Номер 6, страница 257 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Вселенная. Параграф 65. Строение и масштабы Вселенной. Вопросы для самопроверки - номер 6, страница 257.

Условие.

6. Какие наблюдения указывают на расширение Вселенной?

Решение.

Решение

На расширение Вселенной указывает ряд фундаментальных астрономических наблюдений, которые легли в основу стандартной космологической модели. Основными из них являются:

Красное смещение далеких галактик и закон Хаббла

Самым прямым доказательством является наблюдение, сделанное Эдвином Хабблом в 1920-х годах. Он обнаружил, что свет от далеких галактик смещен в красную сторону спектра. Это явление, называемое красным смещением, объясняется эффектом Доплера: источники света (галактики) удаляются от нас. Важно, что величина этого смещения (а следовательно, и скорость удаления) прямо пропорциональна расстоянию до галактики. Эта зависимость известна как закон Хаббла:

$v = H_0 \cdot r$

где $\text{v}$ — скорость удаления галактики, $\text{r}$ — расстояние до нее, а $H_0$ — постоянная Хаббла. Это "разбегание" галактик указывает на то, что само пространство-время расширяется, увлекая их за собой.

Реликтовое излучение

Это космическое микроволновое фоновое излучение (Cosmic Microwave Background, CMB), которое равномерно заполняет все пространство. Оно было открыто в 1965 году и представляет собой "остывший свет" или "эхо" Большого взрыва. Согласно теории, ранняя Вселенная была чрезвычайно горячей и плотной. По мере расширения она остывала, и примерно через 380 000 лет после Большого взрыва стала достаточно холодной, чтобы свет смог свободно распространяться. Это первоначальное излучение мы и наблюдаем сегодня. Его существование и характеристики (температура около 2,7 К, высокая степень однородности) являются мощным подтверждением модели горячей расширяющейся Вселенной.

Распространенность легких химических элементов

Теория Большого взрыва, неотъемлемой частью которой является расширение, точно предсказывает соотношение легких элементов (водорода, гелия, лития), образовавшихся в первые несколько минут жизни Вселенной. Наблюдения за составом самых старых звезд и далеких газовых облаков показывают, что реальное содержание этих элементов в космосе полностью соответствует теоретическим расчетам. Это согласие является сильным аргументом в пользу того, что Вселенная прошла через горячую и плотную стадию с последующим расширением и остыванием.

Эволюция и крупномасштабная структура галактик

Наблюдения за далекими (а значит, более молодыми) галактиками показывают, что они отличаются от близких (старых) галактик. Они меньше по размеру, более неправильной формы и в них активнее идут процессы звездообразования. Это свидетельствует об эволюции Вселенной с течением времени, что согласуется с идеей расширения. Кроме того, распределение галактик во Вселенной образует гигантскую "космическую паутину" из скоплений и пустот. Такая структура могла сформироваться только в расширяющейся Вселенной под действием гравитации из первоначальных небольших неоднородностей плотности.

Ответ: Основными наблюдениями, указывающими на расширение Вселенной, являются: красное смещение далеких галактик (закон Хаббла), существование и свойства реликтового излучения, наблюдаемая распространенность легких химических элементов, а также эволюция галактик и крупномасштабная структура Вселенной.