Как меняется расширение Вселенной в прошлом?

Ускорение (замедление) разбегания галактик, как мы уже установили выше,

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Определим зависимость радиуса шара от времени, учтя определение плотности:

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru ( Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - плотность вещества, 3×10-31<r<3×10-28 г/см3).

Тогда

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - ускорение прямо пропорционально расстоянию.

Получается, что в настоящий момент времени и скорости разбегания галактик, и их ускорения (замедление) пропорциональны расстоянию. Значит, так будет и в последующие моменты времени, и так было в предыдущие моменты времени. Однако расширение тормозится, раньше коэффициент пропорциональности был больше.

Сделаем оценки с учетом закона Хаббла:

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru км/с×Мпс»2×10-18 с –1.

Обратная величина Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru ~2×1018 с - возраст Вселенной Þ 1018­­­­/86400»1013 суток »3×1010 лет º 30 млрд. лет.

Возраст Земли (по распаду радиоактивных элементов) ~3 млрд. лет.

Горизонт событий Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru 3×1010см/с ×1018с=3×1028с=10000Мпс.

За пределами горизонта событий мы ничего не знаем о Вселенной.

Поэтому знание скорости света важно для самых фундаментальных физических соображений о горизонте событий и о структуре и свойствах Вселенной в целом.

2) Знание скорости света в вакууме и в различных средах существенно для проверки важнейших соотношений теории Максвелла: Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru в теории Максвелла.

3) Практическое применение (повышение точности радиолокационных измерений – особенно в космосе).


Скорость света в вакууме (c) является одной из основных физических постоянных.

1) Величина скорости распространения света в свободном от вещества пространстве не зависит от частоты излучения (экспериментально проверено от радиоволн длиной ~1км до Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - лучей).

2) Скорость света в вакууме входит в уравнения электромагнитной теории Максвелла, куда она попала исходно как некоторый коэффициент перехода от одной системы единиц к другой, и лишь затем выяснилось неслучайное совпадение этого коэффициента со скоростью света в вакууме.

3) Скорость света в вакууме входит в некоторые важные константы атомной теории:

- магнетон Бора Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru эрг/Гс,

- обратная постоянная тонкой структуры Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Методы определения скорости света

Методы определения скорости света делятся на два класса: астрономические и лабораторные.

Астрономические методы

Астрономические методы имеют в настоящее время главным образом историческое значение, и мы рассмотрим лишь два из них.

1) 1675 г., О. К. Рëмер: нарушение периодичности затмений спутника Юпитера Ио – открыт Галилеем в 1610 г. вместе с еще тремя спутниками Юпитера.

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru

РИС. 4-1

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru =1.77 сут.=152928 с.

(За это время наблюдается затмение Ио с Земли).

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru

РИС. 4-2

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - Солнце, Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - Земля, Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru - Юпитер.

Пока Земля перемещается из позиции Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru в позицию Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru , произойдет Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru затмений Ио. Суммарное время наблюдения всех этих затмений: Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

При перемещении из Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru в Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru произойдет столько же затмений Ио. Суммарное время всех этих затмений:

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Разность времен: Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Наблюдалось Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru с; Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru =150000000 км. Значит Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru 300000км/с=3×1010 см/с.

(Рëмер получил Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru »214000 км/с, так как он не знал точно радиус орбиты Земли!)

2) Аберрация неподвижных звезд.

1725 г., Дж. Брэдли обнаружил сезонное изменение положения звезд, в частности Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru -Дракона, находящейся в зените: почти круговое движение с диаметром 40.5 угл. сек. Для звезд, более близких к горизонту, обнаружилось движение по более или менее вытянутым эллиптическим орбитам, длина большой оси тоже ~40.5 угл.сек. Это явление не связано с движением самих звезд (смещение одинаковое и очень большое!). Скорость света конечна, а наблюдение ведется с Земли, движущейся по орбите с некоторой немалой скоростью (система отсчета, связанная с Землей, не является инерциальной).

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru

РИС. 4-3

Наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что свет имеет горизонтальную составляющую скорости Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Для звезды, находящейся в зените, аберрация является максимальной, когда скорость Земли перпендикулярна линии наблюдения. При этом

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru , Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru =30 км/с, Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru ”=1×10-4рад, Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru .

Отсюда Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru 300000 км/с=3×1010 см/с.

Лабораторные методы

1) Метод Физо. А. Л. И. Физо (1849 г.).

Как меняется расширение Вселенной в прошлом? - student2.ru

РИС. 4-4

Наши рекомендации