Хабблдың заңы. Ньютон-Хаббл заңы қазақша

Хаббл Заңы (галактикалардың жаппай қозғалу заңы) — галактикалардың қызыл жылжуын және оларға дейінгі сызықтық түрде қашықтықты байланыстыратын эмпирикалық заң:

мұнда z-галактиканың қызыл ауысуы, D-оған дейінгі қашықтық, H0-тұрақты Хаббл деп аталатын пропорционал коэффициенті. Z аз мәні кезінде шамамен CZ=Vr теңдігі орындалады, мұнда VR-бақылаушының көру сәулесі бойындағы Галактика жылдамдығы, c-жарық жылдамдығы. Бұл жағдайда заң классикалық түрді қабылдайды:

Осы заңның көмегімен әлемнің Хаббловский жасын есептеуге болады:

Бұл жас Қазіргі уақытта ғаламның кеңеюінің тән уақыты болып табылады және 2 көбейткішіне дейінгі дәлдікпен Фридманның стандартты ғарыштық моделі бойынша есептелетін әлемнің жасына сәйкес келеді.

1913-1914 жылдары американдық Астронмен Весто Слайфер Андромеданың тұмандығы және аспан объектілерінің оннан астам қозғалысы үлкен жылдамдықпен Күн жүйесіне қатысты қозғалады (шамамен 1000 км/сек). Бұл олардың бәрі галактикадан тыс екенін білдіреді (бұрын көптеген астрономдар тұмандықтар біздің Галактикада қалыптасқан планеталық жүйелер болып табылады деп ойлады).

Тағы бір маңызды нәтиже: 3-тен басқа, слайд тұмандықтың зерттелген барлық Күн жүйесінен алынып тасталды. 1917-1922 жылдары Слайфер барлық дерлік алдын-ала тұмандықтардың жылдамдығы күннен алыс бағытталғанын растайтын қосымша мәліметтерді алды. Артур Эддингтон сол жылдары талқыланған жалпы салыстырмалылық теориясының космологиялық модельдерінің негізінде бұл факт жалпы табиғи заңды көрсетеді деп болжады: әлем кеңейеді, және бізден алыстан астрономиялық объект, соғұрлым оның салыстырмалы жылдамдығы жоғары.

Әлемнің кеңею үшін заңның түрі 1927 бельгиялық ғалым Жорж Леметромв 1927 галактикалар үшін эксперименталды орнатылды, кейін-Жұлдыздарға жақын галактикаларды рұқсат 100-дюймдік телескоптың көмегімен 1929 атақты Э. Хабблмен. Олардың арасында Цефеидтер «период-жарықтық» тәуелділігін пайдаланып, Хаббл оларға дейінгі қашықтықты өлшеген, сондай-ақ олардың радиалды жылдамдығын анықтауға мүмкіндік беретін галактиканың қызыл ығысуы болды.

Хабблмен алынған пропорционал коэффициенті мегапарсекке 500 км/с шамасында болды. Қазіргі заманғы мән мегапарске 73,8 ± 2,4 км/с құрайды. Мұндай елеулі айырмашылықты екі фактор қамтамасыз етеді: «кезең-жарықтық» тәуелді нуль-пункт түзетуінің болмауы (ол әлі ашылмаған) және Жергілікті галактикалар тобы үшін жалпы жылдамдыққа өз жылдамдықтарының елеулі үлесі.

