Номер 2, страница 280 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 8. Строение и эволюция Вселенной. Параграф 67. Структура Вселенной. Темы докладов - номер 2, страница 280.

Условие.

2. Расширяющаяся Вселенная.

Решение.

Решение

Концепция расширяющейся Вселенной является одним из фундаментальных положений современной космологии. Она утверждает, что расстояния между гравитационно несвязанными объектами (например, между далёкими галактиками) со временем увеличиваются. Это не означает, что галактики летят сквозь пространство от некоего центра, а скорее, что само пространство-время расширяется, увлекая за собой галактики.

1. Открытие и наблюдательные доказательства

Основным доказательством расширения Вселенной служит явление, известное как "красное смещение". В 1920-х годах американский астроном Эдвин Хаббл, изучая спектры света от далёких галактик, обнаружил, что линии в их спектрах смещены в красную (длинноволновую) сторону. Это явление аналогично эффекту Доплера для звука: когда источник звука удаляется, его частота кажется ниже. В космологии это смещение объясняется тем, что по мере того, как свет от далёкой галактики путешествует к нам, само пространство расширяется, "растягивая" световую волну и увеличивая её длину.

2. Закон Хаббла

Хаббл не только обнаружил красное смещение, но и установил важную закономерность, которая теперь носит его имя — закон Хаббла. Он гласит, что скорость, с которой галактика удаляется от нас ($\text{v}$), прямо пропорциональна расстоянию до неё ($\text{d}$). Математически это выражается формулой:

$v = H_0 d$

где $H_0$ — постоянная Хаббла, коэффициент пропорциональности, который характеризует темп расширения Вселенной в современную эпоху. Современные измерения дают значение $H_0$ примерно 67-74 (км/с)/Мпк (километров в секунду на мегапарсек). Это означает, что галактика, находящаяся на расстоянии 1 мегапарсек (около 3.26 миллиона световых лет), удаляется от нас со скоростью примерно 70 км/с.

3. Космологическая модель и Большой Взрыв

Наблюдаемое расширение Вселенной является краеугольным камнем теории Большого Взрыва. Если "прокрутить" процесс расширения назад во времени, мы придём к выводу, что в прошлом Вселенная была гораздо меньше, плотнее и горячее. Теория Большого Взрыва описывает эволюцию Вселенной из этого начального сверхплотного и горячего состояния примерно 13.8 миллиарда лет назад до её нынешнего вида. Важно понимать, что Большой Взрыв — это не взрыв в пространстве, а расширение самого пространства.

Аналогией расширения может служить поверхность надуваемого воздушного шарика, на которой нарисованы точки-галактики. По мере надувания шарика расстояние между всеми точками увеличивается, но сами точки не движутся по поверхности. Для любой точки кажется, что все остальные удаляются от неё, причём чем дальше точка, тем быстрее она удаляется.

4. Ускоренное расширение и тёмная энергия

До конца XX века считалось, что гравитационное притяжение всей материи во Вселенной должно замедлять её расширение. Однако в 1998 году наблюдения за сверхновыми типа Ia показали, что расширение Вселенной не замедляется, а, наоборот, ускоряется. Для объяснения этого явления была введена гипотетическая субстанция — тёмная энергия. Считается, что она обладает отрицательным давлением (антигравитацией) и составляет около 68% всей энергии-массы во Вселенной. Природа тёмной энергии остаётся одной из величайших загадок современной физики.

Ответ: Расширяющаяся Вселенная — это фундаментальная концепция космологии, подтверждённая наблюдениями красного смещения далёких галактик (закон Хаббла), которая описывает процесс увеличения метрических расстояний между объектами во Вселенной с течением времени. Это расширение началось с момента Большого Взрыва и в настоящее время происходит с ускорением, предположительно из-за действия тёмной энергии.