АСТРОНОМІЯ - ДИТЯЧА ЕНЦИКЛОПЕДІЯ - ФОЛІО 2005

ІІ

ОСНОВНІ КОНЦЕПЦІЇ АСТРОНОМІЇ

Червоне зміщення, вік Всесвіту та стала Хаббла

Космологічна модель, з якою ми познайомилися в попередньому сюжеті, виникла не одразу. Багато вчених своїми дослідженнями зробили важливий внесок у її створення, і далеко не останнім астрономом, що відіграв велику роль у становленні космології, став Едвін Хаббл.

Проте перш ніж знайомитися з відкриттями великого космолога та їхніми наслідками, нам слід досконаліше розібратися в тому фізичному ефекті, який лежить в їх основі. Мова йде про ефект Доплера-Фізо.

Романтична історія розповідає, що одного дня Доплер гуляв зі своїм сином у парку, аж раптом повз них проїхав невеличкий паровичок та посигналив. Син запитав батька, чому свист паровичка був «тоншим», коли він наближався, і став нижчим за тоном, коли почав від них віддалятися. Поставлений у глухий кут питанням дитини, Доплер провів кілька днів у роздумах та відкрив ефект, названий потім його ім’ям. Кількома роками пізніше інший вчений — Фізо — застосував ефект Доплера для світла, і у спектроскопії він носить тепер ім’я Доплера-Фізо.

Правда це чи вигадка — невідомо, проте ефект Доплера-Фізо своєї доказовості від цього не втрачає. Суть його можна зрозуміти на прикладі того ж паровичка. Коли він наближається, то звукові хвилі ніби «підштовхуються» ним уперед. Як результат — коротша довжина хвилі і вищий тон звуку. Коли ж паровичок починає віддалятися, він ніби «тягне» за собою звукові хвилі. Вони стають довшими, що спричиняє нижчий за тоном звук.

Такий же самий вплив ефект Доплера-Фізо має на світлові хвилі. Якщо об’єкт, який є джерелом світла, наближається до нас, його спектр зміщується в короткохвильову область. Через те що коротшим видимим хвилям відповідає синій колір, таке зміщення називають синім зміщенням. Якщо ж об’єкт віддаляється від нас, то його спектр зміщується у довгохвильову область — ми називаємо це червоним зміщенням.

Ефект Доплера-Фізо на прикладі потягу та джерела світла, що рухаються

Ще у 10-х роках XX століття вчені знали, що більшість галактик віддаляються від нас. Це було встановлено за червоним зміщенням, що спостерігалося у їхніх спектрах. Розпочавши вимірювати відстані у Всесвіті, Хаббл декілька років також вимірював значення червоного зміщення для багатьох галактик. У 1929 році Хаббл оприлюднив свої результати: чим віддаленішою є галактика, тим швидше вона від нас віддаляється (тим більше червоне зміщення її спектра). Дивно те, що це твердження, відоме тепер, як закон Хаббла, базується на досить малій кількості галактик. До того ж еталони для вимірювання відстаней, вибрані Хабблом, виявилися хибними. Виходить, що Хабблу просто пощастило? Можливо, але, базуючись на багатому матеріалі спостережень кількох десятиліть, нині можна точно сказати: його закон справедливий!

Звісно, що на формулюванні самого закону Хаббл не зупинився. Він уперше зробив спробу визначити коефіцієнт пропорційності між віддаленістю та швидкістю галактики. Тепер ця величина також відома як стала Хаббла (Н0).

Проте стала Хаббла має набагато більш фізичний сенс, ніж просто коефіцієнт пропорційності. У рамках моделі Всесвіту, що розширюється, його вік можна передбачити за даними, які характеризують відстані до найвіддаленіших об’єктів сучасного Всесвіту. Таким чином, стала Хаббла безпосередньо пов’язана і з віком Всесвіту. З фізичної точки зору, величина, обернена до сталої Хаббла — 1/Н0 — вказує на те, як довго Всесвіт розширюється. Але ж це і є його вік! Сучасні оцінки значення сталої Хаббла приводять до віку Всесвіту у межах від 12 до 18 мільярдів років.

Едвін Пауелл Хаббл (1889—1953). Американський астроном, космолог.

Навчався у Чиказькому університеті, працював у лабораторії відомого фізика Міллікена, але потім вирішив стати адвокатом. Отримав диплом юриста, працював у адвокатурі. Однак за рік потому залишив професію заради астрономії. До Першої світової війни був асистентом в обсерваторії Йєркс, поблизу Чикаго. По закінченні війни працював в обсерваторії Маунт-Вілсон у Каліфорнії. Фундаментальні праці Хаббла поклали початок позагалактичній астрономії. Він уперше довів зоряну структуру Туманності Андромеди та ряду інших галактик. Першим запропонував систему класифікації галактик за формою та іншими морфологічними особливостями. Відкриття закону, названого його ім’ям, стало спостережною основою теорії Всесвіту, що розширюється. Хаббл — один з піонерів вивчення далеких зоряних систем та видатний астроном XX століття. Нині дослідження далеких зоряних островів продовжує найпотужніший у світі телескоп — орбітальний комплекс імені Едвіна Пауелла Хаббла.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити