Сучасні уявлення про великомасштабну структуру Всесвіту
НАЦІОНАЛЬНИЙ
ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ
М.
П. ДРАГОМАНОВА
ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНИЙ
ІНСТИТУТ
Кафедра
експериментальної і теоретичної фізики та астрономії
Курсова
робота
Сучасні
уявлення про великомасштабну структуру Всесвіту
Виконала: студентка
52 АФІ групи
Дика Оксана
Олександрівна Науковий керівник: старший викладач
Ващенко Олена
Петрівна
Київ
2015
ВСТУП
Однією з найзагадковіших на сьогоднішній день
наук є астрономія. У ній, як ні в якій іншій скільки питань, на які ми не
можемо, але пробуємо знайти відповіді. Одним з таких глобальних питань - це
питання про виникнення и розподілення різних форм матерії нашого Всесвіту. Коли
з моменту Великого Вибуху протоматерія почала формуватися у зорі, галактики,
які ми можемо спостерігати сьогодні?
Численні вісники світів приносять нам цінні
відомості про Всесвіт. Але ця інформація була б просто набором різних фактів,
якби людина не уміла аналізувати їх, знаходити можливі зв’язки між ними,
розкривати закономірності, які ними управляють, якби людина не володіла
можливістю мислити. Саме розум людини дозволив їй створити ті чудові прилади та
інструменти, за допомогою яких отримуються та розшифровуються майже всі
сигнали, вісті Всесвіту.
Мало того, далеко не всі явища в оточуючому нас
світі можливо безпосередньо спостерігати. І далеко не кожна подія, яку ми
спостерігаємо у Всесвіті, безпосередньо випливає з чогось іншого, відомого для
нас. У такому випадку на допомогу досліднику приходить навчальна теорія. Вона
дозволяє розкривати залежності між різними явищами та процесами, досліджувати
такі здачі, які не можливо вирішити за допомогою самих спостережень та вимірів.
Мета роботи полягає у розробці методичних
підходів при вивченні зоряної та позагалактичної астрономії у вищих навчальних
закладах.
Об ̓ єкт дослідження: великомасштабна
структура Всесвіту.
Предмет дослідження: вивчення космології в курсі
астрономії.
Завдання роботи:
ввести поняття Всесвіту, розглянути його будову;
розглянути теорію Великого Вибуху;
розглянути, у чому полягає парадокс Ольберса,
парадокс Зеєлігера;
закон Хаббла, стала Хаббла;
моделі Всесвіту: теорія де Сітера, Всесвіт
Ламетра, Всесвіт Мілна, Всесвіт Фрідмана, Всесвіт Ейнштейна- де Сітера, модель
«гарячого Всесвіту»
розробити практичне заняття з теми :
«Великомасштабна структура Всесвіту»
РОЗДІЛ І. Сучасні уявлення про великомасштабну
структуру Всесвіту
Короткий опис будови Всесвіту
За багато століть свого розвитку астрономія
зібрала колосальний фактичний матеріал, який дозволяє скласти деякі уявлення
про будову оточуючого нас світу. Спостереженням з Землі доступно велика
кількість різних об́ єктів. Займана ними область простору називається
Метагалактикою. Близькі об́єкти - Сонце, Місяць, планети, як правило,
виявляються і найяскравішими на нашому небі. Разом з роєм твердих малих
частинок, розрідженим газом і потоками елементарних частинок вони утворюють
нашу Сонячну систему. Сонце знаходиться в її центрі. Сила його тяжіння визначає
рух всіх інших тіл по різним орбітам. Площини цих орбіт близькі до деякої
спільної площини, а самі орбіти часто не дуже відрізняються від колових.
Сонце - головне джерело енергії в нашій
планетній системі і тут же зосереджена майже вся її маса. Речовина у Всесвіті
також сконцентрована у подібних до Сонця газових самосвітних тілах - зорях. У
них постійно проходить один із найважливіших процесів природи - утворення
різних хімічних елементів в результаті термоядерних реакцій. Ці реакції -
важливе джерело енергії зір. В результаті, завдяки процесам на зорях наш світ
володіє набором атомів усіх відомих хімічних елементів.
Зорі у Всесвіті володіють тенденцією утворювати
системи різних масштабів. Важливою частиною цієї ієрархії є великі системи
сотень мільярдів зір, які називаються галактиками. Частина речовини, можливо
навіть, значна, відводиться на розріджену зону, яка заповнює простір між зорями
і галактиками.
Майже всі об́ єкти, які можна спостерігати
неозброєним оком, належать нашій зоряній системі - Галактиці. Решта галактик
доступні тільки телескопам. Вони, так як і зорі, утворюють більш обширі системи
- скупчення галактик, які мають сотні і тисячі членів. Скупчення галактик -
найбільші об́ єкти у Всесвіті. У ще більшому масштабі помітна тенденція
скупчення галактик розміщуватися вздовж границь великих комірок, подібних
бджолиним сотам. В межах галактик речовина розподілена вкрай неоднорідним
способом. Зорі - дуже компактні об́ єкти, а середня відстань між ними в
десятки мільйонів разів перевищують їхні розміри. У межах скупчення галактик, у
яких відстань між окремими частинами спів розмірні з їхніми розмірами, речовина
розподілена значно більш рівномірно. Ще більш рівномірно, ймовірно, розподілена
речовина у масштабах всієї Метагалактики. В астрономії досліджується як це
розподілення речовини впливає на спільні властивості простору - часу нашого
світу.
Сучасні методи астрономії дозволяють вивчати
Всесвіт на великих відстанях, масштаби яких важко навіть уявити. Від найбільш
віддалених об́ єктів світло, яке розповсюджується зі швидкістю 300 000
км/с, йде до нас десятки мільярдів років, що виявляється спів розмірним з віком
більшості об́ єктів у Всесвіті. Звідси випливає що спостерігаючи деякі
галактики, ми можемо ніби заглянути в далеке минуле Всесвіту и скласти собі
визначене представлення про її еволюцію. На рис.1 зображено порядок деяких об́
єктів Всесвіту, масштаби яких утворюють геометричну прогресію: кожен наступний
квадрат відповідає збільшенню лінійних розмірів об́ єктів приблизно у 1000
разів.
Почнемо з масштабу в 500 тис. км. У «вікно»
такого розміру можна побачити найбільш знайому систему двох тіл - Землю та її
супутник Місяць. Змінивши масштаб у 10 разів, отримаємо відстань в мільйони
кілометрів.
У таке «вікно» можна побачити Сонце та ряд
цікавих утворень в його атмосфері. Ще у 10 разів більше «вікно» дозволить
спостерігати Сонце разом з далеко розповсюдженою його короною (рис. 1а).
Квадрат зі стороною у 100 млн км охвачує Сонце разом з найближчою до нього
планетою - Меркурієм. Орбіта Венери трошки не поміщається в ньому. Квадрат зі
стороною в мільярд кілометрів (рис. 1 б) охвачує орбіти всіх планет до Марса та
багатьох малих планет - астероїдів.
Рис.1. Просторові масштаби Всесвіту. Сторона
квадрату а порядку млн. км, а кожного наступного - у 1 000 разів більше.
Змінивши масштаб ще у 10 разів, наблизимося до
границь Сонячної системи і досягнемо орбіт Нептуна та системи Плутон - Харон.
Відстані між зорями настільки великі, що тільки при масштабах в сотні
трильйонів кілометрів ми зможемо охватити Сонце разом з найближчими до нього
зорями, включаючи систему α Центавра.
Далі не зручно користуватися кілометрами. Масштаб 1013 км майже відповідає
світловому року, тобто шляху, який проходить світло за один рік, а приблизно
три світлових роки утворюють важливу в астрономії одиницю довжини - парсек.
Відстань до найближчої зорі в системі α Центавра
складає 1,3 пк. Масштаб в один світловий рік спів розмірний з газовою
туманністю, яка виникла навколо зорі (рис. 1 в), а відстань в сотні і тисячі
світлових років відповідає скупченням зір і великим газопиловим туманностям, з
яких ці зорі, як правило, виникають (рис. 1 г). Далі квадрат зі стороною в
тисячі і мільйони парсеків, поступово переходимо до найважливіших структурних
одиниць Всесвіту - галактикам (рис. 1 д), групам і скупченням галактик (рис. 1
е)
Місцева група галактик - сукупність галактик, до
якої належить наша Галактика.
Розміри: радіус приблизно 3 млн. світлових
років. Інші групи галактик віддаленні на відстані вдвоє чи втроє більші.
До неї належать:
туманнсть Андромеди (найбільша з групи),
(відстань 2,3 млн. св. років), (ядро m=4m).
М33 (Спіраль в трикутнику) (спіральна галактика,
третя за роміром, друга - Мол. шлях) (m=6m)
Молочний шляг
Велика Магеланова Хмара (поблизу нашої
Галактики), (170 тис св років).
Мала Магеланова Хмара (210 тис. св. рокв)
Інші галактики (еліптичні і неправильні
галактики, а також деяка кількість карликових сферичнихгалактик, що нагадують
ізольовані шарові сукупчення). Ці карликові галактики такі малі, що на ві
станнях, більших за відстань до Андромеди, виявити їх дуже складно. Тому
загальна кількість їх невідома. Чотирі невеликих еліптичні галактики (NGC 221,
205, 185 і 147) є супутниками галактики М31, а Маггеланові хмари і різні
карликові галактики - супутники нашої Галактики. Таким чином місцева група не
має центрального згущення, а складається з двух підгруп, сконцентрованих
навколо двох найбільш масивних її представників Андромеда і Молочний шлях.
Скупчення Галактик - група галактик, зв¢язаних
взаємним гравітаційним тяжінням. Просторовий розподіл галактик нерівномірний:
вони мають тенденцію збиратися при відстанях порядку мільйонів світлових років.
Скупчення галактик мають багато форм.
Сферичні, симетричні, неправильні, можуть мати
декілька галактик, можуть мати тисячі галактик, можуть мати концентрацію до
центра, а можуть і не мати, регулярні скупчення очевидно складаються тільки з
еліптичних галактик, тоді як неправильні скупчення складаються з різних типів
галактик, скупчення, що мають багато зір називають багатими (надскупчення).
Надскупчення галактик (рис 2)
Місцеве надскупчення галактик з центром в скупченні галактик в Діві,
(50 -60 млн св років)
яке містить:
місцеву групу,
розташовану на його периферії.
Місцеве
надскупчення галактик має розмір більше ста мільйонів світлових років. Вперше
гіпотезу по існування запропонував Г де Вокулером в 1956 р.
Налічує понад 2000 галактик. Займає
місце 120 квадратних градусів.
