вредноста на H0 се однесува на модерната ера. Реципроцитетот на Хабловата константа во овој случај треба да биде еднаков на времето што поминало од почетокот на ширењето, односно староста на Универзумот.

Вредноста H0 е одредена од набљудувањата на галаксиите, чии растојанија се мерат без помош на црвено поместување (првенствено од најсјајните ѕвезди или Цефеидите). Повеќето независни проценки на H0 даваат вредност од 70--80 km/s на мегапарсек за овој параметар. Тоа значи дека галаксиите лоцирани на растојание од 100 мегапарсеци се оддалечуваат од нас со брзина од 7000-8000 km/s. Во моментов, најсигурната (иако зависна од моделот) проценка се смета за Н0 = (73,8 ± 2,4) km/(s·Mpc).

Проблемот со проценката на H0 е комплициран од фактот што, покрај космолошките брзини поради ширењето на Универзумот, галаксиите имаат и свои (необични) брзини, кои можат да бидат неколку стотици km/s (за членовите на масивни галаксии - повеќе од 1000 km/s). Ова води до фактот дека законот на Хабл е слабо исполнет или воопшто не е задоволен за објекти лоцирани на растојание поблиску од 10-15 милиони светлосни години. години, односно токму за оние галаксии чии растојанија се најсигурно одредени без поместување на црвено.

Хабловиот закон е слабо задоволен и за галаксиите на многу големи растојанија (милиони светлосни години), кои одговараат на вредноста z > 1. Растојанието до објектите со толку големо црвено поместување стануваат недвосмислени, бидејќи тие зависат од прифатениот модел на Универзумот и за моментот во кој тие се поврзани со времето. Во овој случај, само црвено поместување обично се користи како мерка за растојание.

Во нашево време, набљудувањата во корист на постоењето на темната енергија очигледно открија отстапувања од линеарниот Хабловиот закон (како однос помеѓу забележаното црвено поместување и растојанието). Откриено е дека нашиот Универзум се чини дека се шири со забрзана стапка. Овој факт не го поништува Хабловиот закон ако се сфати како зависност од растојанието во даден конкретен момент во времето, односно ако се земе предвид дека набљудуваме далечни објекти во минатото.

хабл офсет галактички геоид

2. Што е „геоид“, неговите карактеристики, форма. Зошто Земјата ја има оваа посебна форма?

Физичката фигура на Земјата е ограничена од површината на континентите, морињата и океаните. Предмет на проучување е фигурата на цврстата обвивка на Земјата - површината на земјата, дното на морињата и океаните. Физичката фигура на Земјата има сложена форма, затоа, за проучување, како и решавање на теоретски и применети проблеми на геодезијата, се воведуваат поедноставни споредбени фигури, меѓу кои важно место зазема геоидот.

Површината која е нормална на водовите насекаде се нарекува ниво. Земјата создава безброј рамни површини околу себе.

Само една рамна површина поминува низ една точка во просторот. Од гледна точка на механиката, рамната површина е површина со еднаков гравитациски потенцијал и претставува фигура на рамнотежа на течно или вискозно ротирачко тело формирано под влијание на привлечни и центрифугални сили.

Помеѓу многуте рамни површини се издвојува една - главната, која по предлог на Листинг (1871) беше наречена геоид, што значи „земјана“. Површината на геоидот се совпаѓа со површината на морињата и океаните во нивната мирна состојба и ментално продолжува под континентите. Поминува низ потеклото на броењето на висината и понекогаш се нарекува референтна површина.

Површината на геоидот сè уште е доста тешка за проучување. Опишан е со бесконечни серии, таканаречени проширувања во сферични функции. Ако оставиме конечен број членови во серијата, добиваме еден или друг одреден модел на геоидот. Наједноставниот модел на геоидот е сфера, а потоа елипсоид на револуција; следните модели не се поклонуваат на едноставна геометриска интерпретација. Затоа, се проучуваат отстапувањата на геоидот од некоја споредбена фигура; по правило, ова ќе биде биаксијален елипсоид.

