Основной закон вселенной астрономия

Законы астрономии

Основными законами, используемыми в астрономии, являются следующие законы:

• Законы Кеплера;
• Закон Ньютон или закон всемирного тяготения;
• Закон Хаббла (о разбегании галактик).

Законы Кеплера

В 1619 году немецкий астроном, механик и математик Иоганн Кеплер (1571-1630 г) опубликовал свою книгу «Гармония мира», в которой вывел ряд астрономических законов, связанных с движением планет.

Кеплер утверждал, что планетарные орбиты имеют эллипсовидную форму, одним из фокусов которой является Солнце. Площадь векторов от Солнца до планеты равнозначные за равные интервалы времени. Квадраты времени обращения планет вокруг Солнца относятся между собой с такой же пропорцией, как их средние расстояния до Солнца, возведенные в куб.

Первый закон Кеплера

Для планет характерна траектория в виде замкнутой кривой в форме эллипса. Каждая орбита имеет два фокуса – точки, расположенные внутри орбиты на постоянных расстояниях. Кеплер выяснил, что все орбитальные планетарные траектории имеют одну плоскость. Наиболее вытянутые орбиты у Марса и Плутона, у остальных планет форма орбиты близка к окружности. Именно поэтому Первый закон Кеплера часто называют законом эллипсов.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Второй закон Кеплера

Планетарные скорости достигают наибольшего значения в случае, когда планета находится на минимальном расстоянии от Солнца. Соответственно, наименьшие значения достигаются, когда расстояние от Солнца максимальное. Согласно Второму закону Кеплера, все планеты обращаются в плоскости, проходящей через солнечный центр. Радиус-вектор, который соединяет Солнце с планетой, за равные временные промежутки очерчивает равные площади.

Третий закон Кеплера

Квадраты периодов полного обращения планет соотносятся в той же степени, что и кубы наибольших полуосей орбит этих планет.

Этот закон отображает взаимосвязь между периодом орбитального обращения и расстоянием от планеты до Солнца.

Рисунок 1. Законы Кеплера (а — первый, б — второй, в – третий).

Закон всемирного тяготения

Английский физик и математик Исаак Ньютон (1643-1727 гг) сформулировал закон всемирного тяготения, гласящий, что любые тела влияют друг на друга посредством взаимного притяжения. Участвующие в этом процессе силы называются гравитационными или силами всемирного тяготения и проявляют себя на любых объектах Вселенной.

Рисунок 2. Закон всемирного тяготения

Именно Ньютон предложил формулу закона всемирного тяготения, где:

• \(G\) — гравитационная постоянная,
• \(m_1\) и \(m_2\) — массы взаимодействующих тел,
• \(r\) — расстояние между ними,
• \(F\) — сила притяжения

Для закона всемирного тяготения принята формулировка, что любые материальные тела взаимно притягивают друг друга с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Действие силы происходит вдоль линии, соединяющей эти тела.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Гравитационная постоянная имеет физический смысл, который вытекает из закона всемирного тяготения. В том случае, если массы равны 1 кг, расстояние между ними равно 1 м, то гравитационная постоянная \(G\) равняется силе притяжения \(F\) , то есть наблюдается равенство силы притяжения и гравитационной постоянной.

Гравитационная постоянная \(G\) равняется , \(67•10−11 Н м к г Н•м^2/кг^2.\)

Действие гравитационных сил происходит между любыми материальными объектами, но при маленьких массах оно не ощущается, а ощущается только в том случае, если масса одного тела несоизмеримо больше массы другого. Пример – сила притяжение на Земле или любой другой планете, так именуемая силой тяжести. Именно сила тяжести придется тела ускорение свободного падения.

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли или планеты. Когда тело движется с ускорением, его вес определяется как : \(P=M•(g+a)\) , где \(a\) — ускорение поднимающегося или падающего тела. Поэтому при движении тела в космосе или при свободном падении возникает невесомость, так как масса тела имеет нулевое значение.

Рисунок 3. Закон всемирного тяготения

Закон Хаббла

Американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953 г) является открывателем закона, который доказывает, что Вселенная постоянно расширяется. Также он установил, что расширение Вселенной характеризуется однородностью и изотропией, проще говоря Вселенная расширяется во всех направлениях с одинаковой скорость.

Закон Хаббла, помимо теории о расширении Вселенной, также доказывает и теории об ее образовании, так называемую теорию Большого взрыва. Наиболее распространенная формулировка закона Хаббла выглядит следующим образом:

• \(V\) — галактическая скорость,
• \(h_0\) — коэффициент пропорциональности, связывающий дистанцию между Землёй и космическим объектом со скоростью его отдаления (так называемая «Постоянная Хаббла»),
• \(R\) — расстояние до галактической структуры.

Существует и иная запись закона Хаббла: \(C•Z=h_0•R\) , где:

• \(C\) — скорость света,
• \(Z\) — красное спектральное смещение — сдвиг линий спектра, создаваемых химическими элементами при их удалении, в красную длинноволновую сторону.

