Закон Хаббла. Історія та суть наукового відкриття

ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Закон Хаббла. Історія та суть наукового відкриття

Найважливіші наукові відкриття

Довідник / Найважливіші наукові відкриття

"У 1744 році швейцарський астроном де Шезо і незалежно від нього в 1826 році Ольберс сформулювали наступний парадокс, - пише у своїй книзі Т. Редже, - який привів до кризи тодішніх наївних космологічних моделей. Уявімо, що простір навколо Землі нескінченний, незмінно і що воно рівномірно заповнене зірками, причому їх щільність в середньому постійна.За допомогою нескладних обчислень Шезо та Ольберс показали, що повна кількість світла, що посилається на Землю зірками, має бути нескінченною, через що нічне небо буде не чорним, а, м'яко кажучи, залито світлом, щоб позбавитися свого парадоксу, вони припустили існування в космосі великих блукаючих непрозорих туманностей, що затуляють найвіддаленіші зірки. як і зірки.

Отже, якщо справедливий космологічний принцип, то ми не можемо прийняти ідею Аристотеля про вічний і незмінний Всесвіт. Тут, як і у разі відносності, природа, схоже, віддає перевагу у своєму розвитку симетрії, а не уявній Арістотелевій досконалості».

Проте найсерйозніший удар непорушності Всесвіту завдано не теорією еволюції зірок, а результатами вимірювань швидкостей видалення галактик, отриманими великим американським астрономом Едвіном Хаблом.

Едвін Хаббл (1889-1953) народився в невеликому містечку Маршфілд у штаті Міссурі в сім'ї страхового агента Джона Пауела Хаббла та його дружини Віржинії Лі Джеймс. Астрономією Едвін зацікавився рано, мабуть, під впливом свого діда по матері, який збудував собі невеликий телескоп.

1906 року Едвін закінчив школу. Шістнадцятирічним юнаком Хаббл вступив до університету Чикаго, що входив тоді в першу десятку кращих навчальних закладів США. Там працював астроном Ф.Р. Мультон, автор відомої теорії походження Сонячної системи. Він вплинув на подальший вибір Хаббла.

Після закінчення університету Хаблу вдалося отримати стипендію Родса і на три роки виїхати до Англії для продовження освіти. Однак замість природничих наук йому довелося вивчати у Кембриджі юриспруденцію.

Влітку 1913 року Едвін повернувся на батьківщину, але юристом так і не став. Хаббл прагнув науки і повернувся до Чиказького університету, де на Єркській обсерваторії під керівництвом професора Фроста підготував дисертацію на ступінь доктора філософії. Його робота була статистичним дослідженням слабких спіральних туманностей у кількох ділянках піднебіння і особливої оригінальністю не відрізнялася. Але вже тоді Хаббл поділяв думку про те, що "спіралі - це зіркові системи на відстанях, які часто вимірюються мільйонами світлових років".

Саме тоді астрономії наближалося велика подія - обсерваторія Маунт-Вилсон, яку очолював чудовий організатор науки Д.Э. Хейл, готувалася до введення в дію найбільшого телескопа – стодюймового рефлектора (250-сантиметрового – прим. авт.). Запрошення працювати в обсерваторії серед інших отримав Хаббл. Однак навесні 1917 року, коли він закінчував свою дисертацію, США вступили до Першої світової війни. Молодий учений відхилив запрошення та записався добровольцем до армії. У складі Американського експедиційного корпусу майор Хаббл потрапив до Європи восени 1918 року, незадовго до закінчення війни, і в бойових діях взяти участь не встиг. Влітку 1919 року Хаббл демобілізувався і поспішив у Пасадену, щоб ухвалити запрошення Хейла.

На обсерваторії Хаббл почав вивчати туманності, зосередившись спочатку на об'єктах, що у смузі Чумацького Шляху.

У хрестоматії "Книга першоджерел з астрономії та астрофізики, 1900-1975" К. Ланга та О. Гінгерича (США), де відтворено найвидатніші дослідження за три чверті двадцятого століття, вміщено три роботи Хаббла, і перша з них - робота з класу туманності. Дві інші відносяться до встановлення природи цих туманностей та відкриття закону червоного усунення.

