Νόμος του Χαμπλ: αυτό που λέει, στο Enem και τις ασκήσεις

Ο νόμος του Χαμπλ ελήφθη πειραματικά και δημιουργεί μια άμεση σχέση μεταξύ της απόστασης του α γαλαξίας οποιοδήποτε μέχρι το Γη και την ταχύτητα με την οποία αυτός ο γαλαξίας απομακρύνεται από εμάς. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, όσο πιο μακριά από τη Γη, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνονται οι γαλαξίες, γεγονός που υποδηλώνει την πιθανότητα να ζει σε ένα σύμπαν σε συνεχή επέκταση.

Δείτε περισσότερα:Αστροφυσική - είναι αφιερωμένη στη μελέτη του Σύμπαντος εφαρμόζοντας τους νόμους της χημείας και της φυσικής

Τι λέει ο νόμος του Χαμπλ;

Ο νόμος του Χαμπλ λέει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ ενός γαλαξία και Γης, τόσο πιο γρήγορα ο γαλαξίας απομακρύνεται από εμάς. Ο νόμος του Χαμπλ ανακαλύφθηκε και διαμορφώθηκε από τον Αμερικανό φυσικό και αστρονόμο Έντουιν Π. Χαμπλ (1889-1953). Το παρακάτω σχήμα το δείχνει:

β - ταχύτητα διάθλασης (km / s)

Η₀ - Σταθερά Hubble (70 (km / s) / Mpc)

ρ - απόσταση μεταξύ της Γης και του γαλαξία (Mpc)

Σε αυτόν τον νόμο, η σταθερά Η₀, γνωστός ως Σταθερή Hubble, αντιπροσωπεύει πόσο μεγάλη είναι η αύξηση της ταχύτητας των γαλαξιών σε κάθε Mpc (megaparsec). Ο

Mpc είναι ένα μέτρο αστρονομικών αποστάσεων αξίας περίπου 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός.

Ο Χαμπλ μπόρεσε να φτάσει στην παραπάνω έκφραση χρησιμοποιώντας δεδομένα σχετικά με τις ταχύτητες απόστασης 24 κοντινών γαλαξιών, που είχαν συλλεγεί προηγουμένως από τον αστρονόμο. Φοράω M. παντόφλα. Το Slipher μπόρεσε να μετρήσει με ακρίβεια τις ταχύτητες απογείωσης χάρη στο φασματοσκοπία, δηλαδή, αναλύοντας το συχνότητες χρώματος εκπέμπονται από γαλαξίες. Καθώς αυτοί οι γαλαξίες απομακρύνθηκαν από τη Γη, οι συχνότητες του Ηλεκτρομαγνητικά κύματα εκδίδονται από αυτούς θα πρέπει να υποστούν αλλαγές λόγω του Φαινόμενο Ντόπλερ.

Λήφθηκε από το τηλεσκόπιο Hubble, η εικόνα δείχνει δισεκατομμύρια γαλαξίες σε ένα μικρό κλάσμα του νυχτερινού ουρανού. [1]

Ο Φαινόμενο Ντόπλερ εξηγεί γιατί ακούμε μικρές συχνότητες ήχοι που εκπέμπονται από πηγές που κινούνται σε σχέση με τον παρατηρητή. Για παράδειγμα: όταν ένα ασθενοφόρο πλησιάζει ή αναχωρεί από εμάς, ενδέχεται να παρατηρήσουμε, αντίστοιχα, ότι ο ήχος που εκπέμπεται γίνεται υψηλότερος και έπειτα χαμηλότερος.

Αυτή η φαινομενική αλλαγή στη συχνότητα των ηχητικών κυμάτων συμβαίνει επίσης για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα - όταν οι γαλαξίες απομακρυνθούν, το Το φως που εκπέμπεται από αυτά τείνει να κινείται σε χαμηλότερες συχνότητες, οπότε λέμε ότι, σε αυτούς τους γαλαξίες, είναι δυνατόν να παρατηρηθεί κόκκινη μετατόπιση (Στα Αγγλικά, κόκκινη μετατόπιση).

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

Σταθερή Hubble

Με τα χρόνια, η σταθερά Hubble έχει ενημερώσει την αξία της αρκετές φορές. Αυτές οι αλλαγές οφείλονται στην ακρίβεια με την οποία μπορούμε να μετρήσουμε τις αποστάσεις μεταξύ της Γης και των γαλαξιών. Σύμφωνα με αστρονομικές μετρήσεις, η σταθερά Hubble είναι το ίδιο για όλες τις κατευθύνσεις που κοιτάζουμε - δεν υπάρχει προτιμώμενη κατεύθυνση αναχώρησης. Στην πράξη, είναι σαν να ήμασταν μια μικρή κουκκίδα σε ένα η ουροδόχος κύστη είναι συνεχώςδιογκωμένος.

Το Σύμπαν επεκτείνεται συνεχώς προς όλες τις κατευθύνσεις.

Στην εποχή του Χαμπλ, η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση αστρονομικών αποστάσεων ήταν υποτυπώδης, οπότε ανέπτυξε έναν πολύ πιο έξυπνο τρόπο συμπερίλησής τους: συγκρίνοντας τη φωτεινότητα μεταξύ τους, καθώς όσο πιο μακριά είναι, τόσο χαμηλότερη είναι η φωτεινότητα που εκπέμπουν. Ήταν μέσω του λάμψησυγγενής ανάμεσα στους γαλαξίες που ο Edwin Hubble μπόρεσε να προσδιορίσει, με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια, την αξία της σταθεράς του.

Δείτε επίσης: Μαύρες τρύπες - τι είναι, από ποιες είναι αυτές, ανακαλύψεις και περιέργειες

Επέκταση του κόσμου

Οι πρώτες ενδείξεις για πιθανή επέκταση του Σύμπαντος ήταν δυνατές μόνο χάρη στις ανακαλύψεις του Edwin Hubble. Ωστόσο, ακόμα γνωρίζουμε πολύ λίγα για το πώς επεκτείνεται το Σύμπανυπό αυτή την έννοια, η ανακάλυψη του νόμου του Χαμπλ παρήγαγε, στο ίδιο μέτρο, νέες απαντήσεις και νέες ερωτήσεις.

Δεν είναι ακόμη γνωστό τι προκαλεί την επέκταση του Σύμπαντος, όταν, από την άποψη της κλασικής φυσικής, υποστηρίζεται από νόμος της καθολικής βαρύτητας, η τάση του Κόσμου θα ήταν να συρρικνωθεί παρά να επεκταθεί. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός θεωριών που προσπαθούν να εξηγήσουν το φαινόμενο της επέκτασης, ωστόσο, καμία από αυτές δεν θα μπορούσε να αποδειχθεί μέχρι σήμερα.

Σε μια προσπάθεια να εξηγήσουν την επιταχυνόμενη επέκταση του Σύμπαντος, οι φυσικοί πρότειναν την ύπαρξη του σκοτεινή ύλη. Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι σε θέση να εξηγήσει τι παρατηρείται στο νόμο του Χαμπλ, Ωστόσο, αυτός ο τύπος ύλης πρέπει να έχει «εξωτικές» ιδιότητες που, μέχρι τότε, δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ στην ύλη. συνήθης.

Ο νόμος του Χαμπλ στο Enem

Ο νόμος του Χαμπλ έχει ήδη εφαρμοστεί στο Και είτε, στη δοκιμή του 2019. Το ερώτημα αφορούσε άμεσα τη χρήση του νόμου του Χαμπλ, θα το αναλύσουμε;

(Και είτε) Οι αστρονόμοι μετρούν την ταχύτητα απόστασης από μακρινούς γαλαξίες ανιχνεύοντας το φως που εκπέμπεται από αυτά τα συστήματα. Ο νόμος του Χαμπλ αναφέρει ότι η ταχύτητα αναχώρησης ενός γαλαξία (σε χιλιόμετρα / δευτερόλεπτο) είναι ανάλογη της απόστασης από τη Γη, μετρούμενη σε megaparsec. Σε αυτόν τον νόμο, η σταθερά αναλογικότητας είναι η σταθερά hubble (H₀) και η πιο αποδεκτή τιμή του είναι 72 (km / s) / Mpc. Το parsec (pc) είναι μια αστρονομική μονάδα απόστασης, αξίας περίπου 3,10¹⁶ Μ. Οι αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν καθορίσει ότι η ταχύτητα μακριά από έναν δεδομένο γαλαξία είναι 1440 km / s.

Χρησιμοποιώντας το νόμο του Χαμπλ, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η απόσταση από αυτόν τον γαλαξία, μετρημένη σε χιλιόμετρα, είναι ίση με:

α) 20.10⁰

β) 20.10⁶

γ) 6.10²⁰

δ) 6.10²³

ε) 6.10²⁶

Πρότυπο: Γράμμα Γ

Ανάλυση:

Για να επιλύσετε αυτό το ζήτημα, είναι απαραίτητο να ερμηνεύσετε τη δήλωση. Μέσω αυτού, είναι δυνατόν να το λύσετε ακόμα κι αν δεν γνωρίζετε την έκφραση του νόμου του Χαμπλ, ωστόσο, Πριν ξεκινήσουμε τους υπολογισμούς, πρέπει να προσαρμόσουμε τις μονάδες μέτρησης, θυμόμαστε ότι το 1 pc είναι ισοδύναμο έως 3.10¹⁶ m ή 3.10¹³ χλμ, σημείωση:

Αφού προσαρμόσουμε σωστά τη μονάδα μέτρησης της σταθεράς Hubble, μπορούμε να κάνουμε τον υπολογισμό για να προσδιορίσουμε την απόσταση:

Μάθετε περισσότερα:Τηλεσκόπια ραδιοφώνου - τι είναι και τι είναι

Ασκήσεις νόμου του Χαμπλ

Ερώτηση 1) Ο γαλαξίας Andromeda είναι ο πλησιέστερος σπειροειδής γαλαξίας στον Γαλαξία και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 0,77 Mpc. Με βάση το νόμο του Χαμπλ, η ταχύτητα με την οποία ο γαλαξίας της Ανδρομέδας απομακρύνεται από τον Γαλαξία είναι περίπου:

Δεδομένα: Η₀ = 72 (km / s) / Mpc

α) 96,5 km / s

β) 55,4 km / s

γ) 108,4 km / s

δ) 15,7 km / s

Πρότυπο: Γράμμα Β

Ανάλυση:

Οι μονάδες μέτρησης που παρέχονται από τη δήλωση είναι ήδη συμβατές μεταξύ τους, οπότε απλώς χρησιμοποιούμε τον νόμο του Χαμπλ και αντικαθιστούμε τα δεδομένα:

Το αποτέλεσμα δείχνει ότι ο γαλαξίας Andromeda απομακρύνεται με ταχύτητα περίπου 54 km / s, οπότε η σωστή απάντηση είναι γράμμα Β.

Ερώτηση 2) Ένας γαλαξίας Α βρίσκεται σε απόσταση ρε από τη Γη και μακριά με ταχύτητα β. Γνωρίζοντας ότι ο γαλαξίας Β είναι δύο φορές πιο μακριά από τη Γη από τον γαλαξία Α, μπορεί να ειπωθεί ότι η ταχύτητα αναχώρησής του:

α) θα είναι η μισή ταχύτητα αναχώρησης από τον γαλαξία Α.

β) θα είναι ίση με την ταχύτητα αναχώρησης από τον γαλαξία Α.

γ) θα είναι τέσσερις φορές μικρότερη από την ταχύτητα αναχώρησης από τον γαλαξία Α.

δ) θα είναι διπλάσια από την ταχύτητα του γαλαξία Α.

Πρότυπο: Γράμμα Δ

Ανάλυση:

Ο νόμος του Χαμπλ καθιερώνει μια ευθέως ανάλογη σχέση μεταξύ της ταχύτητας αναχώρησης και της απόστασης, οπότε είναι δύο φορές πιο μακριά, ο γαλαξίας Β κινείται δύο φορές πιο γρήγορα:

Πιστώσεις εικόνας

[1] ΝΑΣΑ | κοινά

Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής