Номер 3, страница 297 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. В чем заключается закон Хаббла?

Закон Хаббла (или закон всеобщего разбегания галактик) — это эмпирический закон, который гласит, что скорости удаления внегалактических объектов (таких как галактики) прямо пропорциональны расстояниям до них. Этот закон является одним из ключевых наблюдательных подтверждений теории расширяющейся Вселенной.

Словесная формулировка закона: скорость, с которой галактика удаляется от наблюдателя, прямо пропорциональна расстоянию до этой галактики.

Математически закон Хаббла выражается простой формулой:

$v = H_0 \cdot r$

где:

• $\text{v}$ — радиальная скорость удаления галактики (скорость, измеренная вдоль луча зрения), которая определяется по красному смещению в спектре галактики.

• $\text{r}$ — расстояние до галактики.

• $H_0$ — коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. Индекс «0» указывает, что это значение постоянной в современную космологическую эпоху, поскольку в прошлом темп расширения Вселенной был другим.

Значение постоянной Хаббла, согласно последним измерениям, находится в диапазоне примерно 67–74 км/с на мегапарсек ((км/с)/Мпк). Это означает, что галактика, находящаяся на расстоянии 1 мегапарсека (около 3,26 миллиона световых лет) от нас, удаляется со скоростью примерно 70 км/с. Галактика на расстоянии 10 Мпк будет удаляться со скоростью около 700 км/с, и так далее.

Важно понимать, что разбегание галактик — это не их движение сквозь пространство от некоего центра, а следствие расширения самого пространства-времени. Можно представить себе поверхность воздушного шарика, на которой нарисованы точки-галактики. По мере надувания шарика расстояние между всеми точками увеличивается, причём чем дальше точки друг от друга, тем быстрее растёт расстояние между ними.

Следствия и значение закона Хаббла:

1. Расширяющаяся Вселенная: Закон является прямым доказательством того, что наша Вселенная не статична, а постоянно расширяется.

2. Космологическое красное смещение: Наблюдательно скорости галактик определяются по смещению линий в их спектрах в красную (длинноволновую) сторону. Это явление, вызванное расширением пространства, называется космологическим красным смещением.

3. Основа модели Большого взрыва: Если экстраполировать расширение Вселенной назад во времени, мы приходим к выводу, что в прошлом Вселенная была гораздо меньше, плотнее и горячее. Это приводит к идее о Большом взрыве — начальном состоянии Вселенной.

4. Оценка возраста Вселенной: Величина, обратная постоянной Хаббла ($1/H_0$), называется хаббловским временем и даёт примерную оценку возраста Вселенной с момента Большого взрыва. Текущие оценки дают возраст около 13,8 миллиардов лет.

Ответ: Закон Хаббла заключается в том, что скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них ($v = H_0 \cdot r$). Этот закон является фундаментальным наблюдательным подтверждением теории расширяющейся Вселенной и модели Большого Взрыва, а постоянная Хаббла ($H_0$) характеризует темп этого расширения в современную эпоху.