Номер 4, страница 401 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

4. Сформулируйте закон Хаббла.

Закон Хаббла, также известный как закон всеобщего разбегания галактик, — это фундаментальный космологический закон, установленный американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году. Он описывает расширение Вселенной и является одним из ключевых наблюдательных подтверждений теории Большого взрыва.

Словесная формулировка
Закон Хаббла утверждает, что скорости, с которыми галактики удаляются друг от друга, прямо пропорциональны расстояниям между ними. Иными словами, чем дальше галактика находится от наблюдателя, тем с большей скоростью она от него удаляется. Это явление наблюдается как красное смещение в спектрах далёких галактик.

Математическая формулировка
Закон выражается простой линейной зависимостью:

$v = H \cdot r$

В этой формуле:
- $v$ — это скорость удаления галактики (или лучевая скорость), которая измеряется по эффекту Доплера (красному смещению $z$). Для скоростей, малых по сравнению со скоростью света ($c$), справедливо соотношение $v \approx z \cdot c$. Скорость обычно выражается в километрах в секунду (км/с).
- $r$ — это расстояние до галактики. В космологии его принято измерять в мегапарсеках (Мпк), где 1 Мпк ≈ 3,086×10¹⁹ км или примерно 3,26 миллиона световых лет.
- $H$ — это коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. Она характеризует темп расширения Вселенной в данный момент времени (поэтому её часто обозначают как $H_0$). Её единица измерения — (км/с)/Мпк.

Значение и смысл
Постоянная Хаббла не является фундаментальной константой, так как её значение меняется со временем по мере эволюции Вселенной. Современные измерения дают значение $H_0$ в диапазоне примерно от 67 до 74 (км/с)/Мпк. Это означает, что два объекта, разделённые расстоянием в 1 Мпк, будут удаляться друг от друга со скоростью около 70 км/с из-за расширения самого пространства.

Важно отметить, что закон Хаббла описывает не движение галактик в пространстве, а расширение самого пространства-времени, которое "уносит" галактики друг от друга. Величина, обратная постоянной Хаббла ($1/H$), называется хаббловским временем и даёт примерную оценку возраста Вселенной.

Ответ: Закон Хаббла гласит, что скорость удаления галактик ($v$) прямо пропорциональна расстоянию до них ($r$). Математически это выражается формулой $v = H \cdot r$, где $H$ — постоянная Хаббла, характеризующая темп расширения Вселенной.