Астрономия 1.1. Астрономия одна из древнейших наук. Первые записи астрономических наблюдений относятся к viii в до н э
 Скачать 7.17 Mb.
|
Тема 3.3. Красное смещение. Закон ХабблаБлижайшие к нам галактики – это Магеллановы Облака (Большое и Малое), получившие свое название от участников кругосветного путешествия Магеллана. Наблюдения цефеид в Магеллановых Облаках показали, что расстояние до них около 150 000–200 000 световых лет. Туманность Андромеды ещё дальше от нас, расстояние до неё – около двух 2,3 млн световых лет. Несмотря на большие расстояния, с помощью больших телескопов можно наблюдать множество звёзд высокой светимости, таких как звёзд-сверхгиганты, красный гиганты, цефеиды (далекие пульсирующие звезды). Расстоянии же до более далёких галактик, где цефеиды невозможно обнаружить, определяется по другим объектам: по самым ярким звёздам в галактике, по яркости новых или сверхновых звёзд во время вспышки, по наблюдениям шаровых и звёздных скоплений. До ещё более далёких галактик расстояние определяется методом красного смещения. Этот метод предложил американский астроном Хаббл, который заметил, что в спектрах далёких галактик линии всех элементов смещены относительно их нормального положения в красную сторону. Он определил расстояние до галактик по самым ярким звёздам и установил, что относительное увеличение длин волн спектральных линий пропорционально расстоянию до галактики D. Такая зависимость получила название закона Хаббла. Позже выяснилось, что красное смещение связано с эффектом Доплера (см. тему 6.5). Далёкие галактики удаляются от нас, причиной этому является расширение Вселенной. На рисунке 3.1 представлена зависимость между красным смещением и расстояние до далёких галактик. Красное смещение измеряется величиной относительного изменения длины волны спектральных линий как отношение  . Известно, что лучевая скорость νr , с которой источник света удаляется от нас, равна: где с = 3х105 км/с – скорость света. По закону Хаббла расстояние D пропорционально , поэтому этот закон можно записать как линейную зависимость между скоростью νr и расстоянием D до галактики:νr = H х D, H – коэффициент пропорциональности, который называется постоянной Хаббла. Он показывает, на сколько километров в секунду возрастает скорость наблюдаемых галактик с увеличением расстояния до них на 1 Мпк. По современным оценкам, которые продолжают уточняться, Н составляет около 70–75 км/(с х Мпк). Удаление галактики со скоростью 15 000 км/с соответствует расстоянию до неё D = ν / H = 200 Мпк, это около 600 млн световых лет. Закон Хаббла выполняется для галактик, расстояние до которых превышает 5-10 Мпк. Некоторые из ближайших галактик (Туманность Андромеды) приближаются к нам, то есть имеют фиолетовое смещением линий в спектре. Соседние галактики и наша Галактика связаны друг с другом силами гравитации, поэтому они не участвуют в расширении Вселенной. В современном мире красные смешения измерены у сотен тысяч галактик. Тема 3.3. Красное смещение. Закон Хаббла Ближайшие к нам галактики – это Магеллановы Облака (Большое и Малое), получившие свое название от участников кругосветного путешествия Магеллана. Наблюдения цефеид в Магеллановых Облаках показали, что расстояние до них около 150 000–200 000 световых лет. Туманность Андромеды ещё дальше от нас, расстояние до неё – около двух 2,3 млн световых лет. Несмотря на большие расстояния, с помощью больших телескопов можно наблюдать множество звёзд высокой светимости, таких как звёзд-сверхгиганты, красный гиганты, цефеиды (далекие пульсирующие звезды). Расстоянии же до более далёких галактик, где цефеиды невозможно обнаружить, определяется по другим объектам: по самым ярким звёздам в галактике, по яркости новых или сверхновых звёзд во время вспышки, по наблюдениям шаровых и звёздных скоплений. До ещё более далёких галактик расстояние определяется методом красного смещения. Этот метод предложил американский астроном Хаббл, который заметил, что в спектрах далёких галактик линии всех элементов смещены относительно их нормального положения в красную сторону. Он определил расстояние до галактик по самым ярким звёздам и установил, что относительное увеличение длин волн спектральных линий пропорционально расстоянию до галактики D. Такая зависимость получила название закона Хаббла. Позже выяснилось, что красное смещение связано с эффектом Доплера (см. тему 6.5). Далёкие галактики удаляются от нас, причиной этому является расширение Вселенной. На рисунке 3.1 представлена зависимость между красным смещением и расстояние до далёких галактик. Красное смещение измеряется величиной относительного изменения длины волны спектральных линий как отношение . Известно, что лучевая скорость νr , с которой источник света удаляется от нас, равна: где с = 3х105 км/с – скорость света. По закону Хаббла расстояние D пропорционально , поэтому этот закон можно записать как линейную зависимость между скоростью νr и расстоянием D до галактики: νr = H х D, H – коэффициент пропорциональности, который называется постоянной Хаббла. Он показывает, на сколько километров в секунду возрастает скорость наблюдаемых галактик с увеличением расстояния до них на 1 Мпк. По современным оценкам, которые продолжают уточняться, Н составляет около 70–75 км/(с х Мпк). Удаление галактики со скоростью 15 000 км/с соответствует расстоянию до неё D = ν / H = 200 Мпк, это около 600 млн световых лет. Закон Хаббла выполняется для галактик, расстояние до которых превышает 5-10 Мпк. Некоторые из ближайших галактик (Туманность Андромеды) приближаются к нам, то есть имеют фиолетовое смещением линий в спектре. Соседние галактики и наша Галактика связаны друг с другом силами гравитации, поэтому они не участвуют в расширении Вселенной. В современном мире красные смешения измерены у сотен тысяч галактик. |