У 1923 році Хаббл приступив до спостережень туманності у сузір'ї Андромеди на шістдесяти та стодюймових рефлекторах. Вчений зробив висновок, що велика Туманність Андромеди справді інша зіркова система. Такі ж результати Хабл отримав і для туманності МОС 6822 і туманності в Трикутнику.

Хоча про відкриття Хаббла незабаром стало відомо ряду астрономів, офіційне повідомлення надійшло лише 1 січня 1925 року, коли на з'їзді Американського астрономічного товариства Г. Рессел зачитав доповідь Хаббла. Відомий астроном Д. Стеббінс писав, що доповідь Хаббла "в сто разів розширив обсяг матеріального світу і з певністю вирішив довгу суперечку про природу спіралей, довівши, що це гігантські сукупності зірок, майже порівняні за розмірами з нашою власною Галактикою". Тепер Всесвіт постав перед астрономами простором, заповненим зірковими островами – галактиками.

Вже одне встановлення істинної природи туманностей визначило місце Хаббла історія астрономії. Але на його частку випало і ще визначніше досягнення - відкриття закону червоного усунення.

Спектральні дослідження спіральних та еліптичних "туманностей" були розпочаті в 1912 році на основі таких міркувань1 якщо вони дійсно розташовані за межами нашої Галактики, то вони не беруть участь у її обертанні і тому їх променеві швидкості свідчать про рух Сонця. Очікувалося, що ці швидкості будуть близько 200–300 кілометрів на секунду, тобто відповідатимуть швидкості руху Сонця навколо центру Галактики.

Тим часом, за кількома винятками, променеві швидкості галактик виявилися набагато більшими: вони вимірювалися тисячами та десятками тисяч кілометрів на секунду.

У середині січня 1929 року в "Праці" Національної академії наук США Хаббл представив невелику замітку під назвою "Про зв'язок між відстанню та променевою швидкістю позагалактичних туманностей". На той час Хаббл вже мав можливість зіставити швидкість руху галактики з відстанню до неї для 36 об'єктів. Виявилося, що ці дві величини пов'язані умовою прямої пропорційності: швидкість дорівнює відстані, помноженій на постійну Хаббла.

Цей вираз отримав назву закону Хаббла. Чисельне значення постійної Хаббла вчений у 1929 році визначив у 500 км/(с х Мпк). Однак він помилився у встановленні відстаней до галактик. Після багаторазових виправлень та уточнень цих відстаней чисельне значення постійної Хаббла зараз приймається рівним 50 км/(с х Мпк).

На обсерваторії Маунт-Вілсон почалося визначення променевих швидкостей більш віддалених галактик. До 1936 М. Хьюмасон публікує дані для ста туманностей. Рекордну швидкість 42 000 кілометрів на секунду вдалося зареєструвати у члена далекого скупчення галактик у Великій Ведмедиці. Але це було межею можливостей стодюймового телескопа. Потрібні були потужніші інструменти.

"Можна підійти до питання про хаблівське розширення космосу, використовуючи більш звичні, інтуїтивні образи, - вважає Т.Редже. - Наприклад, уявімо собі солдатів, збудованих на якійсь площі з інтервалом 1 метр. Нехай потім подається команда розсунути за одну хвилину ряди так, щоб цей інтервал збільшився до 2 м. Яким би чином команда не виконувалася, відносна швидкість двох солдатів, що стояли поруч, дорівнюватиме 1 м/хв, а відносна швидкість двох солдатів, що стояли один від одного на відстані 100 метрів, буде 100 м/хв. , якщо врахувати, що відстань між ними збільшиться від 100 до 200 м. Таким чином, швидкість взаємного видалення пропорційна відстані.Зазначимо, що після розширення рядів залишається справедливим космологічний принцип: "галактики-солдати", як і раніше, розподілені рівномірно, і зберігаються ті ж самі пропорції між різними взаємними відстанями.

Єдиний недолік нашого порівняння полягає в тому, що на практиці один із солдатів весь час стоїть нерухомо в центрі площі, тоді як інші розбігаються зі швидкостями тим більшими, чим більше відстані від них до центру. У космосі немає верстових стовпів, щодо яких можна було б провести абсолютні вимірювання швидкості; такої можливості ми позбавлені теорією відносності: кожен може порівнювати свій рух тільки з рухом тих, що йдуть, і при цьому йому здаватиметься, що вони від нього тікають.

