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 Вселенной15 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.