Реликтовое излучение Большого взрыва - История изменений

User33 в 05:55, 9 июля 2012

2012-07-09T05:55:50Z

← Предыдущая		Версия 05:55, 9 июля 2012
Строка 5:		Строка 5:
	<br>		<br>

-	'''                                                    4.4.2. Реликтовое излучение Большого взрыва '''<br><br>Из повседневного  опыта мы  знаем,  что нагретые  тела излучают  энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Высидели  в  один  из  вечеров  Вашей жизни.  Тем  более  должно  было  излучать энергию  экстремально  нагретое  вещество  во Вселенной  малых  пространственных размеров.  <br><br>В силу ограниченности объема вещество и излучение (электромагнитные  волны  различных частот)  неизбежно  должно   бы   было ть  в  энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным  тепловым излучением. Квантовая механика предсказывает, какую форму имеет спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного  тела (АЧТ) при  различных  температурах. Спектр излучения АЧТ  описывается формулой М. Планка (1858 - 1947) <br><br>[[Image:30-02-011.jpg]]<br><br>где Т - температура излучателя; k - постоянная Больцмана; c - скорость света; ''e'' - основание натуральных логарифмов; v - частота электромагнитного излучения;  h -  постоянная Планка;  r<sub>v</sub> -  спектральная  плотность  энергетической светимости излучателя, равная  энергии,  излучаемой  за  единицу  времени  с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот.<br><br>Из формулы Планка можно  вывести  все  экспериментально наблюдаемые  закономерности  в  спектрах  нагретых  тел. Кстати,  отметим,  что  спектр АЧТ и формула Планка никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (4.7) - одна из самых  общефизических  формул,  применимая  вплоть  до  экстремальных  состояний вещества.<br>  <br>Согласно  теории  Планка  в  области высоких  частот  излучения  спектральная  функция  убывает  пропорциональнo  экспоненте  с  показателем (- hv/kT). В области около нуля, при возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим  спадом  есть область максимальной  светимости. Положение  максимума  светимости  на шкале  длин  волн  и  температура излучателя связаны законом смещения Вина <br><br>[[Image:30-02-012.jpg]]<br><br>где [[Image:27-02-01.jpg]]*  -  длина  волны,  на которую  приходится максимальная  светимость  в спектре излучения; T - температура излучателя;''b'' - постоянная Вина. <br><br>При  экстремально  высокой  температуре максимум  светимости приходился на область  высокоэнергетичного  гамма-излучения (образование  гелия из  водорода  требует  температуры порядка 10<sup>10 </sup>К). По мере  остывания Вселенной, при её расширении, область максимума светимости в спектре должна перемещаться  в  сторону длинных  волн. Гамов  считал, что для  современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К. При такой температуре максимум спектра должен находится в области микроволнового (0,6 мкм) излучения.<br><br>Его  оппонент,  Хойл,  указывал,  что  такое  значение  не  согласуется  с данными  о температуре  молекул  циана  СN,  существующих  в  межзвездной среде. Уже было известно, что интенсивность спектральных линий циана зависит от "заселенности" верхних энергетических уровней молекулы, которая определяется  температурой  среды, в которой находится молекула. По оценкам, сделанным для циана, температура оответствует 2,3 К. <br><br>В 1964  г.  было  открыто  космическое  радиоизлучение,  неожиданной особенностью  которого  была «всенаправленность». Вне  зависимости  от  направления  антенны,  его  регистрировали  с  одинаковой  интенсивностью  со всех сторон и днем и ночью как равномерный микроволновый шум. От него невозможно  было  избавиться,  и  сначала  его рассматривали  как  помеху. Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого взрыва. Чтобы  убедиться  в  том,  что  открытое  изотропное  излучение  имеет непрерывный спектр с максимумом  и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964  г.)  получили Нобелевскую  премию.  Стационарная  концепция  Вселенной была признана несостоятельной. Она предсказывает нулевую температуру излучения в космосе, тогда как по спектру реликтового излучения она составляет 2,7 К. Это значение хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре молекул циана в космосе. <br><br>В конце 80-х гг. в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового  теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы  вещества протовселенной. Без них в  теории «не получается»  образования  локальных  сгущений,  порождающих  галактики  и звезды. В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить фотоны (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей  разряжения  массы  будет  казаться «более  теплым».  Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены. <br><br>Более  достоверно  существование  вариаций  реликтового  теплового излучения было установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Этот означает, что уже на начальной стадии расширения  Вселенной  существовала «рябь»,  флуктуации  в  распределении  массыэнергии по её объему. Дальнейшее гравитационное скучивание вещества порождает «космические пузыри»,  в  которых  отсутствует  вещество и «стенки пузырей»,  состоящие из  сверхскоплений и  скоплений  галактик. С помощью спутника СОВЕ удалось измерить спектр реликтового излучения в очень широком спектральном диапазоне и уточнить температуру излучения. Она равна 2,74 К.