Классикалық механика тұрғысынан Хаббл Заңын келесідей түсіндіруге болады. Бір кездері әлем үлкен жарылыстың нәтижесінде пайда болды. Жарылыс кезінде материяның әр түрлі бөлшектері (жарықшақтар) әр түрлі жылдамдықты алды. Олардың үлкен жылдамдыққа ие болғаны, тиісінше, қазіргі сәтте аз жылдамдыққа ие болғандарға қарағанда, одан әрі ұшып үлгерген. Егер сандық есеп жүргізілсе, онда қашықтықтың жылдамдыққа тәуелділігі сызықтық болады. Сонымен қатар, бұл тәуелділік кеңістіктің барлық нүктелері үшін бірдей, яғни ұшатын жарықшақтарды бақылау бойынша жарылыс нүктесін табуға болмайды: әрбір жарықшақтың көзқарасы бойынша, дәл сол орталықта. Алайда, мұндай көрнекілікке қарамастан, ғаламның кеңеюі классикалық механикамен емес, жалпы салыстырмалылық теориясымен сипатталуы тиіс.

Бірінші ескерту бақылау кезінде жарық галактикадан миллиондаған жыл өткенде байқап тұрғанына байланысты есепке алынады ма. Нәтижесінде, олар бізден алынып тасталғандықтан, қазіргі уақытта олар ары қарай тұруы тиіс. Сұрақ: екі қашықтықтың қайсысы үшін Хаббл тәуелділігі анықталды? Жауап: XX ғасырдың ортасына дейін бұл маңызды емес. Хаббл графигінен Хабблмен қарастырылған галактиканың ең үлкен жылдамдығы 1000 км/с дейін құрағанын көруге болады. Негізінде бұл үлкен жылдамдық, бірақ олардан жерге дейін жарық қозғалысы кезінде олар жалпы қашықтықтың аз ғана пайызына жылжып үлгерген.

Екінші ескерту ғаламның кеңеюі бос кеңістіктегі галактиканың жай ұшуы емес. Ол кеңістіктің динамикалық өзгеруінен тұрады. Бұл фактіні түсінбеушілік тіпті елеулі әдебиет авторларының қате қорытындысын жасауға мәжбүрлейді. Мысалы, галактикадан қашу жылдамдығы жарық жылдамдығынан аспауы тиіс, сондықтан ол байқалуы тиіс қашықтықтарда Хаббл Заңының ауытқулары да байқалуы тиіс. Бұл олай емес: жалпы салыстырмалылық теориясына сәйкес, жарықтан жылдамырақ өтетін галактиктер болуы және болуы керек.

Хаббл Заңының эксперименталды ашылуына дейін бірнеше жыл бұрын Александр Фридман Эйнштейн теңдеуінің теориялық шешімін бүкіл әлем үшін шығарды және нәтижесінде, егер заттың үлестірілуі орташа біркелкі болса, онда ол қысылуы немесе кеңейтілуі тиіс, және соңғы жағдайда қашу қашықтығы мен жылдамдығы арасындағы сызықтық заң байқалуы тиіс. Фридман шешімдерінің бұл ерекшелігі ашық Хабблмен бірден теңдестірілген.

Читайте также:  Азияның табиғат жағдайлары мен ресурстары

Осы (жалпы қабылданған) модельге сәйкес космологиялық қызыл ығысуды Доплер әсері ретінде түсіндіруге болмайды, өйткені осы әсердің формулалары бойынша бақыланатын z алынған жылдамдық галактиктер арасындағы космологиялық қашықтықты өзгерту мағынасында ешқандай жылдамдыққа сәйкес келмейді (тек жуық тең). Галактика қозғалмайды (пекулярлық өз жылдамдықтарын қоспағанда), ал кеңістік кеңейтіледі, бұл толқындық пакеттің кеңеюін тудырады. (Қараңыз) мақалада космологиялық қызыл жылжу). Арақатынас жақын, ал теңдік

мұнда — қазіргі кездегі қашықтық, дәл теңдік бар, яғни қызыл жылжу жақын галактиктер үшін жақын қашықтықпен сызықтық байланысты, ал оларды жою жылдамдығы дәл қашықтықпен сызықтық өседі. Осылайша, соңғы формулада V жылдамдығы Допплердің әсері бойынша есептелетін жылдамдыққа сәйкес келмейді.