Космологічні моделі Всесвіту
Формування великомасштабної структури Всесвіту є
центральною проблемою сучасної космології. До її елементів відносять галактики,
скупчення та надскупчення галактик, порожнини в їх розподілі, хмари
нейтрального водню в міжгалактичному середовищі, збурення густини, швидкості та
метрики-простору часу в епоху космологічної рекомбінації, які зумовлюють
флуктуації температури реліктового випромінювання. Характеристиками
великомасштабної структури є просторові (дво- і триточкові) кореляційні функції
галактик, їх пекулярні швидкості, функція мас та рентгенівської світності
скупчень галактик, розподіли об’єктів за червоними зміщеннями. Їхні значення
залежать від спектра потужності скалярних збурень густини речовини на лінійній
стадії розвитку, який називають початковим спектром збурень. Його форма (
залежність амплітуди від масштабу) на великих масштабах (більших за масштаб
горизонту частинки на момент рекомбінації) збігається з формою первісного
спектра, який згенерований у ранню епоху внаслідок квантових флуктуацій метрики
простру-часу. На менших масштабах - залежить від точних значень параметрів
космологічної моделі та співвідношень густин компонентів речовини й енергії,
які заповнюють Всесвіт.
Спостережувані властивості Всесвіту вказують на
те, що на ранній стадії
(10-43
10-10 cек) він пройшов принаймні через одну короткочасну епоху експотенційного
розширення - інфляційну стадію. Такі моделі називають інфляційними
космологічними моделями.
Всесвіт Ламетра
Модель Всесвіту, яка починається з великого
вибуху, потім статична фаза і наступне нескінченно довге розширення. Модель
названа по імені Дж. Ламетра (1894-1966), який опублікував цю роботу в 1927
році. Він перший запропонував розглядати процес розширення Всесвіту від стану
“первинного атома”, в той час, коли як Ейнштейн все ще був прибічником теорії
статичного Всесвіту.
Модель Великого Вибуху
Гамов та його аспірант Ральф Алфер побудували
нову, реалістичнішу версію цієї моделі. Всесвіт Леметра народилася з вибуху
гіпотетичного «первинного атома», котрий вочевидь переходив рамки уявлень
фізиків про природу мікросвіту. Відсотковий склад розподілу хімічних елементів
у Всесвіті з урахуванням леметровскої моделі (вперше цю працю 1942 року виконав
Чандрасекар) явно суперечив реальності.
У основі
цієї
теорії
лежить
припущення,
що
фізично
Всесвіт
утворилася
внаслідок
гігантського
вибуху
приблизно
15-20 мільярдів
років
тому,
коли
вся
речовина
і
енергія
сучасного
Всесвіту
була
сконцентрована
навколо
одного
згустку
з
щільністю
понад
1025г/смЗ
і
температурою
понад
1016 К.
Модель
Великого
Вибуху
було
запропоновано
в
1948г.
нашим
співвітчизником
Г.А.Гамовим.
Величезний радіаційний тиск всередині згустку
призвів до надзвичайно швидкого його розширенню - до Великого Вибуху. Складові
частини цього згустку тепер утворюють далекі галактики. Ми бачимо їх нині
такими, якими вони були приблизно 10-14 млрд. років тому назад. Отже,
розширення Всесвіту виявляється природним наслідком теорії Великого Вибуху.
Дуже важливим є становлення структурної
організації Всесвіту впродовж трьох хвилин, коли температура знижувалася до 109
К. Саме тоді відбувався процес первинного нуклеосинтезу - освіту ядер водню і
гелію з низькою добавкою ядер дейтерію і літію. Тоді сформувалася дуже щільна
плазма, що складалася з ядер водню, гелію (з добавкою ядер дейтерію і літію),
електронів і фотонів. Позитивно заряджені частки (ядра водню, гелію та інших.)
і негативно заряджені (електрон) обмінювалися між собою фотонами, яким у
щільній плазмі було неможливо пролетіти досить далеко, тому вони були
поглиненими чи відхиленими зарядженими частинками. Пробіг фотона від одного
акта розсіювання до іншого був дуже незначним; тобто можна говорити про стан
термодинамічної рівноваги первинної плазми і первинного випромінювання. У цей
час Всесвіт являв собою гарячу швидко дедалі ширшу (отже, поступово охолоджену)
непрозорий «вогневу кулю».
Принаймні охолодження цієї вогняної кулі до
температури близько 4000К (коли вік Всесвіту становив близько 400 тис. років, а
розмір в 1000 разів менша сучасного) електрони сповільнилися до швидкості, що
дозволило ядрам водню і гелію захоплювати їх й утворити електрично нейтральні
атоми. Цей процес називається рекомбинацією протонів і нейтронів. Плазма з
іонізованої перетворилася на суміш нейтральних атомів водню і гелію. У ній
зникли перепони на шляху руху фотонів, які перестали взаємодіяти з речовиною й
одержали можливість вільного пересування у Всесвіті. Коли вік Всесвіту був 1
млн. років, випромінювання відокремилося від плазми. Всесвіт став цілком
прозорим для випромінювання.
З теорії Гамова слід було уявити, що це фотони,
які звільнилися після рекомбінації протонів і нейтронів, куди зникли й
збереглися донині. Але в міру розширення Всесвіту їх температура знижувалася
назад пропорційно розмірам Всесвіту. На цей час вона має становити близько 3К.
Ці фотони повинні рівномірно заповнювати весь простір і створювати особливий
космічний фон електромагнітного випромінювання. Їх кількість в одиниці об’єму
висока: приблизно 400-500 фотонів в м3. Адже це випромінювання не генерується
космічними тілами сучасного Всесвіту, а збереглося.
Реліктове випромінювання
У 1965 році А. Пензіас і Р. Вілсон (США)
зареєстрували космічне випромінювання, інтенсивність якого не залежала від
напрямку і яке не можна було приписати відомим радіоджерелам. Це зареєстроване
реліктове випромінювання є доказом того, що Всесвіт був гарячим. Температура
реліктового випромінювання становить 2,7 К.
Згідно з теорією гарячого Всесвіту,
просторово-часові властивості останнього надзвичайно точно описує одна із трьох
моделей Фрідмана - відкрита, замкнута або плоска. За будь-якої умови Всесвіт
повинен був народитися в сингулярному стані з нескінченно великими густиною і
температурою на момент Великого Вибуху. Коли відбувалося подальше розширення,
температура Всесвіту знижувалася й поступово досягла сучасного значення 2,7 К.
Маючи ряд незаперечних достоїнств, теорія
гарячого Всесвіту, проте, з деяких поглядів є недостатньо задовільною. Так,
зокрема, вона не дає відповіді на питання: чому доступна для спостережень
частина Всесвіту однорідна; звідки в цьому однорідному світі з'явилися первинні
неоднорідності, необхідні для утворення галактик; чому різні ділянки Всесвіту,
що сформувалися незалежно одна від однієї, у наш час мають практично однаковий
вигляд.
Нині особливої популярності набули теорія Калуци-Клейна
і теорія суперструктур, згідно з якими простір-час Всесвіту спочатку мав
розмірність d > 4, але в деяких напрямках простір нібито стиснувся в тонку
трубку. Тому макроскопічні тіла не можуть рухатися в цих напрямках і
простір-час видається чотиривимірним. Від того, скількох змін зазнало стиснення
і як саме воно відбулося, залежить і ефективна розмірність простору Всесвіту та
властивості елементарних частинок у ньому.
Перший прорив у цій спокійній класичній космології
було зроблено у XVIII столітті. У 1744 році астроном Р. Шезо висловив сумнів у
просторовій нескінченності Всесвіту. Якщо припустити, стверджував Р. Шезо, що в
нескінченному Всесвіті існує безліч зірок і вони розподілені в просторі
рівномірно, то тоді в будь-якому напрямку погляд земного спостерігача неодмінно
натикався б на яку-небудь зірку. Легко підрахувати, що небосхил, суцільно
всіяний зірками, мав би таку яскравість, що навіть Сонце на його тлі виглядало
6, як чорна пляма! Незалежно від Шезо в 1823 році до таких же висновків прийшов
німецький астроном Ф. Ольберс. Це парадоксальне твердження дістало в астрономії
назву фотометричного парадоксу Шезо-Ольберса.
В 1826 році німецький астроном Генріх Ольберс
(1758 - 1840) звернув увагу на той факт, що при нескінченному віці Всесвіту,
більш-менш однорідно заповненої зорями, небо повинно бути залите світлом, тому
що кожен промінь зору від спостерігача, в кінцевому рахунку, натикається на
зорю. Парадокс в тому, що не дивлячись на це небо вночі темне.
Ольберс пояснив це явище поглинанням світла у
міжзоряному просторі в силу того що простір частково заповнений речовиною, яка
поглинає світло, наприклад міжзоряними пиловими хмарами. Але з появою першого
закону термодинаміки це пояснення стало неправильним, тому що поглинаючи
світло, міжзоряна речовина безперервно нагрівалася б, і сама почала би
випромінювати світло.
Остаточно парадокс Ольберса вдалося вирішити у
ХХ ст. тепер відомо, що Всесвіт має свій вік. Якщо, як вважається, Великий
Вибух стався близько 15 мільярдів років тому, то астрономи можуть спостерігати
об’єкти на відстані не більшій ніж 15 мільярдів світлових років. Тому число зір
на нічному небі хоча і велике, але не по кожному напрямі ми бачимо зорю. Крім
того, ми знаємо що зорі з часом «помирають» і перестають випромінювати світло.
Парадокс Зеєлігера
Наприкінці
XIX століття
німецький
астроном
К.
Зеєлігер
звернув
увагу
і
на
інший
парадокс,
що
неминуче
випливає
з
уявлень
про
нескінченний
Всесвіт
із
рівномірно
розподіленими
в
ньому
небесними
тілами:
сила
тяжіння,
що
діє
з
боку
всіх
тіл
Всесвіту
на
дане
тіло,
є
нескінченно
великою.
При
цьому відносні швидкості небесних тіл теж могли бути нескінченно великими. Так
як нічого подібного не спостерігається, то К. Зеєлігер зробив висновок, що
кількість небесних тіл обмежена, а Всесвіт не є нескінченним.
Парадокси Зеєлігера й Ш підірвали впевненість у
нескінченності Всесвіту. Ці космічні парадокси залишалися без відповіді до
двадцятих років ХХ століття, коли на зміну класичній космології прийшла
гіпотеза про скінченний Всесвіт, який розширюється. Цю гіпотезу в 1917 році
висунув Альберт Ейнштейн.
Закон Хаббла. Стала Хаббла
всесвіт парадокс ольберс
закон хаббл
Космологічний закон, який характеризує
розширення Всесвіту, відомий саме як закон Хаббла. Він допомагає під час оцінки
часу обчислення Всесвіту. Обрахунки проводяться з урахуванням коефіцієнта
пропорційності, який називається сталою Хаббла. За допомогою залежності
«період- світність», Хаббл виміряв відстань до деяких цефеїди. Ще він помітив
червоні зміщення їх галактик, що дозволило знайти радіальні швидкості. Ці
експерименти бул провелені у 1929 році.
Величина коефіцієнта пропорційності, якого він
вивів, складала приблизно 500 км/сек на 1 Мпк. Цей недолік пояснюється тим, що
Хаббл не врахував пправки на поглинання, яка в його час ще не була відкрита.
Плюс до цього, не були прийняті до уваги власні швидкості галактик, разом зі
швидкістю, яка спільна для загальної групи галактик. Також варто враховувати що
під «розширенням Всесвіту» розуміється не простий розліт галактик у просторі.