В астрономии закон Хаббла занимает очень важное место, так как широко используется для подтверждения различных научных гипотез, а также в наблюдениях за космосом и космическими телами. Но основным значением закона Хаббла является постулат о постоянном расширении Вселенной, а также именно он доказывает гипотезу Большого Взрыва.

Источник

Закон Хаббла

График из оригинальной работы Хаббла 1929 года

В свое время закон Хаббла сделал переворот в профессиональной астрономии. В начале ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не статична, как казалось ранее, а постоянно расширяется.

Общие сведения

Постоянная Хаббла: данные с различных космических аппаратов

Закон Хаббла – физико-математическая формула, доказывающая, что наша Вселенная постоянно расширяется. Причем расширение космического пространства, в котором находится и наша галактика Млечный путь, характеризуется однородностью и изотропией. То есть, наша Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Формулировка закона Хаббла доказывает и описывает не только теорию расширение Вселенной, но и главную идею ее происхождения – теорию Большого взрыва.

Наиболее часто в научной литературе закон Хаббла встречается под следующей формулировкой: v=H0*r. В этой формуле v означает скорость галактики, H0 – коэффициент пропорциональности, который связывает расстояние от Земли до космического объекта со скоростью его удаления (этот коэффициент еще называют «Постоянной Хаббла»), r – расстояние до галактики.

В некоторых источниках встречается другая формулировка закона Хаббла: cz=H0*r. Здесь c выступает, как скорость света, а z символизирует собой красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в длинноволновую красную сторону спектра по мере их удаления. В физико-теоретической литературе можно обнаружить и другие формулировки данного закона. Однако от разности формулировок суть закона Хаббла не меняется, а его суть заключается в описании того факта, что наша Вселенная непрерывно расширяется во всех направлениях.

Открытие закона

Возраст и будущее Вселенной может быть определено путем измерения постоянной Хаббла

Предпосылкой к открытию закона Хаббла был целый ряд астрономических наблюдений. Так, в 1913 году американский астрофизик Вейл Слайдер обнаружил, что Туманность Андромеды и несколько других огромных космических объектов движутся с большой скоростью, относительно Солнечной системы. Это дало ученому основание предположить, что туманность – это не формирующиеся в нашей галактике планетарные системы, а зарождающиеся звезды, которые находятся за пределами нашей галактики. Дальнейшее наблюдение за туманностями показало, что они не только являются другими галактическими мирами, но и постоянно удаляются от нас. Этот факт дал возможность астрономическому сообществу предположить, что Вселенная постоянно расширяется.

В 1927 году бельгийский ученый-астроном Жорж Леметр экспериментально установил, что галактики во Вселенной удаляются друг от друга в космическом пространстве. В 1929 году американский ученый Эдвин Хаббл при помощи 254-сантиметрового телескопа установил, что Вселенная расширяется и галактики в космическом пространстве удаляются друг от друга. Используя свои наблюдения, Эдвин Хаббл сформулировал математическую формулу, которая по сегодняшний день точно описывает принцип расширения Вселенной, и имеет огромное значение, как для теоретической, так и практической астрономии.

Закон Хаббла: применение и значение для астрономии

Закона Хаббла имеет огромное значение для астрономии. Его широко применяют современные ученые в рамках создания различных научных теорий, а также при наблюдении космических объектов.

Материалы по теме

Горизонт событий

Главное значение закона Хаббла для астрономии заключается в том, что он подтверждает постулат: Вселенная постоянно расширяется. Вместе с этим закон Хаббла служит дополнительным подтверждением теории Большого взрыва, ведь, как считают современные ученые, именно Большой взрыв послужил толчком для расширения «материи» Вселенной.

Закон Хаббла позволил выяснить также, что Вселенная расширяется во всех направлениях одинаково. В какой точке космического пространства не оказался бы наблюдатель, если он посмотрит вокруг себя, он заметит, что все объекты вокруг него одинаково от него удаляются. Наиболее удачно этот факт можно выразить цитатой философа Николая Кузанского, который еще в XV веке сказал: «Любая точка есть центр Безграничной Вселенной».

При помощи закона Хаббла современные астрономы могут с высокой долей вероятности просчитывать положение галактик и скоплений галактик в будущем. Точно так же с его помощью можно вычислить предположительное месторасположение любого объекта в космическом пространстве, спустя определенное количество времени.

Интересные факты

1. Величина, обратная постоянной Хаббла, равна примерно 13,78 миллиардам лет. Эта величина указывает на то, сколько времени прошло с момента начала расширения Вселенной, а значит, вполне вероятно указывает и на ее возраст.
2. Наиболее часто закон Хаббла используют для определения точных расстояний до объектов в космическом пространстве.

3. Закон Хаббла определяет удаление от нас далеких галактик. Что касается ближайших к нам галактик, то здесь его действие не так ярко выражено. Связано это с тем, что эти галактики помимо скорости, связанной с расширением Вселенной, обладают еще и своей собственной скоростью. В связи с этим они могут, как удаляться от нас, так и приближаться к нам. Но, в общем и целом закон Хаббла актуален для всех космических объектов во Вселенной.