Кеңею процесінде, егер ол біркелкі болса, Хабблдың тұрақты кемуі тиіс және «0» индексі оны белгілегенде Н0 шамасы қазіргі дәуірге жататынын көрсетеді. Тұрақты Хабблдың кері шамасы мұндай жағдайда кеңейтудің басталған сәтінен бастап өткен уақытқа, яғни әлемнің жасына тең болуы тиіс.

Н0 мәні галактиканың бақылаулары бойынша анықталады, оларға дейінгі қашықтықтары қызыл ығысусыз өлшенеді (ең алдымен, ашық жұлдыздар немесе цефеидтер бойынша). Н0 тәуелсіз бағаларының көпшілігі осы параметр үшін мегапарсекке 70-80 км/с мән береді. Қазіргі уақытта ең сенімді (модельдік тәуелді болса да) деп бағалан0= (73,8 ± 2,4) км/(с·Мпк) саналады.

Н0 бағалау проблемасы ғаламның кеңеюіне байланысты ғарыштық жылдамдықтан басқа, галактиканың әлі бірнеше жүз км/с құрауы мүмкін (галактиканың жаппай шоғырлану мүшелері үшін-1000 км/с астам) жеке (пекулярлы) жылдамдықтарға ие болуымен қиындайды. Бұл Хаббл Заңы нашар орындалмауына немесе 10-15 млн.с. жыл жақын қашықтықта орналасқан объектілер үшін мүлдем орындалмауына, яғни қашықтықтары қызыл ығысусыз ең сенімді анықталатын галактиктер үшін.

Хаббл Заңы Z > 1 шамасы сәйкес келетін өте үлкен қашықтықтағы галактикалар үшін де (миллиардтаған жылдар) нашар орындалады. Мұндай үлкен қызыл ығысуы бар объектілерге дейінгі арақашықтық бір мағынаны жоғалтады, өйткені әлемнің қабылданған моделіне және олар қай уақытта жатқызылғанына байланысты. Бұл жағдайда қашықтық өлшемі ретінде әдетте қызыл жылжу қолданылады.

Біздің заманымызда қара энергияның пайда болуы үшін айтылған бақылаулар Хабблдың сызықтық заңынан ауытқулар (байқалатын қызыл ығысудың қашықтықпен байланысы ретінде) табылды. Шамасы, біздің ғаламның үдеуімен кеңейетіні анықталды. Бұл факт Хаббл заңының күшін жоймайды, егер оны қазіргі уақыттың нақты сәтіндегі қашықтыққа тәуелділік деп түсінсе, яғни алыс нысандарды біз бұрын байқайтынымызды ескерсе.

habbl галактика геоид ауыстыру

2. «Геоид» дегеніміз не, оның сипаттамасы, формасы. Неге Жер дәл осындай нысаны бар?

Жердің физикалық фигурасы құрлықтар, теңіздер мен мұхиттар беттерімен шектелген. Зерттеу объектісі — жердің қатты қабығының фигурасы-құрлықтың беті,теңіздер мен мұхиттардың түбі. Жердің физикалық фигурасы күрделі формаға ие, сондықтан оны зерттеу үшін, сондай-ақ Геодезияның теориялық және қолданбалы міндеттерін шешу үшін салыстырудың қарапайым фигураларын енгізеді, олардың ішінде геоид маңызды орын алады.

Барлық жерде перпендикулярлы тіктеу сызықтары деңгейлік деп аталады. Жер айналасында сансыз көптеген деңгейлі беттер жасайды.

Кеңістіктің бір нүктесі арқылы тек бір деңгейлі бет өтеді. Механиканың тұрғысынан деңгейлік бет ауырлық күшінің тең әлеуетінің беті болып табылады және сұйық немесе тұтқыр айналмалы дененің тепе-теңдік фигурасы болып табылады.