<br><br><br>	+	'''                                                    4.4.2. Реликтовое излучение Большого взрыва '''<br><br>Из повседневного  опыта мы  знаем,  что нагретые  тела излучают  энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Высидели  в  один  из  вечеров  Вашей жизни.  Тем  более  должно  было  излучать энергию  экстремально  нагретое  вещество  во [[Две_концепции_Вселенной\|Вселенной]]  малых  пространственных размеров.  <br><br>В силу ограниченности объема вещество и излучение (электромагнитные  волны  различных частот)  неизбежно  должно   бы   было ть  в  энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным  тепловым излучением. Квантовая [[Что_такое_механика\|механика]] предсказывает, какую форму имеет спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного  тела (АЧТ) при  различных  температурах. Спектр излучения АЧТ  описывается формулой М. Планка (1858 - 1947) <br><br>[[Image:30-02-011.jpg\|Реликтовое излучение Большого взрыва ]]<br><br>где Т - температура излучателя; k - постоянная Больцмана; c - скорость света; ''e'' - основание натуральных логарифмов; v - частота электромагнитного излучения;  h -  постоянная Планка;  r<sub>v</sub> -  спектральная  плотность  энергетической светимости излучателя, равная  энергии,  излучаемой  за  единицу  времени  с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот.<br><br>Из формулы Планка можно  вывести  все  экспериментально наблюдаемые  закономерности  в  спектрах  нагретых  тел. Кстати,  отметим,  что  спектр АЧТ и формула Планка никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (4.7) - одна из самых  общефизических  формул,  применимая  вплоть  до  экстремальных  состояний вещества.<br>  <br>Согласно  теории  Планка  в  области высоких  частот  излучения  спектральная  функция  убывает  пропорциональнo  экспоненте  с  показателем (- hv/kT). В области около нуля, при возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим  спадом  есть область максимальной  светимости. Положение  максимума  светимости  на шкале  длин  волн  и  [[Абсолютная_температура._Температура_—_мера_средней_кинетической_энергии_молекул\|температура]] излучателя связаны законом смещения Вина <br><br>[[Image:30-02-012.jpg\|Реликтовое излучение Большого взрыва ]]<br><br>где [[Image:27-02-01.jpg]]*  -  длина  волны,  на которую  приходится максимальная  светимость  в спектре излучения; T - температура излучателя;''b'' - постоянная Вина. <br><br>При  экстремально  высокой  температуре максимум  светимости приходился на область  высокоэнергетичного  гамма-излучения (образование  гелия из  водорода  требует  температуры порядка 10<sup>10 </sup>К). По мере  остывания Вселенной, при её расширении, область максимума светимости в спектре должна перемещаться  в  сторону длинных  волн. Гамов  считал, что для  современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К. При такой температуре максимум спектра должен находится в области микроволнового (0,6 мкм) [[Инфракрасное_и_ультрафиолетовое_излучения\|излучения]].<br><br>Его  оппонент,  Хойл,  указывал,  что  такое  значение  не  согласуется  с данными  о температуре  молекул  циана  СN,  существующих  в  межзвездной среде. Уже было известно, что интенсивность спектральных линий циана зависит от "заселенности" верхних энергетических уровней молекулы, которая определяется  температурой  среды, в которой находится молекула. По оценкам, сделанным для циана, температура оответствует 2,3 К. <br><br>В 1964  г.  было  открыто  космическое  радиоизлучение,  неожиданной особенностью  которого  была «всенаправленность». Вне  зависимости  от  направления  антенны,  его  регистрировали  с  одинаковой  интенсивностью  со всех сторон и днем и ночью как равномерный микроволновый шум. От него невозможно  было  избавиться,  и  сначала  его рассматривали  как  помеху. Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого взрыва. Чтобы  убедиться  в  том,  что  открытое  изотропное  излучение  имеет непрерывный спектр с максимумом  и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964  г.)  получили Нобелевскую  премию.  Стационарная  концепция  Вселенной была признана несостоятельной. Она предсказывает нулевую температуру излучения в космосе, тогда как по спектру реликтового излучения она составляет 2,7 К. Это значение хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре [[59._Електронні_формули_молекул_речовин\|молекул]] циана в космосе. <br><br>В конце 80-х гг. в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового  теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы  вещества протовселенной. Без них в  теории «не получается»  образования  локальных  сгущений,  порождающих  галактики  и звезды. В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить [[Фотоны\|фотоны]] (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей  разряжения  массы  будет  казаться «более  теплым».  Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены. <br><br>Более  достоверно  существование  вариаций  реликтового  теплового излучения было установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Этот означает, что уже на начальной стадии расширения  Вселенной  существовала «рябь»,  флуктуации  в  распределении  массыэнергии по её объему. Дальнейшее гравитационное скучивание вещества порождает «космические пузыри»,  в  которых  отсутствует  вещество и «стенки пузырей»,  состоящие из  сверхскоплений и  скоплений  галактик. С помощью спутника СОВЕ удалось измерить спектр реликтового излучения в очень широком спектральном диапазоне и уточнить температуру излучения. Она равна 2,74 К.<br><br><br>