Ми бачимо таким чином, що закон Хаббла забезпечує незмінність космологічного принципу в усі часи, і це стверджує нас у думці, що як закон, так і сам принцип справді справедливі.

Іншим прикладом інтуїтивного образу може бути вибух бомби; у цьому випадку, чим швидше летить уламок, тим далі він відлетить. Через мить після самого вибуху бачимо, що уламки розподілені відповідно до законом Хаббла, тобто їх швидкості пропорційні відстаням до них. Тут, однак, порушується космологічний принцип, оскільки якщо ми відійдемо досить далеко від місця вибуху, то жодних уламків не побачимо. Таким чином підказаний найзнаменитіший у сучасній космології термін "великий вибух". Відповідно до цих уявлень, близько 20 млрд. років тому все речовина Всесвіту було зібрано в одній точці, з якої почалося стрімке розширення Всесвіту до сучасних розмірів.

Закон Хаббла майже відразу ж було визнано у науці. Значення відкриття Хаббла високо оцінив Ейнштейн. У січні 1931 року він писав: "Нові спостереження Хаббла і Хьюмасона щодо червоного усунення... роблять ймовірним припущення, що загальна структура Всесвіту не стаціонарна".

Відкриття Хаббла остаточно зруйнувало уявлення про статичний, непорушний Всесвіт, що існувало з часів Аристотеля. Нині закон Хаббла використовується визначення відстаней до далеких галактик і квазарів.

Автор: Самін Д.К.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Найважливіші наукові відкриття:

▪ Другий закон термодинаміки

▪ Основна теорема алгебри

▪ Географічні центри походження культурних рослин

Дивіться інші статті розділу Найважливіші наукові відкриття.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Запрацювала найбільша у світі плавуча вітроелектростанція Hywind Tampen 13.11.2022

Норвезька енергокомпанія Equinor, більш відома завдяки проектам у нафтогазовій індустрії, почала вводити в експлуатацію найбільшу у світі (за її даними) плавучу вітрову електростанцію, ще більше турбін почнуть працювати наприкінці поточного початку наступних років.

Перша турбіна у рамках проекту Hywind Tampen запрацювала у неділю. Хоча йдеться про відновлювані джерела енергії, вся видобута електрика використовуватиметься виключно для отримання нафти та газу з майданчиків у Північному морі.

Hywind Tampen розташований за 140 км від узбережжя Норвегії, сім турбін мають запрацювати до кінця 2022 року, встановлення ще чотирьох має закінчитися наступного року. Після повної реалізації проекту його потужність становитиме 88 МВт.

Окрім Equinor, у проекті беруть участь компанії Var Energi, INPEX Idemitsu, Petoro, Wintershall Dea та OMV. За наявними даними, Hywind Tampen забезпечить до 35% енергії для нафтогазових розробок Gullfaks та Snorre. Використання відновлюваної енергії дозволить знизити викид вуглецю при видобутку викопного палива. Втім, такий проект все одно викликає критику екоактивістів, оскільки вуглеводні в результаті роблять основний внесок у забруднення навколишнього середовища.

У 2017 році Equinor вже розпочала експлуатацію проекту Hywind Scotland - електростанції потужністю 30 МВт з п'яти турбін, яку в Equinor називають першою плавучою вітроелектростанцією у світі.

З того часу кількість подібних рішень значно зросла. Проекти від Шотландії до США та Китаю перебувають у різній стадії реалізації. Відомо, що тільки США мають намір довести загальний обсяг енергії, що поставляється плавучими вітроелектростанціями до 15 ГВт вже до 2035 року. До того ж, у країні планується знизити собівартість таких електростанцій більш ніж на 70%.

Інші цікаві новини:

▪ Програма самостійного ремонту Samsung Self-Repair для смартфонів та ноутбуків

▪ PocketBook 650

▪ Дверний замок LeTV X1 з 3D ідентифікатором обличчя

▪ Курячий бульйон проти гіпертонії

▪ Apple змінить телебачення

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Музиканту. Добірка статей

▪ стаття Штучні супутники землі. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Хто такі спекулянти? Детальна відповідь

▪ стаття Модернізація лобзика. Домашня майстерня

▪ стаття Маломощні зарядні пристрої. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Транзистори польові КП801 – КП840. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт