Hubblov zakon • James Trefil, Enciklopedija "Dvesto zakoni vesolja"

Hubblov zakon

Vrnitev iz prve svetovne vojne se je Edwin Hubble zaposlil na astronomskem observatoriju Mount Wilson v Južni Kaliforniji, ki je bila v teh letih najboljša na svetu po opremi. S svojimi najnovejšimi odbojnimi teleskopi s premerom glavnega zrcalnega premera 2,5 m je izvedel vrsto radovednih meritev, ki so za vedno zamenjale naše ideje o vesolju.

Dejansko je Hubble nameraval raziskati eno zastarelo astronomsko težavo – naravo meglih. Ti skrivnostni predmeti, začenši s XVIII. Stoletja, so navdušili znanstvenike s skrivnostjo njihovega izvora. Do 20. stoletja so se nekatere od teh meglic pojavile kot zvezde in razpadle, vendar je večina oblakov ostala megla – in po svoji naravi, še posebej. Tukaj so se znanstveniki vprašali: kje so v resnici te meglene formacije – v naši galaksiji? ali pa so nekateri drugi "otoki vesolja", če so izraženi v prefinjenem jeziku te dobe? Pred začetkom obratovanja teleskopa na Wilsonu leta 1917 je bilo to vprašanje povsem teoretično, saj ni bilo tehničnih sredstev za merjenje razdalj do teh meglic.

Hubble je začel svoje raziskave z najbolj, morda priljubljenimi iz nedrčavne nedrčke Andromeda. Do leta 1923 je lahko videl, da so robovi te meglice grozdi posameznih zvezd, od katerih nekatere spadajo v razred Cepheid spremenljivke (glede na astronomsko klasifikacijo). Ob opazovanju spremenljivke cepheid za dovolj dolg čas astronomi merijo čas spremembe svetilnosti in nato določijo količino svetlobe, ki jo oddaja v odvisnosti od odvisnosti od svetilnosti.

Da bi bolje razumeli, kaj je naslednji korak, tukaj je analogija. Predstavljaj si, da stojiš v brezupnem temnem večeru, in tu v daljavi nekdo vklopi električno svetilko. Ker ni nič, kar lahko vidite okoli sebe, razen za to oddaljeno žarnico, je skoraj nemogoče določiti razdaljo do nje. Morda je zelo svetla in daleč daleč, morda pa je zatemnjena in sijoča ​​v bližini. Kako ga opredeliti? Zdaj si predstavljate, da ste nekako uspeli ugotoviti moč svetilke – recimo 60, 100 ali 150 vatov. Naloga je takoj poenostavljena, saj iz očitne svetilnosti lahko že približno ocenite geometrijsko razdaljo do nje.Torej: merjenje obdobja spreminjanja svetilnosti Cepheidov, je astronom približno v enakem položaju, kot ste vi, pri čemer izračunate razdaljo do oddaljene svetilke, če poznate njegovo svetilnost (sevalna moč).

Prva stvar, ki jo je Hubble naredil, je bil izračunati razdaljo do cepheidov na obrobju Andromede meglice in s tem do samega meglice: 900.000 svetlobnih let (razdalja do galaksije Andromeda, kot se zdaj imenuje, je zdaj točno 2,3 milijona svetlobnih let. Opomba avtor) – torej, meglica je daleč preko Mlečne poti – naše galaksije. Ko je opazil to in druge meglice, je Hubble prišel do osnovnega zaključka o strukturi vesolja: sestoji iz množice ogromnih zvezdnih grozdov – galaksije. Tisti, ki se nam zdijo na nebu kot daleč megleni "oblaki", saj preprosto ne moremo upoštevati posameznih zvezd na tako veliki razdalji. Samo to odkritje bi bilo dovolj, da bi Hubble priznal svoje zasluge za znanost po vsem svetu.

Vendar se znanstvenik ni ustavil in opazil še en pomemben vidik v pridobljenih podatkih, ki so jih astronomi že opazili, vendar jih je bilo težko razlagati.Namreč: opazovana dolžina spektralnih svetlobnih valov, ki jih oddajajo atomi oddaljenih galaksij, je nekoliko nižja od dolžine spektralnih valov, ki jih oddajajo isti atomi v pogojih kopenskih laboratorijev. To pomeni, da v emisijskem spektru sosednjih galaksij kvant svetlobe, ki ga oddaja atom, ko se elektron skoči iz orbite v orbito, se spreminja po frekvenci v smeri rdečega dela spektra v primerjavi s podobnim kvantom, ki ga oddaja isti atom na Zemlji. Hubble je vzel prostost, da to opazovanje interpretira kot manifestacijo Dopplerjevega učinka, kar pomeni, da so vse opazovane sosednje galaksije se izbrišejo od Zemlje, saj imajo pravzaprav vsi galaktični predmeti izven Mlečne ceste rdeča spektralni premik sorazmeren s hitrostjo njihovega odstranjevanja.

