Неліктен Хаббл уақыты Әлемнің жасына жақын?

Егер галактикалар тұрақты жылдамдықпен алыстаса, r қашықтықты t = r/v уақытта жүріп өтер еді. Хаббл заңы бойынша r/v = 1/H, яғни бұл уақыт барлық галактика үшін бірдей. Ұлғаю жылдамдығы өзгеріп отырған, сондықтан бұл тек бағалау: H ≈ 70 км/(с·Мпк) болғанда шамамен 14 млрд жыл шығады, ал Әлемнің өлшенген жасы шамамен 13,8 млрд жыл.

Хаббл заңы Жердің Әлем ұлғаюының орталығы екенін білдіре ме?

Жоқ. Әлем біркелкі ұлғаяды, сондықтан кез келген галактикадан қарағанда да алыс галактикалардың сол заң бойынша алыстап бара жатқаны байқалады. Жақын галактикаларда заң нашар орындалады: олардың өз қозғалысы бар, мысалы, Андромеда галактикасы (Андромеда тұмандығы) бізге жақындап келеді.

← Барлық тақырып: Физика

Физика · ҰБТ-ға арналған теория

Хаббл заңы және Әлемнің ұлғаюы

Космология Әлемнің тұтастай құрылысы мен дамуын зерттейді. Бұл бетте Хаббл заңы, Әлем жасын бағалау және Үлкен жарылыстан кейінгі кезеңдердің реті қарастырылады.

Осы тақырып бойынша жаттығуТолық қолжетімділік болса — осы тақырып бойынша жаттығу, болмаса — пән бойынша тегін тест.

ҰБТ бұл тақырыптан нені тексереді

Бөлім: 10 Космология

ҰТО спецификациясының тармағы: 25 Космология

Біздің бағалауымызша, бұл тақырып бойынша тапсырма әр нұсқада кездесе бермейді: 40 тапсырманың ішінде орта есеппен біреуден аз.

Осы пән бойынша ҰБТ 2026 спецификациясы: тақырыптар мен тапсырмалар

Не істей білу керек

Әлемнің ұлғаюын Хаббл заңы мен қызыл ығысу арқылы түсіндіру
v = Hr заңы бойынша галактиканың алыстау жылдамдығын немесе оған дейінгі қашықтықты табу
Мегапарсек пен секундты қажетті бірліктерге айналдырып, Хаббл уақыты арқылы Әлемнің жасын бағалау
Үлкен жарылыстан кейінгі Әлем эволюциясының кезеңдерін хронологиялық ретпен орналастыру

Ең бастысы туралы қысқаша

Хаббл заңы. v = Hr, мұнда v — галактиканың алыстау жылдамдығы, r — оған дейінгі қашықтық, H \approx 70 км/(с·Мпк) — Хаббл тұрақтысы. Заң алыс галактикалар үшін, v жарық жылдамдығынан әлдеқайда аз болғанда орындалады.
Қызыл ығысу. Алыстап бара жатқан галактика спектріндегі сызықтар қызыл шетке қарай ығысады; галактика неғұрлым алыс болса, ығысу орта есеппен соғұрлым үлкен болады.
Хаббл уақыты. t = 1/H Әлемнің жасын шамалап береді. Бөлмес бұрын Мпк-ны км-ге айналдыр, сонда ұзындық бірліктері қысқарады. H = 70 км/(с·Мпк) болғанда шамамен 14 млрд жыл шығады.
Бірліктер. 1 пк \approx 3{,}26 жарық жылы \approx 3{,}1\cdot 10^{16} м, 1 Мпк = 10^{6} пк, 1 жыл \approx 3{,}15\cdot 10^{7} с.
Әлем эволюциясының кезеңдері. Гелий ядролары алғашқы минуттарда түзілді; шамамен 380 мың жылдан кейін бейтарап атомдар түзіліп, реликтік сәулелену заттан бөлінді; алғашқы жұлдыздар жүздеген млн жылдан соң тұтанды; Күн жүйесі шамамен 4{,}6 млрд жыл бұрын қалыптасты.

Талдауы бар тапсырмалар

ENTLab тапсырмалар қорынан, ҰТО нұсқаларынан емес. Алдымен өзің шешіп көр, содан кейін талдауын аш.

Галактика Жерден 14 Мпк қашықтықта орналасқан. Хаббл заңы бойынша оның алыстау жылдамдығы тең (H = 70 км/(с·Мпк))

A)0{,}2 км/с
B)98 км/с
C)980 км/с
D)9800 км/с

Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: C

Хаббл заңы бойынша галактиканың алыстау жылдамдығы оған дейінгі қашықтыққа пропорционал: v = Hr = 70\cdot 14 = 980 км/с (км/(с·Мпк) · Мпк = км/с). 0{,}2 км/с нұсқасы қашықтықты Хаббл тұрақтысына бөлгенде шығады: 14/70 = 0{,}2. 98 км/с нұсқасында көбейткенде бір нөл жоғалған, ал 9800 км/с нұсқасында көбейткенде артық нөл қосылған.

1929 ж. Хаббл өз тұрақтысы үшін шамамен 500 км/(с·Мпк) мәнін алды. H = 500 км/(с·Мпк) болғанда Хаббл уақыты t = 1/H тең (1 Мпк \approx 3\cdot 10^{19} км, 1 жыл \approx 3\cdot 10^{7} с)

A)2 млрд жыл
B)2000 млрд жыл
C)0{,}002 млрд жыл
D)6 млрд жыл

Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: A

Хаббл уақыты t = 1/H, мұнда H = 500 км/(с·Мпк). Алдымен мегапарсекті километрмен өрнектейміз: 1 Мпк \approx 3\cdot 10^{19} км. Сонда t = \frac{3\cdot 10^{19}\text{ км}}{500\text{ км/с}} = 6\cdot 10^{16} с. Километрлер қысқарады, секунд қалады. Жылға айналдырамыз: t = \frac{6\cdot 10^{16}}{3\cdot 10^{7}} = 2\cdot 10^{9} жыл = 2 млрд жыл. 2000 млрд жыл нұсқасы мегапарсекті метрге айналдырып (3\cdot 10^{22} м), ал жылдамдықты км/с түрінде қалдырғанда шығады: \frac{3\cdot 10^{22}}{500} = 6\cdot 10^{19} с, бұл 2\cdot 10^{12} жыл. 0{,}002 млрд жыл нұсқасы жылдамдықты м/с-қа айналдырып (500 км/с = 5\cdot 10^{5} м/с), ал мегапарсекті километрмен қалдырғанда шығады: \frac{3\cdot 10^{19}}{5\cdot 10^{5}} = 6\cdot 10^{13} с, бұл 2\cdot 10^{6} жыл. 6 млрд жыл нұсқасы жылға айналдырғанда 3 көбейткішін жоғалтып, 6\cdot 10^{16} с-ты 3\cdot 10^{7} орнына 10^{7}-ге бөлгенде шығады.

Жиі кететін қателер

Жылдамдықты табу үшін қашықтықты H-қа бөледі. Заң бойынша көбейту керек: v = Hr; бірлігін тексер: км/(с·Мпк) · Мпк = км/с.
Хаббл уақытын есептегенде мегапарсекті метрге айналдырып, жылдамдықты км/с түрінде қалдырады. Екі ұзындық та бірдей бірлікте болуы керек, сонда тек секунд қалады.
Секундты жылға айналдырғанда 1 жылды 10^{7} с деп алады. Шын мәнінде бір жыл шамамен 3\cdot 10^{7} с; 10^{7} с-қа бөлсең, жауап шамамен үш есе артық шығады.
Жұлдыздарды атомдардан бұрын қояды. Алдымен ядролар, содан кейін бейтарап атомдар түзілді, ал алғашқы жұлдыздар осыдан кейін ғана бейтарап газ бұлттарының сығылуынан пайда болды.

Тақырып бойынша сұрақтар

Неліктен Хаббл уақыты Әлемнің жасына жақын?: Егер галактикалар тұрақты жылдамдықпен алыстаса, r қашықтықты t = r/v уақытта жүріп өтер еді. Хаббл заңы бойынша r/v = 1/H, яғни бұл уақыт барлық галактика үшін бірдей. Ұлғаю жылдамдығы өзгеріп отырған, сондықтан бұл тек бағалау: H \approx 70 км/(с·Мпк) болғанда шамамен 14 млрд жыл шығады, ал Әлемнің өлшенген жасы шамамен 13{,}8 млрд жыл.
Хаббл заңы Жердің Әлем ұлғаюының орталығы екенін білдіре ме?: Жоқ. Әлем біркелкі ұлғаяды, сондықтан кез келген галактикадан қарағанда да алыс галактикалардың сол заң бойынша алыстап бара жатқаны байқалады. Жақын галактикаларда заң нашар орындалады: олардың өз қозғалысы бар, мысалы, Андромеда галактикасы (Андромеда тұмандығы) бізге жақындап келеді.

Осы тақырып бойынша жаттығу

ENTLab теорияны ҰТО спецификациясы негізінде өз сөзімен жазады. Біз ҰТО емеспіз және онымен ешқандай байланысымыз жоқ.