	<br>		<br>

User16 в 07:01, 27 марта 2012

2012-03-27T07:01:13Z

← Предыдущая		Версия 07:01, 27 марта 2012
Строка 5:		Строка 5:
	<br>		<br>

-	4.4.2. Реликтовое излучение Большого взрыва <br><br>Из повседневного  опыта мы  знаем,  что нагретые  тела излучают  энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Высидели  в  один  из  вечеров  Вашей жизни.  Тем  более  должно  было  излучать энергию  экстремально  нагретое  вещество  во Вселенной  малых  пространственных размеров.  <br><br>В силу ограниченности объема вещество и излучение (электромагнитные  волны  различных частот)  неизбежно  должно   бы   было ть  в  энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным  тепловым излучением. Квантовая механика предсказывает, какую форму имеет спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного  тела (АЧТ) при  различных  температурах. Спектр излучения АЧТ  описывается формулой М. Планка (1858 - 1947) <br><br>карт<br><br>где Т - температура излучателя; k - постоянная Больцмана; c - скорость света; <br>e - основание натуральных логарифмов; v - частота электромагнитного излучения;  h -  постоянная Планка;  rv -  спектральная  плотность  энергетической светимости излучателя, равная  энергии,  излучаемой  за  единицу  времени  с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот.<br><br>Из формулы Планка можно  вывести  все  экспериментально наблюдаемые  закономерности  в  спектрах  нагретых  тел. Кстати,  отметим,  что  спектр АЧТ и формула Планка никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (4.7) - одна из самых  общефизических  формул,  применимая  вплоть  до  экстремальных  состояний вещества.<br>  <br>Согласно  теории  Планка  в  области высоких  частот  излучения  спектральная  функция  убывает  пропорциональнo  экспоненте  с  показателем (- hv/kT). В области около нуля, при возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим  спадом  есть область максимальной  светимости. Положение  максимума  светимости  на шкале  длин  волн  и  температура излучателя связаны законом смещения Вина <br><br>rfhn<br><br>где  /..........   -  длина  волны,  на которую  приходится максимальная  светимость  в спектре излучения; T - температура излучателя; b - постоянная Вина. <br><br>При  экстремально  высокой  температуре максимум  светимости приходился на область  высокоэнергетичного  гамма-излучения (образование  гелия из  водорода  требует  температуры порядка 1010 К). По мере  остывания Вселенной, при её расширении, область максимума светимости в спектре должна перемещаться  в  сторону длинных  волн. Гамов  считал, что для  современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К. При<br>такой температуре максимум спектра должен находится в области микроволнового (0,6 мкм) излучения.<br><br>Его  оппонент,  Хойл,  указывал,  что  такое  значение  не  согласуется  с данными  о температуре  молекул  циана  СN,  существующих  в  межзвездной среде. Уже было известно, что интенсивность спектральных линий циана зависит от "заселенности" верхних энергетических уровней молекулы, которая определяется  температурой  среды, в которой находится молекула. По оценкам, сделанным для циана, температура оответствует 2,3 К. <br><br>В 1964  г.  было  открыто  космическое  радиоизлучение,  неожиданной особенностью  которого  была «всенаправленность». Вне  зависимости  от  направления  антенны,  его  регистрировали  с  одинаковой  интенсивностью  со всех сторон и днем и ночью как равномерный микроволновый шум. От него невозможно  было  избавиться,  и  сначала  его рассматривали  как  помеху. Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого <br>взрыва. Чтобы  убедиться  в  том,  что  открытое  изотропное  излучение  имеет непрерывный спектр с максимумом  и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964  г.)  получили Нобелевскую  премию.  Стационарная  концепция  Вселенной была признана несостоятельной. Она предсказывает нулевую температуру излучения в космосе, тогда как по спектру реликтового излучения она составляет 2,7 К. Это значение хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре молекул циана в космосе. <br><br>В конце 80-х гг. в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового  теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы  вещества протовселенной. Без них в  теории «не получается»  образования  локальных  сгущений,  порождающих  галактики  и звезды. В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить фотоны (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей  разряжения  массы  будет  казаться «более  теплым».  Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены. <br><br>Более  достоверно  существование  вариаций  реликтового  теплового излучения было установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Этот означает, что уже на начальной стадии расширения  Вселенной  существовала «рябь»,  флуктуации  в  распределении  массыэнергии по её объему. Дальнейшее гравитационное скучивание вещества порождает «космические пузыри»,  в  которых  отсутствует  вещество и «стенки пузырей»,  состоящие из  сверхскоплений и  скоплений  галактик. С помощью спутника СОВЕ удалось измерить спектр реликтового излучения в очень широком спектральном диапазоне и уточнить температуру излучения. Она равна 2,74 К.<br><br><br>	+	'''                                                    4.4.2. Реликтовое излучение Большого взрыва '''<br><br>Из повседневного  опыта мы  знаем,  что нагретые  тела излучают  энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Высидели  в  один  из  вечеров  Вашей жизни.  Тем  более  должно  было  излучать энергию  экстремально  нагретое  вещество  во Вселенной  малых  пространственных размеров.  <br><br>В силу ограниченности объема вещество и излучение (электромагнитные  волны  различных частот)  неизбежно  должно   бы   было ть  в  энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным  тепловым излучением. Квантовая механика предсказывает, какую форму имеет спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного  тела (АЧТ) при  различных  температурах. Спектр излучения АЧТ  описывается формулой М. Планка (1858 - 1947) <br><br>[[Image:30-02-011.jpg]]<br><br>где Т - температура излучателя; k - постоянная Больцмана; c - скорость света; ''e'' - основание натуральных логарифмов; v - частота электромагнитного излучения;  h -  постоянная Планка;  r<sub>v</sub> -  спектральная  плотность  энергетической светимости излучателя, равная  энергии,  излучаемой  за  единицу  времени  с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот.<br><br>Из формулы Планка можно  вывести  все  экспериментально наблюдаемые  закономерности  в  спектрах  нагретых  тел. Кстати,  отметим,  что  спектр АЧТ и формула Планка никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (4.7) - одна из самых  общефизических  формул,  применимая  вплоть  до  экстремальных  состояний вещества.<br>  <br>Согласно  теории  Планка  в  области высоких  частот  излучения  спектральная  функция  убывает  пропорциональнo  экспоненте  с  показателем (- hv/kT). В области около нуля, при возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим  спадом  есть область максимальной  светимости. Положение  максимума  светимости  на шкале  длин  волн  и  температура излучателя связаны законом смещения Вина <br><br>[[Image:30-02-012.jpg]]<br><br>где [[Image:27-02-01.jpg]]*  -  длина  волны,  на которую  приходится максимальная  светимость  в спектре излучения; T - температура излучателя;''b'' - постоянная Вина. <br><br>При  экстремально  высокой  температуре максимум  светимости приходился на область  высокоэнергетичного  гамма-излучения (образование  гелия из  водорода  требует  температуры порядка 10<sup>10 </sup>К). По мере  остывания Вселенной, при её расширении, область максимума светимости в спектре должна перемещаться  в  сторону длинных  волн. Гамов  считал, что для  современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К. При такой температуре максимум спектра должен находится в области микроволнового (0,6 мкм) излучения.<br><br>Его  оппонент,  Хойл,  указывал,  что  такое  значение  не  согласуется  с данными  о температуре  молекул  циана  СN,  существующих  в  межзвездной среде. Уже было известно, что интенсивность спектральных линий циана зависит от "заселенности" верхних энергетических уровней молекулы, которая определяется  температурой  среды, в которой находится молекула. По оценкам, сделанным для циана, температура оответствует 2,3 К. <br><br>В 1964  г.  было  открыто  космическое  радиоизлучение,  неожиданной особенностью  которого  была «всенаправленность». Вне  зависимости  от  направления  антенны,  его  регистрировали  с  одинаковой  интенсивностью  со всех сторон и днем и ночью как равномерный микроволновый шум. От него невозможно  было  избавиться,  и  сначала  его рассматривали  как  помеху. Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого взрыва. Чтобы  убедиться  в  том,  что  открытое  изотропное  излучение  имеет непрерывный спектр с максимумом  и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964  г.)  получили Нобелевскую  премию.  Стационарная  концепция  Вселенной была признана несостоятельной. Она предсказывает нулевую температуру излучения в космосе, тогда как по спектру реликтового излучения она составляет 2,7 К. Это значение хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре молекул циана в космосе. <br><br>В конце 80-х гг. в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового  теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы  вещества протовселенной. Без них в  теории «не получается»  образования  локальных  сгущений,  порождающих  галактики  и звезды. В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить фотоны (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей  разряжения  массы  будет  казаться «более  теплым».  Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены. <br><br>Более  достоверно  существование  вариаций  реликтового  теплового излучения было установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Этот означает, что уже на начальной стадии расширения  Вселенной  существовала «рябь»,  флуктуации  в  распределении  массыэнергии по её объему. Дальнейшее гравитационное скучивание вещества порождает «космические пузыри»,  в  которых  отсутствует  вещество и «стенки пузырей»,  состоящие из  сверхскоплений и  скоплений  галактик. С помощью спутника СОВЕ удалось измерить спектр реликтового излучения в очень широком спектральном диапазоне и уточнить температуру излучения. Она равна 2,74 К.<br><br><br>