Вистинската форма на површината на Земјата, со нејзините неправилности и континуирани промени со текот на времето, е бескрајно сложена. Речиси е невозможно да се одреди за секој момент во времето, и не е потребно. Геодетите го воведоа концептот на „геоид“ - имагинарна површина што прилично точно ја рефлектира реалната површина на нашата планета и во исто време е достапна за практично проучување.

Буквално, „геоид“ значи „како земја“. Ова е површина што приближно се совпаѓа со мирната површина на Светскиот океан и перпендикуларите на кои во секоја точка се водени линии. Со продолжување на оваа површина под континентите така што во сите точки таа да остане рамна, односно нормално на водоводната линија, ја добиваме целосната површина на геоидот.

Проучувањето на обликот на геоидот е главната задача на вишата геодезија. Оваа задача се состои од два дела: одредување на параметарскиот елипсоид најблиску до геоидот и положбата на одделните точки на геоидот во однос на елипсоидот. Природно, во решавањето на овие проблеми учествуваат и гравиметристите. Точно, гравиметриските методи овозможуваат да се одреди само обликот, но не и димензиите на геоидот. Затоа е апсолутно неопходна комбинацијата на геодетски и гравиметриски методи при проучување на фигурата на Земјата.

Теоретски, обликот на геоидот може да се претстави на следниов начин. На секоја точка на Земјата постои таканаречен гравитациски потенцијал - количина што го карактеризира интензитетот, „напнатоста“ на оваа сила. Гравитациониот потенцијал може математички да се претстави како збир од бесконечен број членови, од кои секој се нарекува хармоник. Колку повеќе термини земаме, толку попрецизно го изразуваме гравитациониот потенцијал, кој го одредува обликот на геоидот.

Како што знаеме, геолошки, Земјата е активна планета. Слоевите што ја формираат Земјата имаат различна густина и постојано се предмет на геолошки процеси, тектонски движења на слоевите, поместување на континентите, поместување на центарот на инерција (иако минимално), феномени како плимата и осеката, атмосферските појави кои се случуваат во хидросферата и атмосфера - сите овие појави и плус човечката интервенција предизвикува промени во некои области на земјината површина. Ова доведува до постојани промени во обликот на геоидот на Земјата.

Ако земеме предвид дека растојанието од центарот на Земјата до нејзината површина е константна вредност (на највисоките врвови нема повеќе од 1-2 cm намалување или зголемување годишно), а количината на ресурси внатре во Земјата речиси не се менува и, игнорирајќи ги другите влијанија, можете лесно да тврдите дека главната причина за малите разлики во гравитацијата на површината на Земјата се промените во масата на површината. Топењето на мразот ја намалува тежината на некои места, а браните ја зголемуваат тежината на други места, а сите тие играат важна улога во разликите во гравитацијата на површината на Земјата. Врз основа на овие информации, научниците можат да користат гравитациони мерења за да утврдат каде и како се менува масата. Бидејќи кога масата ја менува локацијата, таа област доживува промени во гравитацијата.

Со помош на гравитациони мерења може да се утврдат и најмалите промени во масите. Промените во локацијата на едно тело на површината на Земјата значат промена на гравитацијата во оваа област. Накратко, мерењата на гравитацијата се најважниот извор на податоци што се користат за разбирање на промените во геоидот, а згора на тоа, за разбирање кои феномени ги предизвикуваат овие промени. При определувањето на местата на масите кои се префрлиле на површината на Земјата од едно на друго место или, со други зборови, во кој дел од Земјата тежината е зголемена или намалена, се користи методот на мерење на гравитацијата со помош на сателити. Најновите сателитски технологии кои се користат за откривање и следење на промените во гравитацијата се сателитот GOCE на Европската вселенска агенција и сателитот GRACE на НАСА. Планирано е GOCE прецизно да го следи гравитационото поле на Земјата додека лета околу нејзината орбита. Со летање над области каде што гравитацијата е силна или слаба, сателитот детектира разлики во гравитацијата користејќи сигнали испратени од инструментот градиометар. А сателитите GRACE се сателити близнаци сместени во иста орбита на растојание од 220 m едни од други и на надморска височина од 500 km од Земјата. Со помош на микробранови сигнали, сателитите го мерат растојанието меѓу нив со таква прецизност што можат да забележат промени помали од една стотинка од ширината на човечко влакно. Во исто време, растојанието меѓу нив и точка на површината на Земјата се мери подеднакво точно. Користејќи ги овие мерења, можеме да ја пресметаме разликата во гравитацијата. Сателитските податоци GRACE обезбедуваат 1000 пати поголема прецизност од сегашните системи за детекција на гравитација. Научниците кои сакаат да ги искористат овие нови сателити направија многу работа и успеаја да идентификуваат многу интересни појави кои предизвикаа промени во геоидот и ги идентификуваа причините за овие појави.

