Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

23.15: Розширення Всесвіту

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    56720

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Чому сирена змінює висоту, коли вона проходить вас?

    Звук сирени на аварійному транспортному засобі змінюється, коли він проходить вас. Він зміщується від вищого до нижчого тону. Коли транспортний засіб рухається до вас, звукові хвилі штовхаються разом. Коли транспортний засіб рухається повз вас, хвилі поширюються один від одного. Цей ефект зі світлом розповідає астрономам щось про наш Всесвіт.

    Всесвіт розширюється

    Виявивши, що є галактики поза нашими власними, Едвін Хаббл продовжував вимірювати відстань до сотень інших галактик. Його дані в кінцевому підсумку показують нам, як змінюється Всесвіт, і навіть дають нам підказки щодо того, як утворився Всесвіт.

    Червоний зсув

    Якщо ви подивитеся на зірку через призму, ви побачите спектр. Спектр - це діапазон кольорів, помічених у веселці. Спектр має специфічні темні смуги, де елементи в зірці поглинули світло певних енергій. Астроном може використовувати ці лінії, щоб визначити, які елементи знаходяться в далекій зірці. Насправді елемент гелій вперше був виявлений на нашому Сонці, а не на Землі. Це було зроблено шляхом аналізу ліній поглинання в спектрі сонця.

    Астрономи вивчали спектри світла з далеких галактик. Коли вони це зробили, вони помітили щось дивне. Темні лінії в спектрі були в зразках, які вони очікували. Але вони були зрушені до червоного кінця спектра (рис. Нижче). Цей зсув смуг поглинання до червоного кінця спектра відомий як червоне зсув.

    Зірки червонозрушені, тому що вони віддаляються від землі.

    Redshift - це зсув смуг поглинання до червоного кінця спектра. Червоне зсув відбувається, коли джерело світла віддаляється від вас або коли простір між вами і джерелом розтягується.

    Червоне зсув відбувається, коли джерело світла віддаляється від спостерігача. Тож коли астрономи бачать червоне зсув у світлі від галактики, вони знають, що галактика віддаляється від Землі. Дивна частина полягає в тому, що майже кожна галактика у Всесвіті має червоне зсув. Звичайно, це означає, що практично кожна галактика віддаляється від нас.

    Розширюється Всесвіт

    Едвін Хаббл поєднав свої вимірювання відстаней до галактик з вимірами інших астрономів червоного зсуву. Він помітив відносини, які зараз називають законом Хаббла: чим далі галактика, тим швидше вона віддаляється від нас. Іншими словами, Всесвіт розширюється!

    На фото нижче представлена спрощена схема розширення Всесвіту (рис. Нижче). Ще один спосіб зобразити це - уявити повітряну кулю, покриту крихітними крапками. Кожна точка являє собою галактику. Коли ви надуваєте повітряну кулю, точки повільно відходять один від одного, тому що гума розтягується в просторі між ними. Якби це була гігантська повітряна куля, і ви стояли на одній з точок, ви б побачили інші точки, що віддаляються від вас. Не тільки це, але крапки далі від вас на повітряній кулі будуть віддалятися швидше, ніж точки поблизу.

    Ця спрощена діаграма розширення Всесвіту ілюструє, як Всесвіт розширювався з часом.

    Це спрощена схема розширення Всесвіту з плином часу. Зверніть увагу, що відстань між галактиками стає більшою, коли ви йдете вперед у часі, але розмір кожної галактики залишається приблизно однаковим.

    Надування повітряної кулі не зовсім схоже на розширюється Всесвіт. Але це правда, що сам простір розтягується між галактиками, як гума розтягується, коли повітряна куля надувається. Це розтягнення простору, яке спричиняє збільшення відстані між галактиками, - це те, що астрономи мають на увазі під розширенням Всесвіту.

    Ще одна відмінність між Всесвітом і нашою моделлю повітряної кулі полягає в фактичних розмірах галактик. На надувається повітряній кулі точки, які ви зробили, стануть більше за розміром, коли ви його надуєте. Однак у нашому Всесвіті галактики залишаються однаковими розмірами; саме простір між галактиками збільшується у міру розширення Всесвіту.

    Резюме

    • Майже кожна галактика віддаляється від нас.
    • Спектр від зірок зміщений до червоного; це відоме як червоне зсув. Червоне зсув галактик є свідченням того, що Всесвіт розширюється.
    • Закон Хаббла стверджує, що чим далі знаходиться галактика, тим швидше вона віддаляється від нас.

    Рецензія

    1. Як Хаббл визначив, що Всесвіт розширюється?
    2. Як астрономи дізнаються, з чого складаються зірки?
    3. Що таке закон Хаббла?

    Дізнатися більше

    Використовуйте ресурс нижче, щоб відповісти на наступні питання.

    1. Що таке червоне зсув використовується для визначення?
    2. Що таке доплерівський зсув?
    3. Як доплерівський зсув ставиться до світла?
    4. Що нам говорить Blueshift?
    5. Чому велика частина галактики червонозміщена?
    6. Що нам говорить космічний червоний зсув?

    Посилання

    Зображення Довідка Атрибуції

    [Рисунок 1]

    		 Кредит: Користувач:Гніксон/Вікіпедія ;( a) люб'язно надано НАСА; (б) люб'язно надано НАСА, Джей Англією (США Манітоба), С.Хунсбергер, С.Зонак, Дж. Чарлтон, С.Галлахер (PSU) та Л.Фраттаре (STSCI)
    Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/file:Universe_Expansion2.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/про/edwin.html; (б) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
     Ліцензія: Громадське надбання

    [Рисунок 2]

    		 Кредит: Користувач:Tkarcher_ (узурпований) /Вікісховище ;( a) люб'язно надано НАСА; (б) люб'язно надано NASA, J English (Великобританія Манітоба), С.Хунсбергер, С.Зонак, Джей Чарлтон, С.Галлахер (PSU) та Л.Фраттаре (STSCI)
    Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/file:Doppler_effectare T_ diagrammatic.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/про/edwin.html; (б) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
     Ліцензія: Громадське надбання

    [Рисунок 3]

    		 Кредит: Користувач:Гніксон/Вікіпедія ;( a) люб'язно надано НАСА; (б) люб'язно надано НАСА, Джей Англією (США Манітоба), С.Хунсбергер, С.Зонак, Дж. Чарлтон, С.Галлахер (PSU) та Л.Фраттаре (STSCI)
    Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/file:Universe_Expansion2.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/про/edwin.html; (б) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
     Ліцензія: Громадське надбання