Астрономия
Астрономия – наука о строении и развитии любых космических тел, образуемых ими тел и Вселенной в целом (Αστρον – звезда, Νομος – закон).
Вселенная – вся окружающая нас часть материального мира, доступная наблюдению.
Космогония – учение о происхождении и эволюции космических тел и их систем
Космология – учение о Вселенной как целом
Теоретический фундамент современной космологии:
§ Общая теория относительности
§ Квантовая теория поля
А.Эйнштейн | Стационарная модель Вселенной |
Эйнштейн вслед за Ньютоном считал, что звёзды по отношению друг к другу находятся в стационарном положении. Он ввел в общую теорию относительности т.н. космологическую постоянную – «антигравитационная» сила, заложенная в структуру пространства-времени: пространство-время само по себе всегда расширяется, уравновешивая таким образом гравитационное сжатие.
А.А.Фридман | Доказал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, не может быть стационарной – она либо расширяется, либо сжимается |
1. Если масса вещества во Вселенной меньше или равна критической, Вселенная должна неограниченно расширяться
2. Если масса вещества во Вселенной больше критической, то Вселенная расширяется до некоторого момента, а потом начинает из-за гравитационного взаимодействия сжиматься
По современным оценкам в нашей Вселенной реализуется случай (1), однако есть основания считать, что средняя плотность материи занижена. Существует проблема т.н. скрытой материи, масса которой не учитывается в расчётах.
Э.Хаббл | Показал, что наша Галактика не единственная | |
Ж.Леметр | Концепция эволюции Вселенной, связанная со взрывом протоатома – Большой Взрыв (Big Bang) | |
Э.Хаббл | По красному смещению спектральных линий в спектре излучения галактик обнаружил, что расстояние между галактиками увеличивается |
Рассказать про эффект Допплера
Объяснить формулу (H – постоянная Хаббла, v – скорость удаления Галактики, r – расстояние до галактики) на примере растяжения резинки.
, где 1 пк – парсек (параллакс в секунду).
Легко рассчитать по этим данным время, за которе галактики разлетелись на такое расстояние: . Эту величину можно считать возрастом Вселенной – 15 миллиардов лет.
В момент Большого взрыва Вселенная представляла собой особую точку, а значит общая теория относительности в этой точке неприменима. Поэтому в принципе нельзя узнать, что было раньше большого взрыва. Это даёт основание считать момент Большого Взрыва началом отсчёта времени.
Радиус космологического горизонта:
Г.А.Гамов | Модель «Горячей Вселенной» |
Модель горячей Вселенной – 1948 г., Георгий Антонович Гамов (1904-1968). Эмигрировал в 1933 г. во Францию, а позже – в США. Начинает работать с момента времени ~10-36÷10-35 с после Большого Взрыва, когда температура была ~1029 K, а потом все начало остывать.
А.Пензиас и Р.Вильсон | Экспериментальное обнаружение реликтового излучения, которое является подтверждением иеории «Большого Взрыва» |
По расчетам Гамова в качестве следов от Большого Взрыва в сегодняшней Вселенной должно сохраниться слабое электромагнитное излучение, соответствующее излучению абсолютно черного тела с температурой 6 К. И.С.Шкловский предложил назвать его реликтовым (остаточным от ранних эпох Вселенной). Пензиас и Вильсон обнаружили реликтовое излучение с температурой 2,75 К. Получили за это Нобелевскую премию 1978 г. Реликтовое излучение оказалось изотропным, а значит Большой Взрыв произошёл не в отдельной точке, а одновременно во всём Космосе.
А.Гут | Модель раздувающейся Вселенной | |
А.Д.Линде | Хаотическая модель раздувающейся Вселенной |
Модели раздувающейся Вселенной объяснили, что происходило на ранних стадиях Большого Взрыва. Inflation – вздутие.
Подробно разобрать по таблице все стадии Большого Взрыва.