Najpomembneje je, da je Hubble primerjal rezultate svojih meritev razdalj do sosednjih galaksij (glede na opazovanja cepheidnih spremenljivk) z meritvami njihovih odstopanj (rdeč pomik). In Hubble je ugotovil, da je čim bolj oddaljena galaksija od nas, hitreje pa gre. To je zelo pojava centripetalnega "razpršenja" vidnega vesolja s povečano hitrostjo kotrazdaljo od lokalne točke opazovanja in prejel ime zakona Hubble. Matematično je formulirano zelo preprosto:

v = Hr

kjer v – stopnja odstranitve galaksije od nas, r – razdaljo do nje, in H – tako imenovani Hubblova konstanta. Slednja je določena eksperimentalno, danes pa je ocenjena na približno 70 km / s (s · Mpc) (kilometri na sekundo na megaparce, 1 Mpc je približno enako 3,3 milijona svetlobnih let). To pomeni, da galaksija, ki je oddaljeno 10 megaparsek, pobegne s hitrostjo 700 km / s, galaksijo, ki je oddaljena 100 Mpc, s hitrostjo 7000 km / s in tako naprej. In čeprav prvotno Hubble prišli k temu zakonu, ko smo opazovali le nekaj najbližjih galaksij, od tistih, ki so od takrat postale vse bolj oddaljene od galaksij Mlečne ceste vidne vesolje, niso oddaljene od tega zakona.

Torej, glavna stvar in – zdi se – neverjetna posledica zakona Hubble: Vesolje se širi! Zdi se mi, da je ta slika najbolj jasna, kot sledi: galaksije so rozine v hitro rastočem kvasnem testu. Predstavljajte si, da je mikroskopsko bitje na eni od rozin,testo, za katerega se zdi transparentno: kaj boste videli? Ko se testo dvignejo, so vse ostale rozine odstranjene od vas, in dlje od rozin so, tem hitreje so odstranjeni od vas (ker je med teboj in daljnimi rozinami več ekspanzij, kot med vami in najbližjimi rozinami). Hkrati vam bo predstavljeno, da ste vi v samem središču razširjenega univerzalnega testa in v njej ni nič čudnega – če ste bili na drugem rozinih, se vam zdi, da ste popolnoma enaki. Torej, galaksije raztresene iz enega preprostega razloga: tkanina svetovnega prostora se razširi. Vsi opazovalci (in nismo izjema) menijo, da so v središču vesolja. Miselar iz 15. stoletja Nikolaj Kuzansky je to najboljšo formuliral: "Vsaka točka je središče neskončnega vesolja".

Hubblov zakon pa nam pove nekaj drugega o naravi vesolja – in to "nekaj" je preprosto izredna stvar. Vesolje je začelo pravočasno. In to je zelo preprost sklep: dovolj je, da se in pomnožite "pomaknite nazaj" s pogojno filmsko podobo razširitve vesolja, ki jo opazujemo – in dosegli bomo točkoko je bila vsa stvar vesolja stisnjena v gosto gručo protomaterije, zaprta v zelo majhnem volumnu v primerjavi s sedanjimi lestvicami vesolja. Koncept vesolja, rojen iz superdense kup pregretega materiala in od takrat širjenja in hlajenja, se imenuje Teorija Velikega pramca in ni več uspešnega kozmološkega modela izvora in razvoja vesolja. Hubblov zakon, prav tako pomaga pri oceni starosti Univerzuma (seveda, zelo poenostavljen in približen). Recimo, da so se vse galaksije oddaljile od nas z iste hitrosti vki jo vidimo danes. Naj t – čas, ki je pretekel od začetka njihove širitve. To bo starost Univerzuma in jo določajo odnosi:

v x t = r, ali t = r/V

Toda Hubblov zakon to implicira

r/v = 1/H

kjer H Hubblova konstanta. Torej, merimo hitrost odstranitve zunanjih galaksij in eksperimentalno določimo Hs tem dobimo tudi oceno časa, v katerem se galaksije raztresejo. To je predvideni čas obstoja vesolja. Poskusite se spomniti: po najnovejših ocenah je starost našega vesolja okoli 15 milijard let, plus ali minus nekaj milijard let.(Za primerjavo: starost Zemlje je ocenjena na 4,5 milijarde let, življenje na njem je nastalo pred približno 4 milijardi leti.)