Огромните бранови на површината на морето, кои настанаа како последица на земјотресот со јачина од 9,0 степени според Рихтеровата скала што се случи на островот Суматра во 2004 година, предизвикаа појава на директно испакнување високо околу 6 метри на брегот. Според сателитот GOCE, поместувањето на центарот на инерција на површината на Земјата во оваа област предизвикало геоидско поместување од 18 mm. Ова се смета за прилично висока вредност за промената на геоидот.

Промените во масата на поларните ледени капи, исто така, влијаат на промените во геоидот. Според податоците добиени од сателитите GRACE, мразот на Гренланд и Антарктикот се топи многу побрзо од очекуваното. Стопениот мраз го зголемува нивото на светските океани за 0,41 mm секоја година, а тежината на водата што произлегува од топењето на мразот предизвикува промена на обликот на Земјата.

Една од интересните информации добиени од гравитациските податоци на сателитот GRACE е најголемата брана во светот, браната Три клисури во Кина, која предизвика промена на гравитацијата на површината на Земјата. Браната се гради за изградба на резервоар долг 600 километри и широк 112 километри. По завршувањето на изградбата на телото на браната, акумулацијата ќе содржи 39,3 милијарди м3 вода, а длабочината на водата ќе достигне 175 метри. Со зголемувањето на нивото на водата, 1,5 милијарди луѓе ќе бидат принудени да ги напуштат своите домови. Утврдено е дека огромниот товар на вода акумулиран во завршените делови на браната ја зголемил големината на гравитацијата на ова место. Поради тоа, обликот на Земјата или структурата на геоидот е променет поради оптоварувањето со вода на тоа место.

Научниците открија дека со изградбата на таквите структури и под влијание на други интервенции, обликот на Земјата станува се позаоблен. Се претпоставува дека причината за тоа е слабеењето на оптоварувањето на глечерите на земјината кора забележано со крајот на леденото доба, особено на половите. Во некои области на Скандинавија и Канада, поради топењето на глечерите, Земјата секоја година се издигнува за 1 см. Исто така, се претпоставува дека причина за заокружувањето може да се океанските струи, кои го менуваат својот правец и се повеќе се насочени кон екваторот. Океанските струи ги движат водите на стопените глечери до екваторот, што предизвикува зголемување на оптоварувањето во екваторот. Масата се намалува на половите и се зголемува на екваторот, што придонесува за промени во обликот на Земјата.

Многу научници сметаат дека многу промени во обликот на Земјата се должат на климатските промени. За жал, треба да се напомене дека во извештајот за шестгодишната работа на Меѓувладиниот панел за климатски промени, беше објавено дека луѓето се одговорни за 90% од глобалното затоплување. Како резултат на овие појави, геоидната структура на стареењето на Земјата секој ден станува се позаоблена. Поради заокружување, радиусот на Земјата се зголемува годишно за 0,4-0,8 mm 11 . Појавите кои можат да влијаат на промената се под постојана опсервација од страна на научниците. Според научниците, промените во геоидот кои настануваат како резултат на масовни поместувања играат важна улога во динамиката на Земјата. Значи, поместувањето на масите, определено со промените во гравитацијата, е причина за забавување на брзината на ротација на Земјата околу нејзината оска. Се верува дека промената на брзината на ротација на Земјата може да резултира со промена на дневната временска зона. Врз основа на сето ова, можеме да кажеме дека во иднина 24-часовната дневна зона може да се продолжи паралелно со забавувањето на ротацијата.

Библиографија

1. Гусеиханов М.К., Раџабов О.Р. Концепти на модерната природна наука. - М., 2004 година.