Ця величина, що входить до складу закону Хаббла,
яка показує значення відстані до об’єкта, який знаходиться за межами нашої
галактики та швидкості, та і віддалення. Використовуючи сталу Хаббла можна визначити,
що галактика, відстань до якої 10 Мпк, віддаляється зі швидкістю 700 км/с.
Перше, що зробив Хаббл, - розрахував відстань до
цефеїд околицях туманності Андромеди, отже, й аж до туманності: 900 000
світлових років (точніше інтерв'ю, розраховане сьогодні відстань до галактики
Андромеди (а її тепер називають) становить 2,3 мільйона світлових років. -
прим. автора) - тобто туманність перебуває далеко поза Чумацького Шляху - нашої
галактики. Проспостерігавши цю та інші туманності, Хаббл дійшов базовому
висновку про структуру Всесвіту: вона з набору величезних зоряних скупчень -
галактик. Саме які й видаються в небі далекими туманними «хмарами», оскільки
окремих зірок настільки величезному видаленні ми розглянути просто ні можемо.
Одного цього відкриття, взагалі-то, вистачило б Хабблу для всесвітнього
визнання його заслуг перед наукою.
Вчений, проте, цим обмежився, і підгледів одне
важливе аспект у даних, який астрономи стежили і колись, але інтерпретувати
важко було. Як-от: що спостерігається довжина спектральних світлових хвиль,
випромінюваних атомами віддалених галактик, трохи нижче довжини спектральних
хвиль, випромінюваних тими самими атомами за умов земних лабораторій. Тобто
спектрі випромінювання сусідніх галактик квант світла, випромінюваний атомом
при стрибку електрона з орбіти на орбіту, зміщений за частотою у бік червоною
частини спектра проти аналогічним квантом зіпсований настільки ж атомом Землі.
Хаббл взяв він сміливість інтерпретувати це спостереження як вияв ефекту
Доплера, що СРСР розвалився, що це спостережувані сусідні галактики видаляються
від Землі, тому що в практично всіх галактичних об'єктів поза Чумацького Шляху
спостерігається саме червоне спектральне усунення, пропорційне швидкості їх
видалення.
Найголовніше, Хабблу вдалося зіставити
результати своїх вимірів відстаней до сусідніх галактик (за спостереженнями
змінних цефеїд) з вимірами швидкостей їх видалення (по червоному зміщення).
Хаббл з'ясував, що далі ми перебуває галактика, то з більшою швидкістю вона
видаляється. Цю саму явище центронапрямленого «розбігання» видимої Всесвіту з
наростаючою швидкістю у міру віддалення від локальної точки спостереження та
одержало назву закону Хаббла. Математиго він формулюється досить легко:
де v - швидкість видалення галактики ми,r -
відстань досяжна, а H - так звана стала Хаббла. Остання визначається
експериментально, і сьогодні оцінюється як рівна приблизно 70км/(с·Мпк)
(кілометрів на секунду на мегапарсек; 1Мпк приблизно дорівнює 3,3 мільйонам
світлових років). І це означає, що галактика, віддалена ми на відстань
10мегапарсек, втікає ми зі швидкістю 700 км/с, галактика, віддалена на 100Мпк,
- зі швидкістю 7000 км/с, тощо. буд. І, хоча спочаткуХаббл прийшов до цього
закону по результатом спостереження всього кілька найближчих до нас галактик,
жодна з багатьох відкритих відтоді нових, дедалі більше віддалених від
Чумацького Шляху галактик видимої Всесвіту з-під дії цього закону не випадає.
Отже, головне і - начебто - неймовірний висновок
закону Хаббла: Всесвіт розширюється! Мені цей спосіб найнаочніше
представляється так:, Галактики розбігаються за однією простої причини:
розширюється сама тканину світового простору. Усі спостерігачі (і ми із Вами не
виняток) вважають для себе які у центрі Всесвіту. Найліпше це сформулював
мислитель 15 століття Микола Кузанский: «Будь-яка точка є центр безмежної
Всесвіту».
Проте закон Хаббла підказує нас і ще щось про
природу Всесвіту - і це «щось» є просто-таки екстраординарної. У Всесвіту був
початок у часі. І це дуже нескладне умовивід: досить взяти й подумки
«прокрутити тому» умовну кінокартину спостережуваного нами розширення Всесвіту
- і ми дійдемо до точки, коли все речовина світобудови стискалося в щільний
клубо кротоматерии, укладений у зовсім невеличкому у порівнянні з теперішніми
масштабами Всесвіту обсязі. Ставлення до Всесвіту, яка зверх плотного згустку
надгарячої речовини і відтоді розширення іостивающей, одержало назву теорії
Великого Вибуху, і більше вдалою космологічної моделі походження і еволюції
Всесвіту сьогодні немає. Закон Хаббла, до речі, допомагає також оцінити вік
Всесвіту (звісно, дуже спрощено і близько). Припустимо, що це галактики від
початку віддалялися ми з тією ж швидкістю v, яку ми бачимо сьогодні. Нехай -
час, що минув від почала їх розльоту. Це буде вік Всесвіту, й він
співвідношеннями:
де H - стала Хаббла. Отже, вимірявши швидкості
видалення зовнішніх галактик і експериментально визначивши М, ми цим отримуємо
й оцінку часу, протягом якого галактики розбігаються. Це і передбачене час
існування Всесвіту. Постарайтеся запам'ятати: із найбільш останніми оцінками,
вік нашого Всесвіту становить близько 15 мільярдів років, плюс-мінус кілька
мільярдів років. (Порівняйте: вік Землі становить 4,5 мільярдів років, а життя
в ній зародилася близько чотирьох мільярдів років тому )
Теорія де
Сітера
Ця нереалістична
гіпотеза
мала,
тим
щонайменше,
історично
важливого
значення,
що
у
ній
вперше
висувалася
ідея
про
розширення,
а
чи
не
статичної
Всесвіту.
[6]
Відсутність речовини було, звісно, слабким
місцем моделі де Ситтера. Але була в неї родовищ і одне істотне гідність.
Відповідно до теорії деСиттера, що далі погляд земного спостерігача проникав у
простір, то повільніша мали йому здаватися що відбуваються там процеси. Варто
було ж здійснити подорож «у ці віддалені області ліні і неквапливості» на
космічний корабель, як у міру нашого наближення ми побачили б поступове
пожвавлення часоплину. І моменту нашого прибуття життя вирувало там у
звичайному темпі. Це можна було витлумачити, як пророцтво майбутнього червоного
усунення. На жаль, у роки цього хто б звернув увагу.
В Всесвіті не існує ні речовини ні випромінення.
Ця нереалістична гіпотеза мала важливе значення, оскільки в ній вперше
висувалась теорія Всесвіту, що розширюється.
Всесвіт Мілна
Модель розширення Всесвіту без використання
загальної теорії відносності, запропонована в 1948 році Едвардом Мілном.
Всесвіт розширюється, ізотропний і однорідний, не містить речовини. Має
негативну кривизну і не замкнутий.
Всесвіт Фрідмана
Модель Всесвіту, яка може колапсувати всередину
себе. У 1922 р. радянський математик А.А. Фрідман, аналізуючи рівняння
загальної теорії відносності Ейнштейна, дійшов висновку, що Всесвіт
неспроможний перебувати у стаціонарному стані - він повинен переважно або
розширюватися, або пульсувати. Спочатку цю роботу (1922 і 1924 рр.) повністю
проігноровано, але згодом неї звернули увагу у зв'язку з моделлю Всесвіту
Леметра. Всесвіт Фрідмана можливо замкнутий, якщо щільність речовини у ньому
досить велика, щоб зупинити розширення. Це призвело до пошуку так званої маси,
які бракує. Надалі висновки Фрідмана отримали підтвердження у астрономічних
спостереженнях, які виявили в спектрах галактик так зване червоний зсув
спектральних ліній, що відповідає взаємному видалення цих зоряних систем.
Всесвіт Ейнштейна - де Сітера
Найпростіша із
сучасних
космологічних
моделей,
у
якій
Всесвіт
має
нульовий
тиск,
нульову
кривизну
(тобто.
пласку
геометрію)
і
безмежну
протяжність,
та
її
розширення
необмежена
у
просторі
та
у
часі.
Запропонована
в 1932 р., ця модель є приватною випадком (за нульової кривизні) більш
загальній всесвіту Фрідмана
Сама простіша з існуючих теорій розвитку
Всесвіту. В ній Всесвіт має нульовий тиск, нульову кривизну (евклідова
геометрія). Запрпонована в 1932 році.
Всесвіт ієрархічний
Модель, в якій аналогічні процеси об¢єднання
ідуть на всіх рівнях: зорі утворюють галактики, галактики утворюють скупчення
ті в свою чергу утворюють надскупчення. Сучасні дані говорять про те, що об¢єднання
галактик реалізуються в масштабі порядку 150 млн св років. В більшому масштабі
Всесвіт е більш-менш однорідний..
Всесвіт, що роздувається
Клас моделей Великого вибуху, у яких на ранній
стадії еволюції є період прискореного розширення Всесвіту. При таких умовах
вивільнилось би велика кількість енергії, що містилась до цього в вакуумі
простору-часу. На протязі деякого часу горизонт Всесвіту розширювався б зі
швидкістю, що набагато перевищує швидкість світла. Ця теорія здатна пояснити
існування Всесвіту, який розширюється і його однорідність.
Модель “гарячого всесвіту”
Існує проблема прихованої маси, яка в свою чергу
може бути або холодною або гарячою. За допомогою комп¢ютерного
моделювання встановлено, що холодна темна матерія не могла утворити існуючу
кількість неоднорідностей (зорі, галактики, скупчення, надскупчення). Якщо
припустити що на ранніх стадіях розвитку всесвіту (до настання рівноваги між
випроміненням і речовиною) мала місце темна гаряча матерія, то кількість
неоднорідностей повинна була би бути набагато більша. Отже жодне з припущень
(гарячої і холодної темної матерії) не має логічного підтвердження.
Інфляційна модель Всесвіту
У сучасній космології поряд з гіпотезою Великого
вибуху обґрунтовується інфляційна модель Всесвіту, в якій розглядається ідея
творіння Всесвіту. Ця ідея має складне обґрунтування і пов'язана з квантовою
космологією. У даній моделі описується еволюція Всесвіту, починаючи з моменту
10 с після початку розширення.
Відповідно до інфляційної гіпотезою космічна
еволюція в ранньому Всесвіті проходить ряд етапів.
Початок Всесвіту визначається як стан квантової
супергравітації з радіусом Всесвіту в 10 см (розмір атома 10) Основні події в
ранньому Всесвіті розігрувалися за нікчемно малий проміжок часу від 10 с до 10
с.
У стадії інфляції створювалося сам простір і час
Всесвіту. Весь цей початковий період у Всесвіті не було ні речовини, ні
випромінювання. Потім стан помилкового вакууму розпалося, вивільнити енергію
пішла на народження важких частинок і античастинок, які, проанігілірували, дали
потужний спалах випромінювання (світла), освітившись космос. Так відбувся
перехід від інфляційної стадії до фотонів.