Көптеген деңгейлі беттердің арасында Листингтің ұсынысы бойынша (1871ж.) бір басты беттерді бөледі. Алын героид аты шыққан. Геоидтің беті теңіздер мен мұхиттардың бетіне сәйкес келеді және құрлықтың астында ақылмен жалғасады. Ол биіктік есебінің басы арқылы өтеді және кейде есептеу беті деп аталады [ 5, www.ref.net.ua бұл-мақаланың бастамасы.

Читайте также:  Азияның саяси картасы мен аймақтары

Геоид беті әлі де зерттеу үшін өте қиын. Ол сфералық функциялар бойынша ыдырау деп аталатын шексіз қатармен сипатталады. Егер қатарда мүшелердің соңғы санын қалдырса, онда геоидтің жеке моделін аламыз. Геоидтің ең қарапайым үлгісі шар болып табылады, одан әрі-айналу эллипсоид, келесі модельдер қарапайым геометриялық интерпретацияға жатпайды. Сондықтан геоидтің кейбір салыстыру фигурасынан ауытқуын зерттейді, әдетте, бұл екі осьті эллипсоид болады.

Жер бетінің шынайы нысаны оның тегіс емес және үздіксіз өзгерісі шексіз күрделі. Әрбір уақыт мезеті үшін оны анықтау мүмкін емес, және қажет емес. Геодезистер «геоид» ұғымын енгізді-ғаламшарымыздың нақты бетін дәл көрсететін және сонымен бірге практикалық зерттеу үшін қол жетімді.

«Геоид» — бұл «жер тәрізді». Бұл әлемдік мұхиттың тыныш бетіне және оның әрбір нүктесінде тіктеу сызықтары қызмет ететін перпендикулярларға сәйкес келетін бет. Бұл бетті материктің астында жалғастырыңыз, барлық нүктелерде ол Деңгейлік, яғни тіктеу сызығына перпендикуляр, геоидтің толық бетін аламыз.

Геоид нысанын зерттеу жоғары Геодезияның басты міндетін құрайды. Бұл есеп екі бөліктен тұрады: геоидке ең жақын параметроэлипсоидтің анықталуы және эллипсоидке қатысты геоидтің жеке нүктелерінің орналасуы. Әрине, бұл міндеттерді шешуге гравиметристер де қатысады. Рас, гравиметриялық әдістер геоид өлшемін ғана емес, пішінін анықтауға мүмкіндік береді. Жер фигурасын зерттеу кезінде геодезиялық және гравиметриялық әдістердің үйлесімі қажет сондықтан.

Геоидтің теориялық нысанын келесідей ұсынуға болады. Жердің әрбір нүктесінде ауырлық күшінің әлеуеті бар-бұл күштің қарқындылығын сипаттайтын шама, «кернеулігі». Ауырлық күшінің потенциалын математикалық түрде сансыз көп қосындылар жиынтығы ретінде көрсетуге болады, олардың әрқайсысы гармоника деп аталады. Біз көп қосылыстарды алған сайын, дәлірек айтқанда, геоид нысанын анықтайтын ауырлық күшінің әлеуетін көрсетеміз.

Белгілі болғандай, жер — белсенді планета. Жер түзетін қабаттардың әртүрлі тығыздығы бар және тұрақты түрде геологиялық процестерге ұшырайды, қабаттардың тектоникалық қозғалыстары, континенттердің ығысуы, Инерция орталығының ығысуы( ең аз болса да), құймалар мен төгінділер сияқты құбылыстар, гидроферада және атмосферада болатын атмосфералық құбылыстар — барлық осы құбылыстар және оған қоса адамның араласуы жер бетінің кейбір учаскелерінде өзгерістер туғызады. Бұл жер геоидте тұрақты өзгерістер тудырады.

