ハッブルの法則：それが言うこと、エネムと演習

ハッブルの法則 実験的に得られ、距離間の直接的な関係を確立します 銀河 まで 地球 そして、この銀河が私たちから遠ざかる速度。 この法則によれば、地球から離れるほど、銀河はより速く移動します。これは、絶えず拡大する宇宙に住む可能性を示唆しています。

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ハッブルの法則は何と言っていますか？

ハッブルの法則によれば、銀河と地球の間の距離が遠いほど、銀河は私たちから離れるのが速くなります。 ハッブルの法則は、アメリカの物理学者と天文学者によって発見され、定式化されました エドウィンP。 ハッブル (1889-1953). 次の図はそれを示しています。

v -後退速度（km / s）

H₀ –ハッブル定数（70（km / s）/ Mpc）

r –地球と銀河の間の距離（Mpc）

この法則では、定数H₀、 として知られている ハッブル定数は、各Mpc（メガパーセク）での銀河の速度の増加の大きさを表します。 O Mpc およその価値がある天文距離の尺度です 326万光年.

ハッブルは、以前に天文学者によって収集された、近くにある24個の銀河の距離速度に関するデータを使用して上記の式に到達することができました。 Mを着ています。 スリッパ. スライファーは、のおかげで離陸速度を正確に測定することができました 分光法、つまり、分析 色の頻度 銀河から放出されます。 これらの銀河が地球から遠ざかるにつれて、 電磁波 それらによって発行された変更を受ける必要があります ドップラー効果.

ハッブル望遠鏡で撮影した画像は、夜空のごく一部にある数十億個の銀河を示しています。 [1]

O ドップラー効果 で小さな周波数変化が聞こえる理由を説明します 音 オブザーバーに対して移動するソースによって放出されます。 たとえば、救急車が私たちに近づいたり離れたりすると、救急車が発する音が高くなり、次に低くなることにそれぞれ気付く場合があります。

音波の周波数のこの明らかな変化は、電磁波でも起こります—銀河が離れると、 それらによって放出された光はより低い周波数に移動する傾向があるので、これらの銀河では、 赤方偏移 （英語で、 赤方偏移).

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ハッブル定数

何年にもわたって、ハッブル定数の値は数回更新されてきました。 これらの変化は、地球と銀河の間の距離を正確に測定できるためでした。 天文学的測定によると、ハッブル定数

それは私たちが見るすべての方向で同じです —優先出発方向はありません。 実際には、それは私たちが小さな点であるかのようです 膀胱は常にあります膨らんだ。

宇宙は絶えずすべての方向に拡大します。

ハッブルの時代には、天文学的な距離を測定するために使用された方法は初歩的だったので、彼はそれらを推測するはるかにインテリジェントな方法を開発しました： それらの間の明るさを比較する、それらが遠くにあるので、それらによって放出される明るさは低くなります。 それは 輝く相対的 エドウィンハッブルがさらに高い精度でその定数の値を決定することができた銀河の中で。

も参照してください: ブラックホール-それらが何であるか、それらが何でできているか、発見と好奇心

宇宙膨張

宇宙の膨張の可能性の最初の兆候は、エドウィンハッブルの発見のおかげでのみ可能でした。 しかしながら、 私たちはまだ宇宙がどのように拡大するかについてほとんど知りませんこの意味で、ハッブルの法則の発見は、同じ尺度で、新しい答えと新しい質問を生み出しました。

古典物理学の観点から、宇宙の膨張を引き起こす原因はまだよくわかっていません。 万有引力の法則、コスモスの傾向は拡大するのではなく縮小することです。 膨張の現象を説明しようとする理論はたくさんありますが、今日まで証明することはできませんでした。

宇宙の加速膨張を説明する試みで、物理学者は 暗黒物質. 現代の理論によれば、暗黒物質はハッブルの法則で観察されていることを説明できるはずです。 しかし、この種の物質は、それまで物質で観察されたことのない「エキゾチック」な性質を持っている必要があります。 普通。

エネムのハッブルの法則

ハッブルの法則はすでに起訴されています そしてどちらか、2019年のテストで。 質問はハッブルの法則の使用に直接対処しました、それを分析しますか？

（そしてどちらか） 天文学者は、これらのシステムから放出される光を検出することにより、遠方の銀河からの距離の速度を測定します。 ハッブルの法則によれば、銀河の出発速度（km / s）は、メガパーセクで測定された地球までの距離に比例します。 この法則では、比例定数はハッブル定数（H₀）そしてその最も受け入れられる値は72（km / s）/ Mpcです。 パーセク（pc）は天文単位の距離で、約3.10の価値があります。¹⁶ m。 天文観測により、特定の銀河から離れる速度は1440 km / sであることが判明しています。

ハッブルの法則を使用すると、この銀河までの距離はkmで測定され、次のようになります。

a）20.10⁰

b）20.10⁶

c）6.10²⁰

d）6.10²³

e）6.10²⁶

テンプレート： 文字C

解決：

この問題を解決するには、ステートメントを解釈する必要があります。 それにより、ハッブルの法則の表現がわからなくても解決することができます。 計算を開始する前に、1個が同等であることを覚えて、測定単位を調整する必要があります 3.10まで¹⁶ mまたは3.10¹³ km、注：

ハッブル定数の測定単位を正しく適合させた後、距離を決定するための計算を行うことができます。

詳細：電波望遠鏡-それらが何であるか、そしてそれらが何のためにあるか

ハッブルの法則演習

質問1） アンドロメダ銀河は天の川に最も近い渦巻銀河であり、約0.77Mpcの距離にあります。 ハッブルの法則に基づくと、アンドロメダ銀河が天の川から離れる速度はおおよそ次のとおりです。

データ：H₀ = 72（km / s）/ Mpc

a）96.5 km / s

b）55.4 km / s

c）108.4 km / s

d）15.7 km / s

テンプレート：文字B

解決:

ステートメントによって提供される測定単位はすでに相互に互換性があるため、ハッブルの法則を使用してデータを置き換えます。

この結果は、アンドロメダ銀河が約54 km / sの速度で移動することを示しているため、正解は次のようになります。 文字B.

質問2） 銀河Aは遠くにあります d 地球からそしてスピードで離れて v. 銀河Bが 地球から2倍の距離 銀河Aよりも、その出発の速度は次のように言えます。

a）銀河Aからの出発速度の半分になります。

b）銀河Aからの出発速度に等しくなります。

c）銀河Aからの出発速度の4分の1になります。

d）銀河Aの速度の2倍の速度になります。

テンプレート： 文字D

解決：

ハッブルの法則は、出発の速度と距離の間に正比例の関係を確立しているため、2倍離れているため、銀河Bは2倍の速さで移動します。

画像クレジット

[1] NASA | コモンズ

RafaelHellerbrock著
物理の先生