Етап відділення речовини від випромінювання: що
залишився після анігіляції речовина стала прозорим для випромінювання, контакт
між речовиною і випромінюванням пропав.
В подальшому розвиток Всесвіту йшло в напрямку
від максимально простого однорідного стану до створення дедалі більш складних
структур - атомів, галактик, зірок, планет, синтезу важких елементів в надрах
зірок, в тому числі і необхідних для створення життя, виникнення життя і
людини.
РОЗДІЛ ІІ. Методичні розробки до викладання
теми: «Сучасні уявлення про великомасштабну структуру Всесвіту»
Практичне заняття
Великомасштабна структура Всесвіту
Мета: навчитися використовувати спостереження
червоних зміщень разом з їхніми координатами на небі для отримання тривимірної
карти
найближчої області неба. Зрозуміти як матерія
розташована у Всесвіті на великих масштабах. Оцінити деякі специфічні труднощі,
що виникають при побудові та інтерпретації великомасштабної просторової карти
Всесвіту.
Завдання
Знайти галактики в окремій області неба згідно
списка, складеного попередниками.
Отримати спектри цих галактик, використовуючи модельні
телескопи та спектрометри.
Виділити головні риси спектрів галактики.
Виміряти довжини хвиль головних спектральних
ліній спектра галактики.
Обчислити червоні зміщення z та радіальні
швидкості галактик.
Нанести радіальні швидкості і положення на
клиновидній діаграмі для створення тривимірної карти околиць нашої Галактики.
Інтерпретувати розподіл галактик, який
відображено на діаграмі, як прояв великомасштабної структури.
Знайти та оцінити типові розміри
великомасштабних структур - надскупчень та пустот.
Деякі терміни, знання яких обов׳ÿçêîâå
Àíãñòðåì
Àáñîëþòíà
âåëè÷èíà
Âèäèìà âåëè÷èíà
Ãàëàêòèêà
Äîâæèíà
õâèë³
Äîïëåð³âñüêèé
çñóâ
Åë³ïòè÷í³
ãàëàêòèêè
Êëèíîâèäíà
ä³àãðàìà
Ë³í³¿ ïîãëèíàííÿ
̳ñöåâà
ãðóïà
Ìåãàïàðñåê
Ìîäóëü â³äñòàí³
Íåïðàâèëüí³
ãàëàêòèêè
Ïàðñåê
Ðàä³àëüíà
øâèäê³ñòü
Ñïåêòð
Ñïåêòðîìåòð
Ñêóï÷åííÿ
Coma
Ñêóï÷åííÿ
ãàëàêòèê
Ñï³ââ³äíîøåííÿ
Õàááëà
Ñï³ðàëüíà
ãàëàêòèêà
Ñòàëà Õàááëà
Ñóïåðñêóï÷åííÿ
Ñõèëåííÿ
Ïðÿìå ï³äíåñåííÿ
Ôîòîí
Öåôå¿äè
×åðâîíå
çì³ùåííÿ, Z ²² K,
Ca ²² H
Âåëèêîìàñøòàáíèé
ðîçïîä³ë ìàòåð³¿
Ïîáóäîâà
êàðòè Âñåñâ³òó
íåëåãêà çàäà÷à,
àëå çðîçóì³òè,
÷îìó öå âàæêî,
íàñïðàâä³ äîñèòü
ïðîñòî. Äîñèòü
âàæêî âèçíà÷èòè
ôîðìó òà ïðîòÿæí³ñòü
ë³ñó, ÿêùî âè ñòî¿òå
âñåðåäèí³ íüîãî.
Äåðåâà íàâêîëî,
êóäè íå ãëÿíü,
àëå íàñê³ëüêè
äîâãî âîíè òÿãíóòüñÿ?
Äå ìåæà ë³ñó, ÿêùî
âîíà âçàãàë³
º? ² ùî çà ë³ñ? ×è
â³í âèãëÿäຠïîñàäæåíèì
âèïàäêîâî òà
ð³âíîì³ðíî, ÷è
ìîæå â íüîìó çóñòð³÷àþòüñÿ
ãàëÿâèíè òà çàðîñë³?
Íàçåìíèé ñïîñòåð³ãà÷
ìîæå çíàéòè â³äïîâ³ä³
íà ö³ ïèòàííÿ,
ìàíäðóþ÷è ë³ñîì,
îçáðî¿âøèñü
êîìïàñîì òà
GPS ïðèéìà÷åì, ³ íàíîñÿ÷è
íà êàðòó âñå, ùî
çóñòð³íåòüñÿ
ïî äîðîç³ íà ëèñòîê
ìàñøòàáíîãî
ïàïåðó. Àëå óÿâ³ìî
ñîá³ çíà÷íî ñêëàäí³øó
çàäà÷ó: ñïîñòåð³ãà÷
ïðèâ”ÿçàíèé äî
äåðåâà ³ íå ìîæå
â³ä³éòè â³ä ñâîãî
ì³ñöÿ. Ç òàêîþ
æ ïðîáëåìîþ ñòèêàºòüñÿ
íàçåìíèé ñïîñòåð³ãà÷
êîëè ìîâà éäå
ïðî îãëÿä Âñåñâ³òó.
Ìè ìóñèìî ðîáèòè
îãëÿä (ãàëàêòèê,
çâè÷àéíî, à íå
äåðåâ), ç îêðåìî¿
òî÷êè, - íàøî¿
Ñîíÿ÷íî¿ ñèñòåìè,
- ðîçòàøîâàíî¿
äåñü íà 2/3 øëÿõó
â³ä öåíòðà Ãàëàêòèêè
äî ¿¿ êðàþ.
Äâ³ ç òðüîõ
íåîáõ³äíèõ äëÿ
öüîãî êîîðäèíàò
ñïðàâä³ äóæå ëåãêî
îòðèìàòè. Öå êóòîâ³
íåáåñí³ êîîðäèíàòè,
ïðÿìå ï³äíåñåííÿ
òà ñõèëåííÿ, ùî
çðàçó ïîêàçóþòü
íàì ó ÿêîìó ì³ñö³
íåáåñíî¿ ñôåðè
ðîçòàøîâàíà
ãàëàêòèêà. Íà
ïðîòÿç³ ðîê³â,
âèâ÷àþ÷è àñòðîôîòîãðàô³¿,
àñòðîíîìè ñêëàëè
âåëèê³ êàòàëîãè,
ùî ì³ñòÿòü êîîðäèíàòè
ñîòåíü òèñÿ÷
ãàëàêòèê. Âîíè
òàêîæ çíàéøëè,
ùî â ìåæàõ, äîñòóïíèõ
äëÿ íàøèõ òåëåñêîï³â,
ìîæíà çíàéòè
ñîòí³ ì³ëüÿðä³â
ãàëàêòèê.
Îäíàê, öüîãî
ìàëî. Äâ³ íåáåñí³
êîîðäèíàòè âêàçóþòü
íàì ëèøå íàïðÿì
íà ãàëàêòèêó.
Òðåòÿ êîîðäèíàòà,
- â³äñòàíü, - òàê
íåîáõ³äíà äëÿ
ñêëàäàííÿ íàä³éíî¿
ïðîñòîðîâî¿ êàðòè,
íà æàëü çíàõîäèòüñÿ
äóæå íåïðîñòî.
Ìàë³, ñëàáê³ ãàëàêòèêè,
ðîçòàøîâàí³
áëèçüêî, âèãëÿäàþòü
òàê ñàìî, ÿê âåëèê³
³ ÿñêðàâ³, àëå äàëåê³.
Çà âèíÿòêîì íàéáëèæ÷èõ
ãàëàêòèê, ìè íå
ðîçð³çíÿºìî â
ãàëàêòèêàõ îêðåìèõ
ç³ðîê, ÿê³ ìîæíà
áóëî á âèêîðèñòàòè
äëÿ çíàõîäæåííÿ
â³äñòàíåé. ßê
æå íàä³éíî çíàõîäèòè
â³äñòàí³ äî ãàëàêòèê?
Ðîçâ”ÿçîê
ö³º¿ ïðîáëåìè
ïîëÿãຠâ âèêîðèñòàíí³
ðîçøèðåííÿ Âñåñâ³òó
ùîá îòðèìàòè
â³äñòàíü. ϳä ðîçøèðåííÿì
Âñåñâ³òó ìè ðîçó쳺ìî,
ùî ç ÷àñîì â³äñòàí³
ì³æ îêðåìèìè
ãàëàêòèêàìè
çðîñòàþòü. Áóäü-ÿêèé
ñïîñòåð³ãà÷
íà áóäü-ÿê³é ãàëàêòèö³
áóäå áà÷èòè òåæ:
âñ³ ãàëàêòèêè
ðîçá³ãàþòüñÿ,
³ ÷èì äàë³ âîíè,
òèì øâèäøå âò³êàþòü.
Çðîñòàííÿ
øâèäêîñò³ ðîçá³ãàííÿ
ãàëàêòèê ç â³äñòàííþ
âïåðøå áóëî ïîì³÷åíî
àñòðîíîìîì Åäâ³íîì
Õàááëîì â 1920 ðîö³,
ÿêèé âèì³ðÿâ â³äñòàí³
äî íàéáëèæ÷èõ
ãàëàêòèê âèõîäÿ÷è
ç ÿñêðàâîñò³
öåôå¿ä, ÿê³ â³í
çíàéøîâ ó íèõ.
³í çíàéøîâ øâèäêîñò³
(ðàä³àëüí³ øâèäêîñò³),
âèì³ðÿâøè äîâæèíè
õâèëü ë³í³é ïîãëèíàííÿ
ó ñïåêòðàõ öåôå¿ä.
Çàâäÿêè åôåêòó
Äîïëåðà, äîâæèíè
ë³í³é ïîãëèíàííÿ
âèÿâëÿþòüñÿ òèì
á³ëüøèìè (çì³ùåíèìè
ó ÷åðâîíó ä³ëÿíêó
ñïåêòðà), ÷èì øâèäøå
ðóõàºòüñÿ ãàëàêòèêà.
Ñï³ââ³äíîøåííÿ
Õàááëà äຠíàì
êëþ÷ äî âèçíà÷åííÿ
òðåòüî¿ êîîðäèíàòè.
Îñê³ëüêè â³äñòàíü
äî ãàëàêòèêè
ïðîïîðö³éíà çì³ùåííþ
õâèëü ó íàïðÿìêó
÷åðâîíîãî ê³íöÿ
ñïåêòðà, ìè ìîæåìî
ïðîñòî îòðèìàòè
ñïåêòð, çíàéòè
çñóâ ë³í³¿ ³ âèêîðèñòàòè
éîãî ÿê ì³ðó â³äñòàí³.
Òàêèì ÷èíîì
ìîæíà áóäóâàòè
òðüîõâèì³ðí³
ãðàô³êè ó êîîðäèíàòàõ:
ïðÿìå ï³äíåñåííÿ,
ñõèëåííÿ, â³äñòàíü.