Егер жердің ортасынан оның бетіне дейінгі қашықтық тұрақты (жылына ең жоғары шыңдарда 1-2 см төмендеу немесе жоғарылау байқалса), ал жер ішіндегі ресурстардың саны дерлік өзгермейді және басқа әсерлерді елеместен, жер бетіндегі гравитацияда болмашы айырмашылықтардың басты себебі жер бетіндегі массадағы өзгерістер болып табылады деп оңай айтуға болады. Мұздардың еруі кейбір жерлерде салмақты азайтады, ал бөгеттер-басқа жерлерде ұлғаяды,бұл құбылыстардың барлығы жер бетіндегі гравитацияның айырмашылықтарында маңызды рөл атқарады. Осы мәліметтерге сүйене отырып, гравитациялық өлшеулердің көмегімен ғалымдар масса қайда және қалай өзгеретінін анықтай алады. Себебі масса орын өзгергенде, сол аймақта гравитацияда өзгерістер байқалады.

Гравитациялық өлшеу көмегімен массадағы аздаған өзгерістерді анықтауға болады. Жер бетіндегі бір дене орнының өзгеруі осы саладағы гравитацияның өзгеруін білдіреді. Нәтижесінде, гравитациялық өлшеулер геоидада өзгерістерді түсіну үшін пайдаланылатын деректердің ең маңызды көзі болып табылады, сонымен қатар, қандай құбылыстар осы өзгерістердің себебі болып табылады. Жер бетінде бір орыннан екінші орынға немесе басқа сөзбен айтқанда, жердің қай учаскесінде салмағы ұлғайған немесе азайған масса орындарын анықтау үшін жер серіктердің көмегімен гравитацияны өлшеу әдісі қолданылады. Гравитациядағы өзгерістерді анықтау және бақылау үшін қолданылатын жаңа спутниктік технологиялар — бұл goce Еуропалық ғарыш агенттігінің спутнигі және NASA GRACE спутнигі. GOCE өз орбитасының айналасында ұшу кезінде жердің гравитациялық өрісін дәл қадағалау жоспарланған. Градиометр құрылғысымен жіберілетін сигналдардың көмегімен тартылу күші күшті немесе әлсіз жерлерден ұшып өтіп, спутник гравитация айырмашылықтарын анықтайды. Ал GRACE спутниктері-бір-бірінен 220 м қашықтықта және жерден 500 км биіктікте орналасқан егіздер-серіктері. Микротолқынды сигналдардың көмегімен жерсеріктер өзара қашықтықты адам шашының енінен жүз есе аз өзгерісті анықтай алатын дәлдікпен өлшейді. Сонымен қатар, жер бетіндегі нүктелер мен олардың арасындағы қашықтықты бірдей өлшейді. Осы өлшемдерді пайдалана отырып, гравитациялардағы айырмашылықты есептеуге болады. GRACE спутниктік деректері қазіргі гравитацияны анықтау жүйелерімен салыстырғанда 1000 есе артық дәлдікті ұсынады. Осы жаңа спутниктердің артықшылықтарын пайдаланғысы келетін ғалымдар көптеген жұмыстар жүргізіп, геоидада өзгерістерге әкеліп соқтырған көптеген қызықты құбылыстарды анықтай алды және осы құбылыстардың себептерін анықтады.

Читайте также:  Жер бетіндегі құрғақ ауаның құрамы туралы

2004 жылы Суматра аралында болған Рихтер бойынша 9 балл күші бар жер сілкінісінің нәтижесінде пайда болған теңіз бетіндегі үлкен толқындар жағалауда биіктігі 6 метрге жуық тік шығыңқы шығыңқы шығыңқы шығыңының пайда болуына себеп болды. GOCE спутнигінің мәліметтері бойынша, бұл аудандағы жер бетіндегі Инерция орталығының ығысуы геоидтің 18 мм-ге ығысуы туындады.

Полярлық мұздықтардың массасындағы өзгерістер де геоидтағы өзгерістерге әсер етеді. GRACE спутниктерінен алынған мәліметтерге сәйкес, Гренландия мен Антарктиктер күткендегіден әлдеқайда жылдам ериді. Еріген мұздар әлемдік мұхит деңгейін 0-ге арттырады. Жыл сайын 41 мм, ал мұздың еруі нәтижесінде пайда болатын судың ауырлығы жер нысанының өзгеруіне себеп болады.