2. Дубиишчева Т.Ја. Концепти на модерната природна наука. - М., 2003 година.

3. Концепти на модерната природна наука. / Ед. В.Н. Лавриенко, В.П. Ратникова. М.: ЕДИНСТВО, 1997 година.

4. Хокинг С. Од Големата експлозија до црните дупки. - М.: Мир, 1990 година.

5. Шаткин Г.А. Нашата планета - Земја // Наука и живот. -1999 година. - бр. 5.

6. Материјали на Википедија. Бесплатна енциклопедија:

Слични документи

Еволуцијата на идеите за структурата на универзумот и неговото потекло. Проширувањето на универзумот е најголемиот природен феномен познат на човештвото. Терминот „црвено поместување“ и неговата употреба за да се однесува на космолошки и гравитациски феномени.

апстракт, додаден на 26.01.2010 година


Краток опис на универзумот и неговите космолошки модели. Модел на Големиот Вибуху. Суштината на фотометрискиот парадокс на Олберс. Природата на реликтните вибрации. Инфлациски модел на светот. Хабловиот закон (закон за радикално растурање на галаксиите), yogo zmіst.

работа на курсот, додадена 24.05.2016 година


Концепти на космологијата: претпоставки на А. Ајнштајн, теории на А. Фридман, емпириски закон на Хабл, хипотези на Г. Гамоу, теории за реликвии на А. Пензис и Р. Вилсон. Модел на светот: големата испакнатост, подкочаната фаза на еволуцијата во ерата; јого структура.

апстракт, додаден на 23.08.2010 година


Модерни идеи за универзумот во развој, процесите што се случуваат во него и нивните карактеристики. „Клеточен“ карактер на нехомогености од големи размери во дистрибуцијата на галаксиите. Споредба на растојанија до галаксиите со брзината на нивното отстранување. Хабл константа.

тест, додаден 09/11/2011


Млечен Пат, општи информации за нашата галаксија. Откривање на семејството на џуџести галаксии, животниот пат на овие ѕвездени системи. Позицијата на Сончевиот систем (неговото навалување) во Галаксијата. Ѕвездени системи, класификација Хабл. Голем магеланов облак.

апстракт, додаден 04/03/2011


Галаксијата е голем систем од ѕвезди, меѓуѕвезден гас, прашина, темна материја и енергија. Класификација на галаксиите според Е. Хабл. Елиптични, леќести, спирални, вкрстени спирални галаксии. Неправилните галаксии се галаксии од погрешен тип.

презентација, додадена на 13.12.2010


Фотографии од Марс на небото на Земјата. Слика направена од орбиталниот телескоп Хабл и стари скици. Дијаграм на орбитата и опозициите на дадена планета. Карактеристики на природата и сателитите на Марс. Истражување на планетата со помош на вселенски летала.

презентација, додадена на 16.05.2011 година


Придонесот на украинските студии во развојот на астронаутиката и истражувањето во вселената. Решението е за лудото истражување на Марс од страна на американски и европски научници. Мисија „Розети“ и лендер „Фили“. Доказ за живот надвор од земјата. Очите на целиот свет на телескопот Хабл.

презентација, додадена на 10.04.2016 година


Модерна слика на универзумот. Меѓуѕвезден гас и прашина. Основна едноставност на елиптичните галаксии. Законот за универзално „расфрлање“ на галаксиите. Фридмановата хипотеза. Вселенски чудовишта. Спектар на квазари. Концептот на „црни дупки“. Што го чека универзумот во иднина.

работа на курсот, додадена на 23.01.2009 година


Најголемите астрономски откритија од 15-17 век биле дело на големи научници. Значењето за астрономијата на научните активности на Коперник, Тихо Брахе, Кеплеровите закони за планетарно движење и истражувањето на Галилео. Откривање на законот за универзална гравитација од И. Њутн.

печатење

Во написот од 23.05.2013 година „Нов поглед на природата на темната енергија (DE) во последиците од општата релативност“ беше предложена верзија за глобалното влијание на космичката гравитација врз законот Хабл, во форма на корекција за дополнителното сино гравитационо поместување на спектарот на зрачење на далечните галаксии (интерпретација под TE ). Ова е нова насока во истражувањето на ТЕ, која неочекувано најде теоретска потврда, па верзијата има продолжение.