Glej tudi:
1980-ih
Zgodnja vesolja
Edwin Powell HUBBL
Edwin Powell Hubble, 1889-1953

Ameriški astronom. Rojen v Marshfieldu (Missouri, ZDA), odraščal v Wheatonu (Illinois) – potem ni bila univerza, temveč industrijska predmestja v Chicagu. Z odliko je diplomiral z univerze v Chicagu (kjer se je odlikoval tudi s športnimi dosežki). Medtem ko je bil še vedno na šoli, je delal kot asistent v laboratoriju Nobelovega nagrajenca Roberta Millikena (glej Millikenovo izkušnjo) in med poletnimi počitnicami kot geodetinja na področju gradnje železnic. Nato se je Hubble spomnil, kako so skupaj z drugim delavcem zaostali za zadnjim vlakom, ki so geodetske brigade vrnili v korist civilizacije. V gozdu so preživeli tri dni, preden so prišli do naseljenega območja. Nimajo nobenih določb, ampak po samem Hubbleju: "Bilo je mogoče, seveda, ubiti jega ali ptice, ampak zakaj? Glavna stvar je, da je bilo dovolj vode okoli. "

Po diplomi leta 1910 je Hubble odšel v Oxford zaradi prejete štipendije Rodosa.Tam je začel študirati rimsko in britansko pravo, vendar je po svojih besedah ​​"izmenil sodno prakso za astronomijo" in se vrnil v Chicago, kjer se je začel pripravljati na obrambo svoje teze. Večina opazovanj, ki jih je znanstvenik izvedel na bazi observatorija Yerkes, ki se nahaja severno od Chicaga. Tam ga je opazil George Ellery Hale (George Ellery Hale, 1868-1938), leta 1917 pa je povabil mladega k novemu observatoriju Mount Wilson.

Tu pa so se zgodili zgodovinski dogodki. ZDA so vstopile v prvo svetovno vojno, Hubble pa je eno noč prinesel svojo doktorsko disertacijo čez noč. D., naslednje jutro jo je zagovarjal – in se takoj prostovoljno prijavil za vojsko. Njegov nadzornik, Hale, je od Hubbleja prejel telegram: "Obžalujem zavrnitev vabila za praznovanje zaščite. Odšel v vojno. " V Franciji je prostovoljska enota prišla na sam konec vojne in se niti ni udeležila sovražnosti, ampak je uspela dobiti razdrobljeno rano od slehernega projektila Hubble. Demobiliziran poleti leta 1919 se je znanstvenik takoj vrnil v Kalifornijsko opazovalno središče Mount Wilson, kjer je kmalu ugotovil, da vesolje sestavljajo razprševanje galaksij, kar se imenuje Hubblov zakon.

V tridesetih letih prejšnjega stoletja je Hubble še naprej aktivno raziskoval svet zunaj Mlečne ceste, za katerega se je kmalu pridobil priznanje ne samo v znanstvenih krogih, temveč tudi med širšimi množicami. Slava mu je prišla po okusu, na fotografijah tistih let znanstvenika pa je pogosto mogoče videti, kako se predstavlja v družbi znamenitih filmskih zvezd te dobe.

Hubblova popularna znanstvena knjiga Kraljevina meglice (Kraljestvo meglice), ki je videla svetlobo leta 1936, je dodala znanstvenikovi priljubljenosti. Pravično je treba opozoriti, da je med drugo svetovno vojno znanstvenik zapustil svoje astrofizične raziskave in se iskreno ukvarjal z uporabo balistike kot izvršnega direktorja nadzorovanega mesta za preverjanje vetrnih tunelov v Aberdeenu (Maryland), nato pa se je vrnil v astrofiziko do konca njegovih dni je bil predsednik skupnega akademskega sveta observatorija Mount Wilson in observatorija Palomar. Zlasti ima v lasti idejo o vožnji in tehnični razvoj osnovnega zasnove znamenitega teleskopa s petimi metrima Heil, ki je bil naročen leta 1949 na podlagi observatorija Palomar.Ta teleskop do danes ostaja vrh, ki je utelešan v astrometrijevem materialu. In verjetno je res, da je bil Hubble prvi med sodobnimi astrofiziki, ki je po okularju tega čudovitega instrumenta pogledal globine vesolja.

Poleg astronomije je bil Edwin Hubble človeka edinstvenih širokih interesov. Torej, leta 1938 je bil izvoljen v odbor skrbnikov Južne Kalifornijske Huntingtonove knjižnice in umetniško galerijo, ki ji je priložena (Los Angeles, ZDA). Znanstvenik je tej knjižnici dal edinstveno zbirko starih knjig o zgodovini znanosti. Hubblova najljubša dejavnost v prostem času je lovila predenje – dosegel je vrhunce v tem in njegov rekordni ulov v gorskih potokih Rocky Mountains (ZDA) in Test River (Anglija) še vedno velja za neprekosljivo … Edwin Hubble je nenadoma umrl 28. septembra 1953 let zaradi krvavitve v možganih.


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: