قانون هابل: ما يقوله في العدو والتمارين

قانون هابل بشكل تجريبي ويؤسس علاقة مباشرة بين مسافة أ المجرة أي حتى أرض والسرعة التي تبتعد بها هذه المجرة عنا. وفقًا لهذا القانون ، كلما ابتعدنا عن الأرض ، زادت سرعة تحرك المجرات بعيدًا ، وهي حقيقة تشير إلى إمكانية العيش في كون في توسع مستمر.

شاهد المزيد:الفيزياء الفلكية - مخصصة لدراسة الكون من خلال تطبيق قوانين الكيمياء والفيزياء

ماذا يقول قانون هابل؟

ينص قانون هابل على أنه كلما زادت المسافة بين المجرة والأرض ، زادت سرعة تحرك المجرة بعيدًا عنا. تم اكتشاف قانون هابل وصياغته بواسطة الفيزيائي والفلكي الأمريكي إدوين ب. هابل (1889-1953). يوضح الشكل أدناه:

الخامس - سرعة السحب (كم / ث)

ح₀ - ثابت هابل (70 (كم / ث) / مليون قطعة)

ص - المسافة بين الأرض والمجرة (Mpc)

في هذا القانون ، ثابت H₀، معروف ك ثابت هابل، يمثل حجم الزيادة في سرعة المجرات في كل Mpc (megaparsec). ا MPC هو مقياس للمسافات الفلكية يساوي تقريبًا 3.26 مليون سنة ضوئية.

كان هابل قادرًا على الوصول إلى التعبير أعلاه باستخدام بيانات عن سرعات المسافة لـ 24 مجرة ​​قريبة ، والتي سبق جمعها من قبل عالم الفلك. أرتدي M. النعال. كان Slipher قادرًا على قياس سرعات الإقلاع بدقة بفضل

التحليل الطيفي، أي تحليل ترددات اللون تنبعث من المجرات. عندما ابتعدت هذه المجرات عن الأرض ، ترددت ترددات موجات كهرومغناطيسية الصادرة من قبلهم يجب أن تخضع للتغييرات بسبب تأثير دوبلر.

تُظهر الصورة الملتقطة بواسطة تلسكوب هابل بلايين من المجرات في جزء صغير جدًا من سماء الليل. [1]

ا تأثير دوبلر يشرح لماذا نسمع تغيرات طفيفة في التردد اصوات التي تنبعث من المصادر التي تتحرك فيما يتعلق بالمراقب. على سبيل المثال: عندما تقترب سيارة إسعاف منا أو تغادر ، قد نلاحظ ، على التوالي ، أن الصوت المنبعث منها يصبح أعلى ثم ينخفض.

يحدث هذا التغيير الواضح في تردد الموجات الصوتية أيضًا للموجات الكهرومغناطيسية - بمجرد أن تبتعد المجرات ، فإن يميل الضوء المنبعث منها إلى الانتقال إلى ترددات أقل ، لذلك نقول أنه في هذه المجرات ، من الممكن ملاحظة الانزياح الأحمر (باللغة الإنجليزية، التحول الأحمر).

ثابت هابل

على مر السنين ، تم تحديث قيمة ثابت هابل عدة مرات. كانت هذه التغييرات بسبب الدقة التي يمكننا بها قياس المسافات بين الأرض والمجرات. حسب القياسات الفلكية ثابت هابل إنه نفس الشيء بالنسبة لجميع الاتجاهات التي ننظر إليها - لا يوجد اتجاه مغادرة مفضل. من الناحية العملية ، يبدو الأمر كما لو كنا نقطة صغيرة في ملف المثانة يجري باستمرارتضخم.

يتوسع الكون باستمرار في كل الاتجاهات.

في زمن هابل ، كانت الطريقة المستخدمة لقياس المسافات الفلكية بدائية ، لذلك طور طريقة أكثر ذكاءً لاستنتاجها: مقارنة السطوع بينهماحيث أنه كلما ابتعدوا ، كلما انخفض السطوع المنبعث منهم. كان من خلال يلمعنسبيا من بين المجرات التي تمكن إدوين هابل من تحديد قيمة ثابتها بدقة أكبر.

نرى أيضا: الثقوب السوداء - ما هي وما هي مكوناتها والاكتشافات والفضول

توسع الكون

كانت المؤشرات الأولى للتوسع المحتمل للكون ممكنة فقط بفضل اكتشافات إدوين هابل. ومع ذلك، ما زلنا نعرف القليل جدًا عن كيفية توسع الكون، بهذا المعنى ، أدى اكتشاف قانون هابل ، بنفس المقياس ، إلى إجابات وأسئلة جديدة.

لا يزال من غير المعروف حقًا ما الذي يسبب توسع الكون ، عندما ، من وجهة نظر الفيزياء الكلاسيكية ، مدعومًا من قبل قانون الجاذبية الكونية، يميل الكون إلى الانكماش بدلاً من التوسع. هناك عدد كبير من النظريات التي تحاول تفسير ظاهرة التوسع ، ولكن لا يمكن إثبات أي منها حتى يومنا هذا.

في محاولة لشرح التوسع المتسارع للكون ، اقترح الفيزيائيون وجود المادة المظلمة. وفقًا للنظريات الحديثة ، يجب أن تكون المادة المظلمة قادرة على تفسير ما يتم ملاحظته في قانون هابل ، ومع ذلك ، يجب أن يكون لهذا النوع من المادة خصائص "غريبة" لم يتم ملاحظتها في المادة حتى ذلك الحين. عادي.

قانون هابل في العدو

تم بالفعل اتهام قانون هابل في وإما، في اختبار 2019. تناول السؤال بشكل مباشر استخدام قانون هابل ، فهل يجب علينا تحليله؟

(وإما) يقيس علماء الفلك سرعة المسافة من المجرات البعيدة عن طريق الكشف عن الضوء المنبعث من هذه الأنظمة. ينص قانون هابل على أن سرعة انطلاق المجرة (بالكيلومتر / ثانية) تتناسب طرديًا مع المسافة التي تفصلها عن الأرض ، وتُقاس بالميغا فرسخ. في هذا القانون ، ثابت التناسب هو ثابت هابل (H₀) وقيمته الأكثر قبولًا هي 72 (km / s) / Mpc. الفرسخ (كمبيوتر) هو وحدة فلكية للمسافة ، تبلغ قيمتها حوالي 3.10¹⁶ م. حددت الملاحظات الفلكية أن السرعة البعيدة عن مجرة ​​معينة هي 1440 كم / ث.

باستخدام قانون هابل ، يمكن استنتاج أن المسافة إلى هذه المجرة ، مقاسة بالكيلومتر ، تساوي:

أ) 20.10⁰

ب) 20.10⁶

ج) 6.10²⁰

د) 6.10²³

هـ) 6.10²⁶

قالب: الحرف ج

القرار:

لحل هذه المشكلة ، من الضروري تفسير البيان. من خلاله يمكن حلها حتى لو كنت لا تعرف تعبير قانون هابل ، ومع ذلك ، قبل بدء العمليات الحسابية ، نحتاج إلى ضبط وحدات القياس ، مع تذكر أن 1 جهاز كمبيوتر مكافئ إلى 3.10¹⁶ م أو 3.10¹³ كم ، ملاحظة:

بعد تكييف وحدة قياس ثابت هابل بشكل صحيح ، يمكننا إجراء الحساب لتحديد المسافة:

تعرف أكثر:التلسكوبات الراديوية - ما هي وما الغرض منها

تمارين قانون هابل

السؤال رقم 1) مجرة أندروميدا هي أقرب مجرة ​​حلزونية إلى مجرة ​​درب التبانة وتقع على مسافة حوالي 0.77 ميجا باسكال. بناءً على قانون هابل ، فإن السرعة التي تتحرك بها مجرة ​​أندروميدا بعيدًا عن درب التبانة هي تقريبًا:

البيانات: ح₀ = 72 (كم / ث) / مليون قطعة

أ) 96.5 كم / ثانية

ب) 55.4 كم / ثانية

ج) 108.4 كم / ثانية

د) 15.7 كم / ثانية

تعليق: حرف الباء

القرار:

وحدات القياس التي يوفرها البيان متوافقة بالفعل مع بعضها البعض ، لذلك نستخدم قانون هابل واستبدل البيانات:

تشير النتيجة إلى أن مجرة ​​المرأة المسلسلة تتحرك بعيدًا بسرعة تقارب 54 كم / ث ، لذا فإن الإجابة الصحيحة هي حرف الباء.

السؤال 2) تقع المجرة A على مسافة د بعيدًا عن الأرض وبعيدًا بسرعة الخامس. مع العلم أن المجرة B هي ضعف المسافة من الأرض من المجرة A ، يمكن القول أن سرعة رحيلها:

أ) ستكون نصف سرعة المغادرة من المجرة أ.

ب) ستكون مساوية لسرعة المغادرة من المجرة أ.

ج) ستكون أقل أربع مرات من سرعة المغادرة من المجرة أ.

د) ستكون ضعف سرعة المجرة (أ).

قالب: الحرف د

القرار:

يؤسس قانون هابل علاقة تناسبية مباشرة بين سرعة الانطلاق والمسافة ، لذلك نظرًا لكونها على بعد ضعف المسافة ، فإن المجرة B تتحرك بسرعة مضاعفة:

اعتمادات الصورة

[1] ناسا | المشاع

بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-hubble-expansao-universo.htm