Áóäåìî ñïîä³âàòèñÿ,
ùî òàêèé ãðàô³ê
ïîêàæå âñ³ îñíîâí³
âåëèêîìàñøòàáí³
ñòðóêòóðè Âñåñâ³òó.
Çâè÷àéíî,
ò³ëüêè îòðèìàâøè
ñïåêòðè âåëèêî¿
ê³ëüêîñò³ ãàëàêòèê,
ìîæíà ïîáóäóâàòè
êîíòóðè ñâ³òó.
Ñïî÷àòêó, çâè÷àéíî,
öå áóâ äóæå òðèâàëèé
ïðîöåñ. Õàááë
äåêîëè åêñïîíóâàâ
ïëàñòèíêó íà
ïðîòÿç³ ê³ëüêîõ
ãîäèí ò³ëüêè
ùîá îòðèìàòè
ñïåêòð îäí³º¿
ãàëàêòèêè. Àëå
óæå â 80-õ ðîêàõ ìåòîäè
ñïåêòðîñêîﳿ
çðîáèëè ìîæëèâèì
îòðèìàííÿ ñïåêòð³â
íå çà ãîäèíè,
à çà õâèëèíè
³ ê³ëüêà ãðóï àñòðîíîì³â
ïî÷àëè ñòâîðåííÿ
îãëÿä³â ãàëàêòèê.
Îäíîþ ç íàéâàæëèâ³øèõ
ñåðåä öèõ ï³îíåðñüêèõ
ðîá³ò áóëà ðîáîòà
Äæ.Õóêðè òà Ì.Ãåëëåð
ç Ãàðâàðäñüêîãî
öåíòðó àñòðîô³çè÷íèõ
äîñë³äæåíü ó Êåìáð³äæ³.
Öåé ñïåêòðàëüíèé
îãëÿä ì³ñòèòü
³íôîðìàö³þ ïðî
âñ³ ÿñêðàâ³ ãàëàêòèêè
â îáìåæåí³é îáëàñò³
ïðîñòîðó â íàïðÿì³
ñóç³ð”ÿ Âîëîññÿ
Âåðîí³êè.
Êàðòè, ÿê³
ìîæíà îòðèìàòè
íà îñíîâ³ îãëÿä³â
ãàëàêòèê, ïîêàçóþòü,
ùî ãàëàêòèêè
ðîçì³ùåí³ ó ïðîñòîð³
äàëåêî íå ð³âíîì³ðíî,
íàâïàêè, âîíè
êîíöåíòðóþòüñÿ
â âåëèêèõ ëèñòàõ,
ñêóï÷åííÿõ, ðîçä³ëåíèõ
ïóñòîòàìè â ÿêèõ
ãàëàêòèê ìàëî,
àáî íåìຠçîâñ³ì.
Îäèí ç òàêèõ âåëè÷åçíèõ
ëèñò³â, “Âåëèêà
ñò³íà”, î÷åâèäíî,
ïðîõîäèòü ÷åðåç
âåñü îãëÿä.
Íàâ³òü ñó÷àñí³
ìåòîäè, ùî äîçâîëÿþòü
ïðàöþâàòè ç òèñÿ÷àìè
ãàëàêòèê, âèìàãàþòü
äëÿ öüîãî äîñèòü
áàãàòî ÷àñó
³ òîìó ðîáîòà
ùå äóæå äàëåêà
â³ä çàâåðøåííÿ.
Ò³ëüêè íåâåëèêà
÷àñòèíà, (áëèçüêî
10-4) âñüîãî âèäèìîãî
Âñåñâ³òó óæå
êàðòîãðàôîâàíà.
Îïèñàííÿ âåëèêîìàñøòàáíî¿
ñòðóêòóðè Âñåñâ³òó
çà òàêîþ ìàëåñåíüêîþ
âèá³ðêîþ íàãàäóº
ñïðîáó îïèñàòè
íàøó ïëàíåòó
çà êàðòîþ îäíîãî
îñòðîâà. Îäíàê,
äåÿê³ îñíîâí³
âèñíîâêè âæå
ìîæíà çðîáèòè.
 íàø³é ðîáîò³
âè àíàë³çóâàòèìåòå
òó æ ä³ëÿíêó íåáà,
ùî ïîêðèâàºòüñÿ
Ãàðâàðäñüêèì
îãëÿäîì. ʳëüê³ñòü
ãàëàêòèê â êàòàëîç³,
îäíàê, çìåíøåíà,
à óïðàâë³ííÿ ³íñòðóìåíòîì
ñïðîùåíå, àëå
ãîëîâí³ ïðîöåñè
òàê³ æ, ÿêèìè êîðèñòóþòüñÿ
çàðàç ïðè äåòàëüíîìó
äîñë³äæåíí³ òîíêî¿
ñòðóêòóðè Âñåñâ³òó.
Çàãàëüíà
ìåòîäèêà
Ïðîãðàìà
äëÿ ëàáîðàòîðíî¿
ðîáîòè íàäàº
âàì ìîæëèâ³ñòü
óïðàâë³ííÿ îäíèì
ç òðüîõ îïòè÷íèõ
òåëåñêîï³â, êîæåí
ç ÿêèõ îáëàäíàíèé
òåëåêàìåðîþ (ùîá
áà÷èòè îáëàñòü
íåáà, íà ÿêó íàïðàâëåíî
òåëåñêîï), òà åëåêòðîííèì
ñïåêòðîìåòðîì
äëÿ îòðèìàííÿ
ñïåêòðà ñâ³òëà,
ç³áðàíîãî òåëåñêîïîì.
Ç öèì îáëàäíàííÿì
âè ïîâèíí³ ïðîâåñòè
îãëÿä ãàëàêòèê
â îáìåæåí³é îáëàñò³
íåáà. Âè ïîâèíí³
îòðèìàòè ñïåêòðè
óñ³õ ãàëàêòèê
ö³º¿ îáëàñò³,
âèì³ðÿòè äîâæèíè
õâèëü âèçíà÷íèõ
ë³í³é ¿õ ñïåêòð³â,
âèêîðèñòàòè
ö³ äàí³ äëÿ îòðèìàííÿ
÷åðâîíèõ çì³ùåíü
òà ðàä³àëüíèõ
øâèäêîñòåé óñ³õ
ãàëàêòèê. Ìàþ÷è
ö³ äàí³, âè ïîâèíí³
ïîáóäóâàòè êàðòó
ðîçïîä³ëó âñ³õ
ãàëàêòèê îáëàñò³
íåáà. Íà êàðò³
ïîâèíí³ ïðîÿâèòèñÿ
äåÿê³ ç ãîëîâíèõ
êðóïíîìàñøòàáíèõ
óòâîðåíü Âñåñâ³òó,
ï³ñëÿ ÷îãî âè
ïîâèíí³ âèçíà÷èòè
õàðàêòåðí³ ôîðìè
òà ðîçì³ðè öèõ
óòâîðåíü øëÿõîì
ïîâíîãî âèâ÷åííÿ
òà âè÷åðïíîãî
àíàë³çó.
Øìàòîê íåáà,
ÿêèé âè ïîâèíí³
âèâ÷èòè, çàéìàº
60 ãðàäóñ³â ç ñõîäó
íà çàõ³ä (ïðÿìå
ï³äíåñåííÿ â³ä
12 äî 16 ãîäèí) òà 5 ãðàäóñ³â
ç ï³âíî÷³ íà ï³âäåíü
(ñõèëåííÿ â³ä
+27 äî +32). Öåé ðàéîí
âèáðàíèé â ïåðøó
÷åðãó äëÿ çðó÷íîñò³:
â³í âèñîêî â íåá³
ï³âí³÷íî¿ ï³âêóë³,
éîãî âèïðîì³íþâàííÿ
íå ïîãëèíàºòüñÿ
ãàçîì òà ïèëîì
íàøî¿ Ãàëàêòèêè.
Á³ëüøå òîãî, â
öüîìó íàïðÿìêó
ðîçòàøîâàí³
äåÿê³ ç íàéáàãàòøèõ
ãðóï ãàëàêòèê,
ùî íàëåæàòü äî
ñêóï÷åííÿ Âîëîññÿ
Âåðîí³êè. Ñïèñîê
ãàëàêòèê, ÿê³
ï³äëÿãàþòü âèâ÷åííþ,
íàâåäåíèé ó Äîäàòêó
4.
Ó ñïèñêó
ïîíàä 200 ãàëàêòèê.
Äëÿ íàøî¿ ðîáîòè
áóäåìî ââàæàòè,
ùî öå âñ³ ãàëàêòèêè,
ÿê³ ìîæíà ïîáà÷èòè
ó òåëåñêîï. Ôàêòè÷íî,
¿õ çíà÷íî á³ëüøå,
àëå ìè âèêèíóëè
ç³ ñïèñêà á³ëüø³ñòü
ç íèõ, ùîá ðîáîòà
íå áóëà òàêîþ
ìîíîòîííîþ òà
äîâãîòðèâàëîþ.
Òàêèé ï³äõ³ä òåæ
äîñèòü ðåàë³ñòè÷íèé,
îñê³ëüêè íàâ³òü
ïðè íàéêðàùèõ
óìîâàõ, àñòðîíîì³÷í³
êàòàëîãè ãàëàêòèê
íå ìîæóòü âêëþ÷àòè
âñ³ ãàëàêòèêè
âèä³ëåíîãî îᔺìó
ïðîñòîðó. Ñëàáê³
ãàëàêòèêè, øèðîêî
ïðåäñòàâëåí³
ó ïðîñòîð³, âàæêî
ïîáà÷èòè ³ ïîðàõóâàòè.
Îäíàê, íàø ñïèñîê
ì³ñòèòü äîñèòü
ãàëàêòèê, ùîá
ïîêàçàòè âåëèêîìàñøòàáí³
óòâîðè âèäèìîãî
Âñåñâ³òó ó âèáðàíîìó
íàïðÿìêó.
Ñïîñòåðåæåííÿ
äâîõñîò ãàëàêòèê
âèìàãàþòü äîñèòü
äîâãîãî ÷àñó
äëÿ îäí³º¿ àóäèòîðíî¿
ðîáîòè. ßê öÿ ðîáîòà
áóäå âèêîíóâàòèñÿ,
çàëåæèòü â³ä âàøîãî
âèêëàäà÷à. Ìîæíà,
íàïðèêëàä îðãàí³çóâàòè
ðîáîòó òàê, ùîá
êîæíà ëàáîðàòîðíà
ãðóïà ïðîñïîñòåð³ãàëà,
ñêàæ³ìî, 20 ãàëàêòèê
ç³ ñïèñêà. Äàë³
ãðóïè îᔺäíóþòü
ñâî¿ ðåçóëüòàòè,
ùîá îòðèìàòè
ºäèíèé ðÿä ñïîñòåðåæåíü,
ç ÿêîãî îòðèìóþòü
ñï³ëüíó êàðòó
âåëèêîìàñøòàáíî¿
ñòðóêòóðè. Òàêå
îᔺäíàííÿ çóñèëü
õàðàêòåðíå äëÿ
âñ³º¿ ñó÷àñíî¿
àñòðîíî쳿, â÷åí³
÷àñòî îᔺäíóþòü
çóñèëëÿ, ðîçä³ëÿþ÷è
âåëèê³ “âàæêîï³äéîìí³”
ïðîåêòè íà ìåíø³
÷àñòèíè, ðîçä³ëÿþ÷³
ö³ ÷àñòèíè ì³æ
ð³çíèìè ãðóïàìè
â÷åíèõ, â òîìó
÷èñë³ ³ íà îñíîâ³
ì³æäåðæàâíèõ
äîãîâîð³â. Âè ìîæåòå
âèêîíóâàòè ðîáîòó
íà ïðîòÿç³ ê³ëüêîõ
çàíÿòü, àáî âèä³ëèâøè
äëÿ ðîáîòè äîäàòêîâèé
÷àñ.