Да се ​​свртиме кон делото на Ја. Зелдович и И. Новиков „Структура и еволуција на универзумот“, во поглавје 3.5. – равенката (10) ја разгледува формулата на целосниот Хабловиот закон, земајќи го предвид синото гравитациско поместување и го коментира во Поглавје 3.12. стр. 123-124, го прикажуваме во попогодна форма:

1+ З Хабл (Р) -2/3 πρ mGR 2 /C 2 =ν(R)/ν o, (1)

Каде: ρ m- критична густина на материјата во универзумот, З хабл– космолошко црвено поместување, ν(Р)- набљудувана фреквенција, ν o- вистинска фреквенција.

Равенката (1) е интересна по својата содржина, ја вклучува константата 2/3 πρ mГ, да ја наречеме константа на гравитационото поместување Λ grav, која е напишана во форма слична на космолошката константа на Ајнштајн Λ einsh =4/3п m Гво оригиналната верзија. Во космологијата Λ einshповрзано со ТЕ, тоа е она што ја прави формулата (1) единствена, таа првично теоретски содржеше ефект според толкувањето на ТЕ, но ова беше 1975 година.

Да ја анализираме равенката (1), константата Λ gravследи од Поасонови решенија за сферично симетричен хомоген универзум,

ƒ(R) - ƒ(0) =∆ƒ =2/3 πρ mГР 2 , (2)

каде што: ƒ – Њутновиот гравитациски потенцијал (ГП).

И покажува како се формира MS на Универзумот; од равенката (2) произлегува дека главниот придонес во формирањето на MS го даваат далечните маси, за гравитациски врзаниот (видлив) дел од Универзумот со радиус Р сите (т)=C∆т(Каде ∆ т- старост на универзумот). Во Фридмановите равенки производот ρ eR 2 ситее константа низ целата стрелка на времето, што значи дека ГП во сите точки на Универзумот и низ целата временска стрелка е константа, заменувајќи ги современите вредности на параметрите на Универзумот во равенката (2) добие,

∆ƒ = 2/3 πρ mGR 2 =0,75*3,14*9,6*10 -26 *6,7*10 -11 *1,7*10 52 =3*10 16 ≈С 2

приближно еднаква на брзината на светлината на квадрат. Потоа параметарот Рво равенката (2) добива специфична вредност како радиусот на видливиот дел од Универзумот и неприфатливо е да се користат произволни растојанија за пресметување на ГП, секаде е исто.

Се поставува прашањето, за какво сино гравитационо поместување на спектарот на зрачење зборуваме во равенката (1), ако гравитационото поле на Универзумот е глобално хомогено, токму поради оваа причина корекцијата за синото гравитациско поместување - 2/3 πρ mGR 2 /C 2не се разгледува во космологијата. Од друга страна, едноставноста и што е најважно, природноста на објаснувањето на природата на ТЕ е сосема логична и крајно привлечна; можеби амандманот Зелдович-Новиков е поврзан со прашањето: дали гравитацијата (како форма на енергија) го почитува Хабловиот закон за космолошко црвено поместување, да се свртиме кон теоријата на инфлација.

Еден од клучните и незаменливи услови на теоријата на инфлација се нулта енергетските услови за потеклото и понатамошниот развој на Универзумот, негативната енергија на космичката гравитација е строго еднаква на позитивната енергија на целата материја и зрачење. И оваа енергетска рамнотежа мора да се одржува во текот на целата стрелка на времето; GTR не е во спротивност со овие услови; згора на тоа, тие до одреден степен следат од GTR, конкретно.

1. Еднаквост на гравитационата и инерцијалната маса

Оваа аксиома ни овозможува формално да ги запишеме нулта услови во форма

M сите C 2 + M сите ∆ƒ=0

Каде: М сите C 2- вкупна енергија на целата материја и зрачење; M сите ∆ƒ- гравитациона енергија на целиот универзум.

Од равенката произлегува дека ∆ƒ= -С 2, прашање е како се формира ∆ƒ , се дискутира подолу.

2. Гравитацијата нема екрани и е кумулативна по природа.