Источник

Закон Хаббла

График из оригинальной работы Хаббла 1929 года

В свое время закон Хаббла сделал переворот в профессиональной астрономии. В начале ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не статична, как казалось ранее, а постоянно расширяется.

Общие сведения

Постоянная Хаббла: данные с различных космических аппаратов

Закон Хаббла – физико-математическая формула, доказывающая, что наша Вселенная постоянно расширяется. Причем расширение космического пространства, в котором находится и наша галактика Млечный путь, характеризуется однородностью и изотропией. То есть, наша Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Формулировка закона Хаббла доказывает и описывает не только теорию расширение Вселенной, но и главную идею ее происхождения – теорию Большого взрыва.

Наиболее часто в научной литературе закон Хаббла встречается под следующей формулировкой: v=H0*r. В этой формуле v означает скорость галактики, H0 – коэффициент пропорциональности, который связывает расстояние от Земли до космического объекта со скоростью его удаления (этот коэффициент еще называют «Постоянной Хаббла»), r – расстояние до галактики.

В некоторых источниках встречается другая формулировка закона Хаббла: cz=H0*r. Здесь c выступает, как скорость света, а z символизирует собой красное смещение – сдвиг спектральных линий химических элементов в длинноволновую красную сторону спектра по мере их удаления. В физико-теоретической литературе можно обнаружить и другие формулировки данного закона. Однако от разности формулировок суть закона Хаббла не меняется, а его суть заключается в описании того факта, что наша Вселенная непрерывно расширяется во всех направлениях.

Открытие закона

Возраст и будущее Вселенной может быть определено путем измерения постоянной Хаббла

Предпосылкой к открытию закона Хаббла был целый ряд астрономических наблюдений. Так, в 1913 году американский астрофизик Вейл Слайдер обнаружил, что Туманность Андромеды и несколько других огромных космических объектов движутся с большой скоростью, относительно Солнечной системы. Это дало ученому основание предположить, что туманность – это не формирующиеся в нашей галактике планетарные системы, а зарождающиеся звезды, которые находятся за пределами нашей галактики. Дальнейшее наблюдение за туманностями показало, что они не только являются другими галактическими мирами, но и постоянно удаляются от нас. Этот факт дал возможность астрономическому сообществу предположить, что Вселенная постоянно расширяется.

В 1927 году бельгийский ученый-астроном Жорж Леметр экспериментально установил, что галактики во Вселенной удаляются друг от друга в космическом пространстве. В 1929 году американский ученый Эдвин Хаббл при помощи 254-сантиметрового телескопа установил, что Вселенная расширяется и галактики в космическом пространстве удаляются друг от друга. Используя свои наблюдения, Эдвин Хаббл сформулировал математическую формулу, которая по сегодняшний день точно описывает принцип расширения Вселенной, и имеет огромное значение, как для теоретической, так и практической астрономии.

Закон Хаббла: применение и значение для астрономии

Закона Хаббла имеет огромное значение для астрономии. Его широко применяют современные ученые в рамках создания различных научных теорий, а также при наблюдении космических объектов.

Материалы по теме

Горизонт событий

Главное значение закона Хаббла для астрономии заключается в том, что он подтверждает постулат: Вселенная постоянно расширяется. Вместе с этим закон Хаббла служит дополнительным подтверждением теории Большого взрыва, ведь, как считают современные ученые, именно Большой взрыв послужил толчком для расширения «материи» Вселенной.

Закон Хаббла позволил выяснить также, что Вселенная расширяется во всех направлениях одинаково. В какой точке космического пространства не оказался бы наблюдатель, если он посмотрит вокруг себя, он заметит, что все объекты вокруг него одинаково от него удаляются. Наиболее удачно этот факт можно выразить цитатой философа Николая Кузанского, который еще в XV веке сказал: «Любая точка есть центр Безграничной Вселенной».

При помощи закона Хаббла современные астрономы могут с высокой долей вероятности просчитывать положение галактик и скоплений галактик в будущем. Точно так же с его помощью можно вычислить предположительное месторасположение любого объекта в космическом пространстве, спустя определенное количество времени.

Интересные факты

1. Величина, обратная постоянной Хаббла, равна примерно 13,78 миллиардам лет. Эта величина указывает на то, сколько времени прошло с момента начала расширения Вселенной, а значит, вполне вероятно указывает и на ее возраст.
2. Наиболее часто закон Хаббла используют для определения точных расстояний до объектов в космическом пространстве.

3. Закон Хаббла определяет удаление от нас далеких галактик. Что касается ближайших к нам галактик, то здесь его действие не так ярко выражено. Связано это с тем, что эти галактики помимо скорости, связанной с расширением Вселенной, обладают еще и своей собственной скоростью. В связи с этим они могут, как удаляться от нас, так и приближаться к нам. Но, в общем и целом закон Хаббла актуален для всех космических объектов во Вселенной.

‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Закон Хаббла» title=»Закон Хаббла»>

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник