Космология

Главное по теме

• Космология изучает происхождение, строение и развитие Вселенной как целого.
• Закон Хаббла: v = H·d, чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется. H - постоянная Хаббла, порядка 70 км/с на мегапарсек.
• Красное смещение: линии в спектре далёких галактик смещены к красному краю из-за эффекта Доплера. Для малых скоростей z = Δλ / λ ≈ v / c.
• Вселенная расширяется: это расширение самого пространства, у него нет центра, из любой галактики все остальные разбегаются.
• Большой взрыв: порядка 14 млрд лет назад Вселенная была очень плотной и горячей и с тех пор расширяется. Оценка возраста: t ≈ 1 / H.
• Реликтовое излучение - остывший свет ранней Вселенной, приходит со всех сторон, температура около 2,7 К. Его открыли Пензиас и Вильсон в 1965 году.
• Фридман в 1922 году показал, что уравнения Эйнштейна допускают расширяющуюся Вселенную; Хаббл в 1929 году подтвердил расширение наблюдениями.
• Единицы расстояний: 1 световой год ≈ 9,46·10¹⁵ м; 1 парсек ≈ 3,26 светового года ≈ 3,09·10¹⁶ м; 1 Мпк = 10⁶ пк.
• Структура Вселенной: планеты и звёзды, звёздные системы, галактики (наша - Млечный Путь), скопления и сверхскопления галактик.
• Первичные химические элементы: в ранней Вселенной образовались в основном водород и гелий, более тяжёлые позже в звёздах.

Задания с разбором

Объяснение простыми словами

Ночью, когда ты смотришь на звёзды, ты на самом деле смотришь в прошлое: свет далёких звёзд идёт к тебе годы, сотни и тысячи лет. А свет самых далёких галактик шёл миллиарды лет. Космология занимается самыми большими вопросами: как устроена Вселенная в целом, как она возникла и что с ней будет. Для ЕНТ нужны несколько ключевых идей, и они хорошо связаны друг с другом.

Сначала масштабы. Расстояния в космосе мерят особыми единицами. Световой год - это путь, который свет проходит за год, примерно 9,46·10¹⁵ м. Парсек немного больше: 1 пк ≈ 3,26 светового года ≈ 3,09·10¹⁶ м. Для расстояний между галактиками удобен мегапарсек, 1 Мпк = 10⁶ пк. Структура Вселенной ступенчатая: планеты вращаются вокруг звёзд, звёзды собраны в галактики (наша называется Млечный Путь и содержит сотни миллиардов звёзд), галактики образуют скопления, а скопления - сверхскопления.

Дальше в Biik: продолжение объяснения, видеоразбор и проверка из 8 заданий по этой теме.

Термины

Космология

Раздел науки о происхождении, строении и эволюции Вселенной в целом.

Вселенная

Весь существующий мир: пространство, время, вещество и излучение.

Галактика

Огромная система из миллиардов звёзд, газа и пыли, связанная силами тяготения.

Млечный Путь

Наша Галактика, в которой находится Солнечная система.

Скопление галактик

Группа из многих галактик, связанных тяготением; скопления образуют сверхскопления.

Световой год

Расстояние, которое свет проходит за год, примерно 9,46·10¹⁵ м.

Парсек

Единица расстояния в астрономии, примерно 3,26 светового года или 3,09·10¹⁶ м.

Мегапарсек

Миллион парсек, единица для измерения расстояний между галактиками.

Эффект Доплера

Изменение частоты и длины волны при движении источника относительно наблюдателя.

Красное смещение

Сдвиг линий спектра далёких галактик в сторону длинных волн, признак удаления источника.

Закон Хаббла

Скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё, v = H·d.

Постоянная Хаббла H

Коэффициент в законе Хаббла, порядка 70 км/с на мегапарсек; показывает скорость расширения.

Расширение Вселенной

Увеличение расстояний между далёкими галактиками со временем; расширяется само пространство.

Большой взрыв

Начало расширения Вселенной из состояния огромных плотности и температуры около 14 млрд лет назад.

Возраст Вселенной

Время с начала расширения; грубо оценивается как величина, обратная постоянной Хаббла, 1 / H.

Реликтовое излучение

Электромагнитное излучение, оставшееся от ранней горячей Вселенной; приходит равномерно со всех сторон.

Модель Фридмана

Решение уравнений общей теории относительности, описывающее расширяющуюся Вселенную.

Первичный нуклеосинтез

Образование лёгких ядер, в основном водорода и гелия, в первые минуты жизни Вселенной.

Тёмная материя

Невидимая материя, которая проявляет себя лишь притяжением, например удерживая галактики от распада.

Тёмная энергия

Название для причины ускоренного расширения Вселенной, природа которой пока неизвестна.

Космологический принцип

Предположение, что в больших масштабах Вселенная однородна и одинакова во всех направлениях.