Îáëàñòü
íåáà, ùî ï³äëÿãàº
âèâ÷åííþ, íàãàäóº
ñåêòîð, àáî øìàòîê
òîðòà. Òîâùèíà
éîãî âèçíà÷àºòüñÿ
ð³çíèöåþ ñõèëåííü,
êóò ïðè âåðøèí³
- ð³çíèöåþ ïðÿìèõ
ï³äíåñåíü, à éîãî
ðàä³óñ - â³äñòàíþ
äî íàéäàëüøî¿
ãàëàêòèêè âèá³ðêè.
Äåòàë³ ìåòîäèêè
Òåëåñêîï
ìîæíà íàïðàâèòè
ó âêàçàíîìó íàïðÿìêó
àáî êíîïêàìè
N, S, E, W, àáî íàáðàâøè
çíà÷åííÿ êîîðäèíàò
ó â³äïîâ³äíèõ
òåêñòîâèõ ïîëÿõ
òà çàäàâøè êîìàíäó
óñòàíîâêè íà
îᔺêò. Âè ìàºòå
ñïèñîê âñ³õ ãàëàêòèê
ç ¿õ êîîðäèíàòèìè
â íàø³é îáëàñò³,
òîìó âè ìîæåòå
ïðîñòî íàáðàòè
êîîðäèíàòè, âèáðàâøè
¿õ ç³ ñïèñêà. Òåëåêàìåðà,
ïðèºäíàíà äî òåëåñêîïà,
äîçâîëèòü ïîáà÷èòè
ãàëàêòèêó, íà
ÿêó ìè íàïðàâèëè
³íñòðóìåíò, ³
çà äîïîìîãîþ
êíîïîê òîíêîãî
íàâåäåííÿ ìè
ìîæåìî âñòàíîâèòè
òåëåñêîï òàê,
ùîá ñâ³òëî ãàëàêòèêè
ïðîõîäèëî ó ù³ëèíó
ïðèºäíàíîãî äî
òåëåñêîïà ñïåêòðîìåòðà.
ϳñëÿ öüîãî âìèêàºìî
ñïåêòðîìåòð, ÿêèé
ïî÷èíຠïðîöåñ
çáîðó ôîòîí³â
â³ä ãàëàêòèêè
³ íà åêðàí³ ïîòðîõó
ç”ÿâëÿºòüñÿ ñïåêòð
- ãðàô³ê çàëåæíîñò³
³íòåíñèâíîñò³
ñâ³òëà â³ä äîâæèíè
õâèë³. Çáèðàºòüñÿ
âñå á³ëüøå òà
á³ëüøå ôîòîí³â
³ âè îòðèìóºòå
ìîæëèâ³ñòü âèð³çíèòè
ñïåêòðàëüí³ ë³í³¿
ãàëàêòèêè (Í òà
Ê ë³í³¿ êàëüö³þ)
³ âèì³ðþâàòè
¿õ äîâæèíè õâèëü,
âñòàíîâëþþ÷è
íà íèõ êóðñîð
ìèø³. Äîâæèíè
õâèëü áóäóòü
á³ëüø³, í³æ ëàáîðàòîðí³
äîâæèíè ö³õ ë³í³é,
(3970 ³ 3933 àíãñòðåì â³äïîâ³äíî),
òàê ÿê ãàëàêòèêè
â³ääàëÿþòüñÿ.
Ñïåêòðîìåòð òàêîæ
äຠâèäèìó çîðÿíó
âåëè÷èíó ãàëàêòèêè,
çíàõîäÿ÷è ¿¿
ç ³íòåíñèâíîñò³
ïîòîêó ôîòîí³â,
ùî ïðèõîäÿòü â³ä
ãàëàêòèêè. Îòæå,
äëÿ êîæíî¿ ãàëàêòèêè
âè îòðèìóºòå
äîâæèíè Í òà Ê
ë³í³é êàëüö³þ
òà çîðÿíó âåëè÷èíó.
Îöå ³ âñ³
íåîáõ³äí³ âàì
äàí³. Ç íèõ âè
ìîæåòå îá÷èñëèòè
÷åðâîíå çì³ùåííÿ,
z, ðàä³àëüíó øâèäê³ñòü,
v, (çà ôîðìóëàìè
åôåêòó Äîïëåðà),
â³äñòàíü, (çà ôîðìóëàìè
çàêîíó Õàááëà).
Ùîá çåêîíîìèòè
òðîõè ÷àñó, ìîæíà
íå îá÷èñëþâàòè
â³äñòàí³ äëÿ âñ³õ
ãàëàêòèê. Îñê³ëüêè
â³äñòàí³ ïðîïîðö³éí³
äî ÷åðâîíîãî çì³ùåííÿ
àáî øâèäêîñò³,
ìè ìîæå-ìî íàíîñèòè
äëÿ êîæíî¿ ãàëàêòèêè
z àáî v, ïðè öüîìó
ìè îòðèìàºìî
äîñèòü äîáðó êàðòèíó
ðîçòàøóâàííÿ
ãàëàêòèê ó ïðîñòîð³.
Ñâîþ êàðòó ïîêàæåìî
ÿê äâîâèì³ðíó
êëèíîâèäíó ä³àãðàìó.
Íà í³é áà÷èìî
ñåêòîð ïðîñòîðó,
òàê, ÿê ìè éîãî
ïîáà÷èëè çîâí³.
³äñòàí³ íàíåñåí³
ïî ðàä³óñó â³ä
âåðøèíè ñåêòîðà,
ïðÿìå ï³äíåñåííÿ
- ïðîòè ãîäèííèêîâî¿
ñòð³ëêè. Ïîñòóïîâî
íàíîñÿ÷è ñâî¿
äàí³ òà äàí³ ñâî¿õ
òîâàðèø³â, áóäåìî
îòðèìóâàòè âñå
äåòàëüí³øó êàðòèíó
çàãàëüíî¿ ôîðìè
ñêóï÷åíü òà ïóñòîò.
Îòðèìàííÿ
ñïåêòð³â çà äîïîìîãîþ
ìîäåëüíèõ ïðèëàä³â
Ïðîãðàìà
ìîäåëþº ðîáîòó
ñó÷àñíîãî öèôðîâîãî
òåëåñêîïà ³ ñïåêòðîìåòðà.
Îòðèìàºìî ñïåêòð
ãàëàêòèêè ³ âèì³ðÿºìî
¿¿ ÷åðâîíå çì³ùåííÿ.
Äîñòóïíèìè ïóíêòàìè
ìåíþ ãîëîâíîãî
â³êíà ïðîãðàìè
º ïóíêòè Run òà Quit.
Âèáåðåìî Run òà ïî÷íåìî
ðîáîòó. Íà åêðàí³
êîìï”þòåðà ç”ÿâèòüñÿ
ïàíåëü óïðàâë³ííÿ
³ â³êíî çîáðàæåííÿ,
ÿêå ³ì³òóº ìîí³òîð
êåðóâàííÿ ðåàëüíèì
òåëåñêîïîì. Çâåðí³òü
óâàãó, ùî êóïîë
òåëåñêîïà (dome) çàêðèòèé,
à ãîäèííèêîâèé
ìåõàí³çì (tracking) âèìêíåíèé.
³äêðèéòå êóïîë
(dome). Òåïåð âè ìàºòå
çìîãó ñïîñòåð³ãàòè
îᔺêòè. Êóïîë
â³ä÷èíåíî ³ íà
åêðàí³ çîáðàæåííÿ
íåáà, ÿêå äຠã³ä
òåëåñêîïà. Îñê³ëüêè
ïîëå çîðó ã³äà
çíà÷íî á³ëüøå,
í³æ ïîëå çîðó îñíîâíîãî
òåëåñêîïà, â³í,
ÿê ïðàâèëî, âèêîðèñòîâóºòüñÿ
äëÿ ïî÷àòêîâî¿
óñòàíîâêè íà
îᔺêò. Ó éîãî ïîë³
çîðó âñòàíîâëåíà
ÏÇÇ-êàìåðà, çîáðàæåííÿ
ç íå¿ ïåðåäàºòüñÿ
íà äèñïëåé. (Àñòðîíîìó
çîâñ³ì íå ïîòð³áíî
øóêàòè îᔺêò,
çàãëÿäàþ÷è ó
îêóëÿð ã³äà). Çíàéä³òü
êíîïêó View íà ïàíåë³
óïðàâë³ííÿ òà
çâåðí³òü óâàãó
íà ¿¿ ñòàí: íà
í³é â³ñòàíîâëåíî
ïîëå çîðó ã³äà
(Finder ó òåêñòîâîìó
ïîë³ òðîõè íèæ÷å,
í³æ êíîïêà).
Äåòàëüíî
óïðàâë³ííÿ ñïåêòðîìåòðîì
áóëî îïèñàíî
ó ïîïåðåäí³é ðîáîò³,
òîìó ïîâòîðþâàòè
¿¿ òóò ìè íå áóäåìî.
Ùîá íå çàãóáèòè
îᔺêò, ââ³ìêí³òü
ãîäèííèêîâèé
ìåõàí³çì.
Îá÷èñëåííÿ
ðåçóëüòàò³â
Çàíîòóéòå
âàæëèâó ³íôîðìàö³þ
ëàáîðàòîðíà
äîâæèíà õâèë³
Ê ë³í³¿ êàëüö³þ
λê
=3933,67 Å
ëàáîðàòîðíà
äîâæèíà õâèë³
Í ë³í³¿ êàëüö³þ
λí
=3968,85 Å
Îá÷èñë³òü
àáñîëþòíå ÷åðâîíå
çì³ùåííÿ
,
Îá÷èñë³òü
â³äíîñíå ÷åðâîíå
çì³ùåííÿ
Îá÷èñë³òü
ðàä³àëüíó øâèäê³ñòü
â³ääàëåííÿ ãàëàêòèêè
ïî êîæí³é ç ë³í³é
çà ôîðìóëîþ Äîïëåðà
=czí
Çíàéä³òü
ñåðåäíº çíà÷åííÿ
øâèäêîñò³ â³ääàëåííÿ
ãàëàêòèêè ÿê
ñåðåäíº àðèôìåòè÷íå
çíà÷åíü, îòðèìàíèõ
ïî êîæí³é ç ë³í³é.