GRACE спутнигінің гравитациялық деректері негізінде алынған қызықты мәліметтердің бірі-бұл әлемдегі ең үлкен бөгет Қытайдағы үш шатқалы, ол жер бетіндегі гравитацияның өзгеруіне себеп болды. Бөгет корпусының құрылысы бойынша жұмыстар аяқталғаннан кейін су қоймасында 39.3 миллиард м3 су болады, ал су тереңдігі 175 метрге жетеді. Су деңгейінің артуымен 1,5 миллиард адам өз үйлерін тастап кетуге мәжбүр болады. Су бөгетінің аяқталған бөліктерінде жиналған үлкен жүктеме осы жерде гравитация көлемін арттырғаны анықталды. Сондықтан Жер нысаны немесе геоид құрылымы осы орынға Су жүктемесінің салдарынан өзгерді.

Ғалымдар мұндай ғимараттардың құрылысы және басқа да араласулардың әсерінен жер нысаны неғұрлым дөңгелек түрге ие екенін анықтады. Бұған мұздық кезеңнің аяқталуымен байқалатын мұздықтардың жер қыртысына, әсіресе полюстерде жүктемесінің әлсіреуі себеп болды деп болжануда. Сондай-ақ, дөңгелектеу себебі өз бағытын өзгертетін және экваторға көбірек бағытталатын мұхиттық ағыстар да болуы мүмкін деп болжанады. Мұхиттық ағындар еріген мұздықтардың суларын экваторға жылжытады, бұл экватор ауданында жүктеменің ұлғаюына себеп болады. Полюстердегі Масса азаяды, ал экваторда ұлғаяды,бұл жер түріндегі өзгерістерге ықпал етеді.

Көптеген ғалымдар жер түріндегі көптеген өзгерістер климаттық өзгерістердің әсерінен болады деп ойлайды. Өкінішке орай, климаттың өзгеруі жөніндегі үкіметаралық сарапшылар тобының алты жылдық жұмысы туралы баяндамада адамдардың 90% — ға жаһандық жылынуға жауапты екенін атап өткен жөн. Осы құбылыстардың салдарынан қарт жердің геоидты құрылымы күн сайын дөңгелектенеді. Дөңгелектеу салдарынан жер радиусы жыл сайын 0,4−0,8 мм11 ұлғаяды. Өзгерістерге әсер етуі мүмкін құбылыстар ғалымдардың тұрақты бақылауында болады. Ғалымдарға сәйкес, массаның ығысуы нәтижесінде болып жатқан геоидтағы өзгерістер Жер динамикасында маңызды рөл атқарады. Сондықтан гравитация өзгерістерімен анықталатын массалардың ығысуы өз осінің айналасындағы Жердің айналу жылдамдығының бәсеңдеуінің себебі болып табылады. Жердің айналу жылдамдығын өзгерту салдарынан күндізгі сағаттық белдеуді өзгерту болуы мүмкін. Осының барлығын ескере отырып, болашақта 24 сағаттық күндізгі белдеу айналудың баяулауына параллель ұзартылуы мүмкін.

Әдебиеттер тізімі

1. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. қазіргі заманғы жаратылыстану Концепциялары. — М., 2004.

2. Дубиищева Т. Я. қазіргі заманғы жаратылыстану Концепциялары. — М., 2003.

3. Қазіргі жаратылыстану концепциялары. / Под ред. В. Н. Лавриенко, В. П. Ратникова. М.: ЮНИТИ, 1997.

4. Хокинг С. Үлкен жарылыстан қара тесікке дейін. — М.: Мир, 1990.

5. Шаткин Г. А. Наша планета — Земля // Ғылым және өмір. -1999. -№ 5.

6. Уикипедия Материалдары. Еркін энциклопедия:

Оставить комментарий