Реферат: Космология

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">КОСМОЛОГИЯ

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

Наука, которая изучаетвселенную как единое целое, называется космологией. Большинство существующихкосмологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элементарныхчастиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теориии, конечно, на астрономические наблюдения. В космологии широко используетсяметод моделирования, ученые строят теоретические модели Вселенной, ищутнаблюдательные факты, на основе которых можно проверить правильностьтеоретических выводов. Применение ЭВМ позволяет проводить необходимые при этомрасчеты.Реальная вселенная, как оказалось, хорошо описывается моделямирасширяющейся Вселенной.

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Первое успешное определениелучевой скорости галактики по наблюдению доплеровского смещения ее спектральныхлиний было выполнено в 1912 г. Слайфером вобсерватории Ловелла. Он нашел, что галактика всозвездии Андромеды приближается к Земле со скоростью около 200 км/с. Этоудивительный результат, если вспомнить, что большинство звезд движется соскоростями не более 50 км/с. Изучая спектры других галактик, Слайфер нашел, что для большинства из них характернокрасное смещение линий, т. е. в отличие от галактики в Андромеде эти галактикискорее всего удаляются, а не приближаются. Смещение спектральных линий сновадавало большие скорости. К 1914 г. Слайфер измерилспектры 13 галактик; все они, за исключением двух, удалялись со скоростямиоколо 300 км/с.

Такие скорости намногопревосходили самые большие скорости, когда-либо измеренные в астрономии. Однакосамое удивительное было еще впереди. К 1917 г. были зарегистрированы скорости в600 км/с, но даже этот рекорд был вскоре превзойден. Интересно прочитать комментарийтого времени. Эддингтон писал в 1923 г.:

«Одной из самых запутанныхпроблем космологии являются огромные скорости спиральных туманностей. Ихлучевые скорости в среднем составляют около 600 км/с, и в громадном большинствепреобладают скорости удаления от Солнечной системы. Обычно считают, чтоспиральные туманности — самые удивительные из известных нам сейчас объектов(хотя эта точка зрения и оспаривается некоторыми авторитетами), так что скореевсего именно здесь, чем где-нибудь еще, мы могли бы поискать эффекты,обусловленные общими свойствами Вселенной».

Эддингтон приводит затемсписок лучевых скоростей спиральных галактик, измеренных Слайферомк февралю 1922г., и продолжает:

«Очень поразительногромадное преобладание положительных скоростей (удаление); однако, к сожалению,недостаток наблюдений туманностей в южном полушарии не позволяют сделатьокончательное заключение. Если даже южные туманности покажут преобладание положительныхскоростей, космологические трудности все же не исчезнут полностью… Нужнобудет понять, почему две туманности( в том числе большая туманность Андромеды)приближается к нам с довольно большой скоростью; как раз эти скоростиопределены исключительно хорошо».

Это высказывание Эддингтонанапоминает нам, что в то время не было с определенностью установлено, чтоспиральные галактики лежат вне Млечного Пути. Открытие Хаббла датируется 1924г. В дальнейшем свет на природу слайферовскихскоростей был пролит с открытием в 1926-1927 гг. вращения Млечного Пути.Скорость движения Солнца вокруг центра галактики составляет около 250 км/с.Другие объекты в Млечном пути также обращаются вокруг его центра, поэтому ихлучевые скорости относительно Солнца значительно меньше 250 км/с. Объекты,находящиеся вне Млечного пути, не участвуют в его вращении, так что скорости галактикнужно исправить за движение Солнца, чтобы узнать их скорости относительно МлечногоПути как целого. Когда эта поправка была внесена, быстрое приближение двухгалактик, которое так смущало Эддингтона, значительно замедлилось, но самоеинтересное, что после исправления скорость приближения галактики в Андромедеоказалась всего лишь около 100 км/с. Таким образом, первая измеренная Слайфером скорость, которая казалась в то время устрашающебольшой, не давала представления о тех сюрпризах, которые должны былипоследовать.

Значение результатов Слайфера прояснилось в дальнейшем благодаря важному открытиюХаббла, 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 галактикпропорциональны расстояниям до них. На первый взгляд могло бы показаться, чтооткрытие Хаббла восстановило привилегированное положение Млечного Пути. Однако,как вскоре стало ясно, результат Хаббла вовсе не означает, что Млечный Путьявляется единственным центром разбегания галактик. Напротив закон расширения, вкотором скорость прямо пропорциональна расстоянию, означает, что любую галактикуможно принять за центр расширения. и при этом будет наблюдаться тот же самый законразбегания.

Хаббл считал, что постояннаяпропорциональности в его законе разбегания галактик равна приблизительно 500км/(с<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">·

Мпс). Эту шкалу скоростей можнопредставить более наглядным способом, который объясняет, почему результатХаббла означает, что 2 миллиона лет назад все галактики находились очень близкодруг к другу. Этот результат был поразителен не только сам по себе, но также ипотому, что, как считали, возраст Земли и Солнца больше 2 миллиардов лет.

Конечно, предположение, чтоВселенная расширяется все время с постоянной скоростью, может быть ошибочным. Вэтом случае момент, когда галактики находились в одной области пространства,мог иметь место больше, чем 2 миллиарда лет назад. Этот вопрос нельзя решитьбез теории расширения. Между тем многие считали, что время 2 миллиарда лет, котороеназывается постоянной Хаббла, имеет фундаментальное значение для Вселенной вцелом.

Такой вывод может показатьсяпоспешным, однако последующие работы, как правило, подтверждали его. К 1931 г.Хаббл расширил область справедливости своего закона с 6 миллионов до 150миллионов световых лет. Наконец, благодаря новым измерениям доплеровскогосмещения, выполненным Хьюмассоном, Хаббл достиграсстояний 240 миллионов световых лет, где скорости удаления составляли около1/7 скорости света. Такова была ситуация, когда Хаббл опубликовал свою книгу«Мир туманностей» в 1936 г.

С тех пор вступил в строй200-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон и усовершенствованыметоды регистрации света, собираемого телескопом. Это позволило определитькрасные смещения более слабых и удаленных галактик. Однако единственное важноеизменение результатов Хаббла связано с большой ошибкой в его шкале расстояний.Постоянную Хаббла теперь принимают равной примерно 10 миллиардам лет. Этозначение больше предполагаемых возрастов Земли и Солнца и сравнимо с возрастомстарейших звездных скоплений. Таким образом, предположение, что некогдаВселенная была очень плотной, не встречает больше никаких трудностей.

Радченко Алекс11-Б