GP за одредена точка се формира поради наметнување (акумулација) на GP од гравитациони извори низ целиот волумен на Универзумот и, во принцип, овозможува да се постигне GP= -C 2.

3. Брзината на гравитацијата е еднаква на брзината на светлината

Оваа состојба овозможува да се ограничи областа на формирање на MS на регионот на видливиот дел од Универзумот, во спротивно МС се стреми кон бесконечност.

4. Енергијата во општата релативност гравитира

Овој заклучок од општата релативност ни овозможува да одговориме на прашањето: дали гравитацијата (како форма на енергија) го почитува Хабловиот закон за космолошко црвено поместување.

Енергијата во општата релативност гравитира, затоа сите пресметки во модерната космологија се вршат преку густината на енергијата, поудобно и поедноставно. Така, ќе ја поедноставиме задачата и, како набљудувач, ќе ги анализираме параметрите на раниот универзум, кога зрачењето доминира, зрачењето јасно станува извор на гравитација (материјата и темната материја може да се занемарат). Универзумот се шири со забавување, тогаш енергијата на квантите што доаѓа до набљудувачот, според законот на Хабл, паѓа пропорционално на растојанието и за границите на видливиот дел од Универзумот се стреми кон нула. Бидејќи енергијата на гравитационите извори се стреми кон нула, тогаш гравитационата енергија од овие извори треба да се намали по истиот редослед; ако не ја видиме материјата надвор од хоризонтот на честичките, тогаш дефинитивно не ја гледаме гравитацијата, на пример: ако Г.П. на набљудувачот е еднаков на –С 2, потоа по должината на стрелката на времето назад, GP, како енергијата на квантите, треба да се стреми кон нула. Само на овој начин се набљудуваат нулта енергетски услови.

Врз основа на горенаведеното, ајде да направиме пресметки, го имаме Хабловиот закон

V(R)=HR,

Каде: V(Р)– брзината на Хабловото проширување е пропорционална на растојанието Р.

Ајде да ги квадратиме двете страни од него,

V 2 (R)=H 2R 2, (3)

од WIKI ја земаме модерната вредност на критичната густина на материјата

ρ m =3H 2 /8πG,

од што следува

H 2 =8/3 πρ mГ,

да го замениме со равенката (3)

V 2 (R)=8/3 πρ mГR 2.

Имаме право да веруваме дека промената во стапката на проширување е поврзана со гравитацијата на просторот, GP на набљудувачот секогаш и секаде е еднаков на –С 2, и се менува според законот за проширување на Хабл како –С 2 +V 2 (Р).

тогаш разликата GP ќе биде,

∆ƒ = –С 2 – (-С 2 +V 2 (Р)) = -V 2 (R) =8/3 πρ mГR 2, (4)

споредете го со Поасоновата равенка

∆ƒ = 2/3 πρ mГR 2. (2)

Гледаме дека, во однос на формата на физичката содржина, равенките (2) и (4) се идентични, Хабловиот закон (квадрат) е недвосмислен, следи од набљудувањата и покажува како ГП се формира по целата стрелка на времето, додека остануваат исти во секоја точка во Универзумот. И имаме причина да веруваме дека равенката (4) е Хабловиот закон за гравитационото поле на Универзумот. Тогаш зрачењето што се шири во гравитирачкиот универзум треба да биде предмет, според општата релативност, на дополнително гравитациско поместување, бидејќи забрзувањето на сопирањето е секогаш насочено кон набљудувачот, тогаш поместувањето треба да биде сино, тогаш Хабловиот закон (1) добива форма

1+ З Хабл (Р) -V 2 (R)/C 2 =ν(R)/ν o(5)

Погледнете внимателно колку целосно опишува равенката (5), и како последица на тоа, ги објаснува Хабловите дијаграми на Сл.1, врз основа на кои е откриена ТЕ.

Каде што црвената линија е зависноста на растојанија од црвеното поместување на спектарот на галаксиите, конструирано од набљудувања од типот Ia супернови, што одговара на забрзаното ширење на Универзумот ( Z obs.). Сината (испрекината) линија одговара на теоретските пресметки за линеарното ширење на Универзумот ( З теорија), тогаш разликата помеѓу,