Îá÷èñëåííÿ
äëÿ îäí³º¿ ãàëàêòèêè
çàê³í÷åí³. Äëÿ
íàíåñåííÿ íà
êëèíîâèäíó ä³àãðàìó
íàì äîñèòü îäí³º¿
ç êóòîâèõ êîîðäèíàò
ãàëàêòèêè, à ñàìå
ïðÿìå ï³äíåñåííÿ,
òà ¿¿ øâèä-ê³ñòü.
Öå ïîâ”ÿçàíî ç
òèì, ùî ñåêòîð
ïðîñòîðó, ÿêèé
ìè àíàë³çóºìî
äóæå òîíêèé (5 ãðàäó-ñ³â)
ïî ñõèëåííþ, ³
òîìó ìè áóäåìî
ââàæàòè, ùî âñ³
ãàëàêòèêè ëåæàòü
ó îäí³é ïëîùèí³.
Çàïèñ äàíèõ
ó êîìï”þòåð
Òåïåð âè
ìîæåòå çàíåñòè
äàí³ ó êîìï”þòåð
ùîá ïîò³ì ìîæíà
áóëî ¿õ íàäðóêóâàòè.
Âèáèðàéòå Record
Meas. â ìåíþ ñïåêòðîìåòðà.
³äêðèâàºòüñÿ
â³êíî, ïðèçíà÷åíå
äëÿ çàíåñåííÿ
ðåçóëüòàò³â, ðèñ.12
(Äèâ.äèñêåòó, ôàéë
Figs\Pic12.gif). Çàíåñåìî âèì³ðè
äîâæèí õâèëü
Í òà Ê ë³í³é ³ îá÷èñëåí³
øâèäêîñò³. Ó öüîìó
â³êí³ êîìï”þòåð
ïåðåâ³ðèòü ïðàâèëüí³ñòü
âíåñåíèõ çíà÷åíü
øâèäêîñòåé, îá÷èñëèòü
ñåðåäíþ øâèäê³ñòü.
Äëÿ öüîãî òðåáà
íàòèñíóòè
Verify/Average à ÿêùî âñå ïðàâèëüíî
- Ok.
Òåïåð ìîæíà
ñïîñòåð³ãàòè
³íø³ ãàëàêòèêè.
Âèáèðàéòå ïóíêò
ìåíþ Return. ßêùî âè
íå çàíåñëè äàí³,
êîìï”þòåð ïåðåïèòàº
âàñ, ÷è íå çàáóëè
âè çàíåñòè äàí³
äëÿ äàíî¿ ãàëàêòèêè.
Âè ìîæåòå ïîâåðíóòèñÿ
ó â³êíî çàïèñó
ðåçóëüòàò³â, àáî
çàëèøèòè éîãî
³ ïåðåéòè ó â³êíî
ñïåêòðîìåòðà,
àëå ïðè öüîìó âñÿ
³íôîðìàö³ÿ, ç³áðàíà,
òà íå çàïèñàíà,
áóäå âòðà÷åíà.
Äàí³, ÿê³ âæå çàïèñàíî
ó êîìï”þòåð, ìîæíà
ïåðåãëÿäàòè ³
ðåäàãóâàòè. Öå
ìîæíà çðîáèòè
ç â³êíà óïðàâë³ííÿ
òåëåñêîïîì âèáðàâøè
ç ìåíþ File ìîæëèâ³ñòü
Data, à äàë³ Review. Ç”ÿâëÿºòüñÿ
â³êíî ç óæå ââåäåíèìè
äàíèìè, ðèñ.13, (äèâ.äèñêåòó,
ôàéë Figs\Pic13.gif). Òóò íàçâà
îᔺêòà, éîãî âèäèìà
âåëè÷èíà, ïðÿìå
ï³äíåñåííÿ òà
ñõèëåííÿ, - ö³ ïîçèö³¿
çàïîâíþþòüñÿ
êîìï”þòåðîì àâòîìàòè÷íî,
êîëè âè çàíîñèòå
³íôîðìàö³þ. Êð³ì
òîãî, ïðèâîäèòüñÿ
ââåäåíå âàìè
çíà÷åííÿ øâèäêîñò³
ãàëàêòèêè. Îñòàíí³
òðè ñòîâï÷èêè
ì³ñòÿòü ç³ðî÷êè,
ÿê³ ïîñë³äîâíî
îçíà÷àþòü, (1) ùî
âè ââåëè âèì³ðÿí³
çíà÷åííÿ äîâæèí
õâèëü õî÷à á äëÿ
òðüîõ ë³í³é, (2) ùî
âè ââåëè ðåàëüíå
çíà÷åííÿ øâèäêîñò³
ãàëàêòèêè, (3) ùî
äàí³ äëÿ ö³º¿ ãàëàêòèêè
çàïèñàí³ âàìè
äëÿ â³äîáðàæåííÿ
íà êëèíîâèäí³é
ä³àãðàì³. Öÿ îñòàííÿ
ç³ðî÷êà îçíà÷àº,
ùî ââîäèòè äàí³
äëÿ ö³º¿ ãàëàêòèêè
âæå á³ëüøå íå
òðåáà. (Öå äëÿ òîãî,
ùîá âèïàäêîâî
íå âèÿâèëîñü
äâîõ çíà÷åíü
äëÿ îäí³º¿ ãàëàêòèêè).
ßêùî âè õî÷åòå
âèäàëèòè äåÿêó
³íôîðìàö³þ ç öüîãî
ñïèñêà, êëàöí³òü
íà ðÿäî÷êó, â³í
âèä³ëèòüñÿ ³ ï³ñëÿ
öüîãî íàò³ñí³òü
êíîïêó Delete âíèçó
â³êíà. ßêùî æ âè
õî÷åòå ðåäàãóâàòè
äàí³, íàòèñí³òü
êíîïêó Edit, ÿêà â³äêðèº
äëà âàñ â³êíî
ðåäàãóâàííÿ.
Êëèíîâèäíà
ä³àãðàìà
ϳñëÿ òîãî,
ÿê ñïîñòåðåæåííÿ
ïðîâåäåí³, äàí³
ç³áðàí³ òà çàíåñåí³
ó êîìï”þòåð âè
ìîæåòå ïðîàíàë³çóâàòè,
ïåðåãëÿíóòè òà
â³äðåäàãóâàòè
ç³áðàíó ³íôîðìàö³þ
(êíîïêà Edit), íàäðóêóâàòè
¿¿ ó âèãëÿä³ ïàïåðîâî¿
êîﳿ (Print), ÷è çáåðåãòè
äàí³ äëÿ ïîäàëüøîãî
íàíåñåííÿ íà
êëèíîâèäíó ä³àãðàìó
(Save results to Plot). Â îñòàííüîìó
âèïàäêó âè îòðèìàºòå
ïîïåðåäæåííÿ,
ÿêùî íå âñ³ äàí³
ç³áðàí³.
Ó ðîáîò³
ïåðåäáà÷àºòüñÿ
äâà ìîæëèâèõ
øëÿõè îòðèìàííÿ
êëèíîâèäíî¿
ä³àãðàìè.
Ïî-ïåðøå,
öå ìîæíà çðîáèòè
âðó÷íó. Íàäðóêóéòå
ïîäàíèé ó äîäàòêó
5 ëèñòîê ç çàãîòîâêîþ
ä³àãðàìè. Ðàä³àëüí³
ë³í³¿ â³äïîâ³äàþòü
ð³çíèì çíà÷åííÿì
ïðÿìîãî ï³äíåñåííÿ,
äóãè - øâèäêîñò³.
Äëÿ êîæíî¿ ç 218 âèì³ðÿíèõ
ãàëàêòèê íàíåñ³òü
íà ä³àãðàìó îäíó
òî÷êó. Íà ìàëþíêó
ïîêàçàíî ãàëàêòèêó,
äëÿ ÿêî¿ α = 13h15m,
à
øâèäê³ñòü â³ääàëåííÿ
- 7000 êì/ñ. ßê ò³ëüêè
âè âñå íàíåñåòå,
ðîçïîä³ë ãàëàêòèê
ó ïðîñòîð³ áóäå
äîáðå âèäèìèé.
Çâè÷àéíî, ìîæíà
âèãîòîâèòè ä³àãðàìó
³ ñàìîñò³éíî:
öèðêóëü, ë³í³éêà,
òðîõè çäîðîâîãî
ãëóçäó ³ ðèñ.10 äëÿ
äîâ³äîê.
Ïî-äðóãå,
ìîæíà ñêîðèñòàòèñÿ
ñïåö³àëüíîþ ïðîãðàìîþ
äëÿ ìàëþâàííÿ
òàêèõ ä³àãðàì,
ÿêà âõîäèòü ó
ïðîãðàìíå çàáåçïå÷åííÿ.
Öÿ ïðîãðàìà íàçèâàºòüñÿ
Wedge Plot ³ âèêëèêàºòüñÿ
ç ìåíþ ãîëîâíîãî
â³êíà ðîáîòè.
Ç”ÿâëÿºòüñÿ â³äïîâ³äíå
â³êíî, ðèñ.14, (äèâ.äèñêåòó,
ôàéë Figs\pic14.gif). Íàéö³êàâ³ø³
äëÿ íàñ ìîæëèâîñò³
ïðîãðàìè Wedge Plot ìîæíà
êîðîòêî ïåðåðàõóâàòè
òàê. Çàâàíòàæåííÿ
ôàéëó äàíèõ
(File->Open), äðóêóâàííÿ
äàíèõ ç âàøîãî
ôàéëà (File->Print), â³äîáðàæåííÿ
éîãî íà ä³àãðàì³
(Plot->Plot data file), äîäàòè òî÷êó
íà ä³àãðàìó ó
ðó÷íîìó ðåæèì³
(Plot->Manual data entry), äðóêóâàííÿ
ä³àãðàìè (Plot->Print the
plot). Ïóíêò ìåíþ
Options ïðèçíà÷åíèé
äëÿ çì³íè ñòèëþ
âàøî¿ ä³àãðàìè,
à ñàìå â íüîìó
ìîæíà âèáðàòè
êîë³ð, ðîçì³ð òà
âèãëÿä òî÷îê
ä³àãðàìè.
Àíàë³ç îòðèìàíèõ
ðåçóëüòàò³â
Óâàæíî ïðîàíàë³çóéòå
îòðèìàíó ä³àãðàìó.
Õî÷à íà í³é âñüîãî
áëèçüêî 200 ãàëàêòèê,
îñíîâí³ ðèñè
íàâêîëèøíüîãî
Âñåñâ³òó ìîæíà
ðîçð³çíèòè. Âèõîäÿ÷è
ç ä³àãðàìè äàéòå
â³äïîâ³äü íà ïèòàííÿ:
÷è ìîæíà ãîâîðèòè
ïðî ð³âíîì³ðíèé
ðîçïîä³ë ìàòåð³¿
ó Âñåñâ³ò³? Íàéãóñò³øà
÷àñòèíà ä³àãðàìè,
ÿêà ÷èìîñü íàãàäóº
ô³ãóðó õóäî¿
ëþäèíè, öå öåíòð
ñêóï÷åííÿ ãàëàêòèê
ó ñóç³ð”¿ Âîëîññÿ
Âåðîí³êè. ßê³ êîîðäèíàòè
öåíòðà ñêóï÷åííÿ?
