ВУЗ:
Составители:
Световой луч искривляется гравитационным полем. Общая теория относительности использует идеи неэвкли-
довой геометрии. Математический аппарат общей теории относительности очень сложен, и мы ограничились
лишь некоторыми общими замечаниями. В заключение отметим, что общая теория стала основополагающей в
современных космологических моделях Вселенной.
14. ВСЕЛЕННАЯ
В темную августовскую ночь, посмотрев на небо, мы увидим бесчисленное количество ярких и тусклых
звезд, разбросанных по всему небу. Картина, поражающая нас своей безмерностью и бескрайностью. Нам ка-
жется, что все эти многочисленные звезды находятся от нас на одинаковых расстояниях. В действительности
это не так. Истинное расстояние до некоторых небесных светил настолько велико, что мы не в состоянии его
представить. Звезды перемещаются, но мы этого не видим из-за огромности расстояний их от нас. Фотографии
звездного неба, сделанные в разные времена, показывают небольшие перемещения звезд.
Сравнительно просто определить расстояние до ближайших к нам небесных светил методом радиолока-
ции. Так, от Луны луч радара возвращается на Землю через 2,6 с, т.е. до Луны электромагнитная волна, послан-
ная радаром, добиралась 1,3 с. Так как электромагнитная волна распространяется со скоростью света (3
× 10
8
м/с), то расстояние до Луны легко определяется. Достаточно перемножить время движения сигнала до Луны на
скорость его распространения. Примерно получается, что расстояние от Земли до Луны равно 400 000 км. До
Солнца сигнал распространяется немногим более 8 мин, и расстояние от Земли до Солнца равняется примерно
150 000 000 км. Звезды от нас находятся на несравнимо больших расстояниях, и сигнал с радара достиг бы объ-
екта спустя несколько десятков лет. Можно в таком случае определять расстояния по яркости звезд. Если при-
нять гипотезу, что на одинаковых расстояниях от Земли звезды светятся одинаково ярко, то по яркости их све-
чения можно определять расстояния их до Земли. Так, если сравнить яркость Солнца и Сириуса, мы увидим,
что Солнце гораздо ярче светит, чем Сириус. Следовательно, Сириус значительно дальше отстоит от Земли,
чем Солнце. Известно, что если из двух одинаково ярких тел одно располагается на расстоянии в
n раз боль-
шем, чем другое, то интенсивность более близкого тела нам представляется в
n
2
большим. Сравнивая яркости
Сириуса и Солнца, мы находим, что интенсивность Солнца в 10
12
степени больше интенсивности Сириуса.
Следовательно, Сириус находится от нас на расстоянии в 10
6
дальше. Световой волне радара пришлось бы
пройти это расстояние за десть лет. Возможно ли другим методом измерить расстояние от Земли до Сириуса и
проверить справедливость нашей гипотезы, если результаты измерений по этим методам совпадут? Такой спо-
соб был найден. Расстояние от Земли до Сириуса измеряли по кажущемуся смещению звезды, если наблюдать
за ней из различных точек. Орбита Земли составляет в диаметре 300 миллионов километров. Если наблюдать за
Сириусом зимой, то эта точка наблюдения будет отстоять от летней точки наблюдения на 300 миллионов кило-
метров, а, следовательно, и звезда кажется смещенной на 300 миллионов километров. Измеряя угол, под кото-
рым виден диаметр земной орбиты со звезды, мы сможем определить расстояние до звезды. Такие измерения
были сделаны и расчеты совпали с измерениями расстояний до звезды по яркости их свечения. Прямыми изме-
рениями смещений звезд можно измерить наиболее яркие звезды, отстоящие от Земли на расстояния не более
50 световых лет. На больших расстояниях мы не сможем наблюдать смещения этих звезд. Но ученые научились
измерять расстояния до более далеких звезд некоторыми другими методами. Один из них основан на способно-
сти строго определенного класса звезд пульсировать совершенно правильным образом. Они не светятся одина-
ково ярко, а их свечение пульсирующее. Их яркость то усиливается, то ослабевает. Период их пульсаций нахо-
дится в определенной зависимости с силой света звезды. Измерить период пульсаций не составляет больших
трудностей, а измерив период, мы сможем определить силу света. Зная силу света звезды и ее видимый блеск,
мы сможем определить расстояние до нее. Такая методика измерения расстояний до звезд позволила опреде-
лить размеры нашей Галактики. Наша Галактика – это скопление звезд, разбросанных по всему небосводу. В
Галактику входят также газы и пыль. Небесные тела нашей Галактики распределены по небу неравномерно и
образуют диск, диаметром 10
5
световых лет и толщиной 10
4
световых лет. Солнце, Земля и другие планеты
солнечной системы, входящие в нашу Галактику – это лишь крупицы миллиардной колонии звезд нашей Га-
лактики. Используя мощные телескопы, ученые обнаружили множество других Галактик, скопления Галактик.
Одна из них, туманность Андромеды, представляла собой скопление слабо светящихся звезд в виде диска, как и
наша Галактика. Наша Галактика оказалась не единственной. Во Вселенной существует множество Галактик,
отстоящих от нашей на миллионы световых лет. Туманность Андромеды отстоит от нашей Галактики на рас-
стояние более чем 2 миллиона световых лет. В астрономии расстояние до небесных тел определяется световы-
ми годами. Это означает, что свет проходит расстояние от Земли до Андромеды за 2 миллиона лет. Кроме того,
мы увидим эту Галактику такой, какой она была 2 миллиона лет назад. Современная техника позволяет увидеть
Галактики, расположенных от нас на расстояниях порядка 10 миллиардов световых лет.
14.1. Расширяющаяся вселенная
Есть ли предел открытия новых Галактик? Оказалось, что такой предел есть. Современная наука говорит
нам о том, что мы не сможем бесконечно открывать новые Галактики. Оказалось, что небесные тела, в том чис-
ле и Галактики, движутся. Это было выяснено при изучении спектров, испускаемых далекими небесными объ-
ектами. Оказалось, что в их спектрах наблюдались темные линии. Эти темные линии возникают из-за поглоще-
ния газом, находящимся на поверхности небесного объекта. Это спектры поглощения. Спектры поглощения
наблюдаются и от отдельных Галактик. Но было удивительно, что эти линии в спектрах далеких Галактик были
смещены, причем смещены в область длинных волн, в красную область спектра. В физике известен эффект
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