Çà ñï³ââ³äíîøåííÿì
Õàááëà (çãàäàéòå)
çíàéä³òü â³äñòàí³
äî ê³ëüêîõ îᔺêò³â
íà ä³àãðàì³. Äëÿ
ñòàëî¿ Õàááëà
ïðèéì³òü çíà÷åííÿ
75 êì/ñ/Ìïñ. Îá÷èñë³òü
â³äñòàíü äî ñêóï÷åííÿ.
ßêà â³äñòàíü
äî íàéäàëüøî¿
ãàëàêòèêè, íàíåñåíî¿
íà ä³àãðàìó? Ñê³ëüêè
ùå äî ãðàíèöü
â³äîìîãî Âñåñâ³òó?
(4.6⋅109
ïñ).
Ðîçãëÿíüòå
ïðîáëåìó ïîâíîòè
íàøî¿ âèá³ðêè.
Ïîð³âíÿéòå íàøó
âèá³ðêó ç ôîòîãðàô³÷íèì
êàòàëîãîì ãàëàêòèê.
ßê³ îᔺêòè ìîæóòü
áóòè â³äñóòí³
ó íàø³é âèá³ðö³?
ßê ïîêðàùèòè
ïîâíîòó?
Çà ñêóï÷åííÿì
Âîëîññÿ Âåðîí³êè
÷åðåç âñþ ä³àãðàìó
òÿãíåòüñÿ óòâîðåííÿ,
â³äîìå ÿê Âåëèêà
ñò³íà. Çíàéä³òü
â³äñòàíü äî Âåëèêî¿
ñò³íè. Çíàéä³òü
äîâæèíó âåëèêî¿
ñò³íè. ßêèìè ñïîñòåðåæåííÿìè
ìîæíà ï³äòâåðäèòè,
ùî öå ñïðàâä³ ñò³íà,
à íå îêðåìå âîëîêíî?
Çàêëþ÷í³
çàóâàæåííÿ
Õî÷à ó öüîìó
îãëÿä³ ïðåäñòàâëåíà
ì³í³àòþðíà ÷àñòèíà
Âñåñâ³òó, àñòðîíîìè
ââàæàþòü, ùî òàêà
âåëèêîìàñøòàáíà
ñòðóêòóðà ïðîíèçóº
âåñü Âñåñâ³ò.
Ùîá öå ï³äòâåðäèòè,
âîíè ðîçøèðþþòü
ñâî¿ îãëÿäè âñå
äàë³ ³ äàë³, âêëþ÷àþòü
â íèõ âñå ñëàáê³ø³
òà á³ëüø â³ääàëåí³
ãàëàêòèêè. Çàðàç
º àâòîìàòèçîâàí³
òåëåñêîïè, ùî
äîçâîëÿþòü îòðèìóâàòè
ñïåêòðè áàãàòüîõ
îᔺêò³â â ïîë³
çîðó òåëåñêîïà
îäíî÷àñíî (“Ìåäóçà”).
Àëå ÷èì á³ëüøå
ãàëàêòèê íàíîñèòüñÿ
íà êàðòè, òèì
êðàùå âèäíî, ùî
ïîðîæíèíè òà
ñêóï÷åííÿ çóñòð³÷àþòüñÿ
ïîâñþäè. Îäí³ºþ
ç íàéá³ëüøèõ
çàãàäîê ñó÷àñíî¿
êîñìîëî㳿 º
ïîÿñíåííÿ òîãî,
ÿê âåëèêîìàñøòàáíà
ñòðóêòóðà Âñåñâ³òó
óòâîðèëàñÿ ç
ìàéæå îäíîð³äíîãî
ðîçïîä³ëó ãóñòèíè
ïåðâèííî¿ ìàòåð³¿.
Âèñíîâêè
Âñåñâ³ò
ó øèðîêîìó ñåíñ³
- öå ñåðåäîâèùå
íàøîãî ³ñíóâàííÿ.
Òîìó âàæëèâå
çíà÷åííÿ äëÿ
ïðàêòè÷íî¿ ä³ÿëüíîñò³
ëþäèíè ìຠòà
îáñòàâèíà, ùî
ó Âñåñâ³ò³ ïàíóþòü
íåçâîðîòí³ ô³çè÷í³
ïðîöåñè, ùî âîíà
çì³íþºòüñÿ ç
÷àñîì, çíàõîäèòüñÿ
â ïîñò³éíîìó
ðîçâèòêó. Ëþäèíà
ïðèñòóïèâ äî îñâîºííÿ
êîñìîñó, âèéøëà
ó â³äêðèòèé êîñì³÷íèé
ïðîñò³ð. Íàø³ çâåðøåííÿ
íàáóâàþòü âñå
á³ëüøîãî ðîçìàõó,
ãëîáàëüí³ ³ íàâ³òü
êîñì³÷í³ ìàñøòàáè.
² äëÿ òîãî, ùîá
âðàõóâàòè ¿õí³
áëèçüê³ òà â³ääàëåí³
íàñë³äêè, ò³ çì³íè,
ÿê³ âîíè ìîæóòü
âíåñòè â ñòàí
ñåðåäîâèùà íàøîãî
³ñíóâàííÿ, â òîìó
÷èñë³ ³ êîñì³÷íî¿,
ìè ïîâèíí³ âèâ÷àòè
íå ò³ëüêè çåìí³
ÿâèùà ³ ïðîöåñè,
àëå é çàêîíîì³ðíîñò³
êîñì³÷íîãî ìàñøòàáó.
Âåëèêå ùàñòÿ
äëÿ íàñ, ùî â ïåðâèíí³é
ðå÷îâèí³ áóâ
íàäëèøîê ïðîòîí³â
íàä íåéòðîíàìè.
Çàâäÿêè öüîìó
çàëèøèëèñÿ ó
Âñåñâ³ò³ íåçâ'ÿçàí³
ïðîòîíè, ³ çãîäîì
óòâîðèâñÿ âîäåíü,
áåç ÿêîãî íå ñâ³òèëî
á ñîíöå, íå áóëî
á âîäè, íå ìîãëà
âèíèêíóòè æèòòÿ.
Íå áóëî á æèòòÿ,
íå áóëî á ³ ëþäñòâà.
*
Êàðòèíà
åâîëþö³¿ Âñåñâ³òó,
ÿêà â³äêðèëàñÿ
ïåðåä íàìè, âðàæàº
óÿâó ³ äèâóº. Íå
ïåðåñòàþ÷è äèâóâàòèñÿ,
íå ñë³ä çàáóâàòè,
ùî âñå öå â³äêðèëà
ëþäèíà - ìåøêàíåöü
ìàëåíüêî¿ ïîðîøèíêè,
çàãóáëåíî¿ â
áåçìåæíèõ ïðîñòîðàõ
Âñåñâ³òó, - ïëàíåòè
Çåìëÿ.
˳òåðàòóðà
Àëåêñàíäðîâ
Þ. Â. Îñíîâè ðåëÿòèâ³ñüêî¿
êîñìîëî㳿: Íàâ÷.
ïîñ. - 88 ñ.
Àñòðîíîì³÷íà
îáñåðâàòîð³ÿ
Ëüâ³âñüêîãî íàö³îíàëüíîãî
óí³âåðñèòåòó
³ìåí³ ²âàíà Ôðàíêà/
Á. Íîâîñÿäëèé
«Ôîðìóâàííÿ âåëèêîìàñøòàáíî¿
ñòðóêòóðè Âñåñâ³òó:
òåîð³ÿ ³ ñïîñòåðåæåííÿ»,
Æóðíàë ô³çè÷íèõ
äîñë³äæåíü.
Âîðîíöîâ
- Âåëüÿìèíîâ Á.
À. Âíåãàëàêòè÷åñêàÿ
àñòðîíîìèÿ. - 2-å
èçä. - Ì.: Íàóêà,
1978.
Ïðîáëåìû
ñîâðåìåííîé
êîñìîãîíèè/Ïî
ðåä. Â. À. Àìáàðöóìÿíà.
- Ì.: Íàóêà, 1969
Çåëüäîâè÷
ß. Á. Òåîðèÿ ðàñøèðÿþùåéñÿ
Âñåëåííîé, ñîçäàííàÿ
À. À. Ôðèäìàíîì//
ÓÔÍ.-1963. - Âûï. 3.
Çåëüäîâè÷
ß. Á. Ãîðÿ÷àÿ Âñåëåííàÿ//
Çåìëÿ è Âñåëåííàÿ.
- 1969. - ¹3
Çåëüäîâè÷
ß. Á. , Íîâèêîâ È.
Ä. - Ñòðîåíèå è ýâîëþöèÿ
Âñåëåííîé. - Ì.:
Íàóêà, 1975
Êàðïåíê³â
Ñ.Õ., Êîíöåïö³¿
ñó÷àñíîãî ïðèðîäîçíàâñòâà:
ϳäðó÷íèê äëÿ
âóç³â. Ì. 2003.
Êîíîíîâè÷
Ý. Â., Îáùèé êóðñ
àñòðîíîìèè: ó÷åáíîå
ïîñîáèå/Ïîä ðåä.
Â. Â. Èâàíîâà. Èçä.
2-å, èñïð. Ì.: Åäèòîðàë
ÓÐÑÑ, 2004. - 544 ñ. (Êëàñè÷åñêèé
óíèâåðñèòåòñêèé
ó÷åáíèê)
Ëàâðèíåíêî
Â.Ì., Ðàòí³êîâ Â.Ï.,
Êîíöåïö³¿ ñó÷àñíîãî
ïðèðîäîçíàâñòâà.
Ì. 2003.
Ìàðòûíîâ
Ä. ß. Êóðñ îáùåé
àñòðîôèçèêè:
Ó÷åá. äëÿ âóçîâ.
- 4-å èçä., ïåðåðàá.
è äîï. - Ì.: Íàóêà.
Ãë. ðåä. Ôèç.-ìàò.
Ëèò., 1988. - 640 ñ.
Íàéäèø
Â.Ì., Êîíöåïö³¿
ñó÷àñíîãî ïðèðîäîçíàâñòâà.
Ì. 2003.
Íîâèêîâ
È. Ä. Ýâîëþöèÿ Âñåëåííîé.
- 2-å èçä.- Ì.:Íàóêà,1983.
Ïåòðîñîâà
Ð.À., Ãîëîâ Â.Ï., ѳâîãëàçîâ
Â.²., Ïðèðîäîçíàâñòâî
òà îñíîâè åêîëî㳿.
Ì. 2000
Ñåìê³â
Þ.Ì. Åâîëþö³ÿ ìîäåëåé
Âñåñâ³òó - Òåðíîï³ëü.:Âèäàâíèöòâî
«²íôîòåöåíòð»,
2007-57ñ.Ðàçìåùåíî
íà Allbest.ru