	<br>		<br>

User16: Новая страница: «Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Ре...»

2012-03-27T06:38:22Z

Новая страница: «<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Ре...»

Новая страница

<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Реликтовое излучение Большого взрыва</metakeywords>

'''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Естествознание|Естествознание]]>>[[Естествознание 11 класс|Естествознание 11 класс]]>> Реликтовое излучение Большого взрыва'''

 

4.4.2. Реликтовое излучение Большого взрыва Из повседневного  опыта мы  знаем,  что нагретые  тела излучают  энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Высидели  в  один  из  вечеров  Вашей жизни.  Тем  более  должно  было  излучать энергию  экстремально  нагретое  вещество  во Вселенной  малых  пространственных размеров.   В силу ограниченности объема вещество и излучение (электромагнитные  волны  различных частот)  неизбежно  должно   бы   было ть  в  энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным  тепловым излучением. Квантовая механика предсказывает, какую форму имеет спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного  тела (АЧТ) при  различных  температурах. Спектр излучения АЧТ  описывается формулой М. Планка (1858 - 1947) карт где Т - температура излучателя; k - постоянная Больцмана; c - скорость света; e - основание натуральных логарифмов; v - частота электромагнитного излучения;  h -  постоянная Планка;  rv -  спектральная  плотность  энергетической светимости излучателя, равная  энергии,  излучаемой  за  единицу  времени  с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот. Из формулы Планка можно  вывести  все  экспериментально наблюдаемые  закономерности  в  спектрах  нагретых  тел. Кстати,  отметим,  что  спектр АЧТ и формула Планка никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (4.7) - одна из самых  общефизических  формул,  применимая  вплоть  до  экстремальных  состояний вещества.   Согласно  теории  Планка  в  области высоких  частот  излучения  спектральная  функция  убывает  пропорциональнo  экспоненте  с  показателем (- hv/kT). В области около нуля, при возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим  спадом  есть область максимальной  светимости. Положение  максимума  светимости  на шкале  длин  волн  и  температура излучателя связаны законом смещения Вина rfhn где  /..........   -  длина  волны,  на которую  приходится максимальная  светимость  в спектре излучения; T - температура излучателя; b - постоянная Вина. При  экстремально  высокой  температуре максимум  светимости приходился на область  высокоэнергетичного  гамма-излучения (образование  гелия из  водорода  требует  температуры порядка 1010 К). По мере  остывания Вселенной, при её расширении, область максимума светимости в спектре должна перемещаться  в  сторону длинных  волн. Гамов  считал, что для  современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К. При такой температуре максимум спектра должен находится в области микроволнового (0,6 мкм) излучения. Его  оппонент,  Хойл,  указывал,  что  такое  значение  не  согласуется  с данными  о температуре  молекул  циана  СN,  существующих  в  межзвездной среде. Уже было известно, что интенсивность спектральных линий циана зависит от "заселенности" верхних энергетических уровней молекулы, которая определяется  температурой  среды, в которой находится молекула. По оценкам, сделанным для циана, температура оответствует 2,3 К. В 1964  г.  было  открыто  космическое  радиоизлучение,  неожиданной особенностью  которого  была «всенаправленность». Вне  зависимости  от  направления  антенны,  его  регистрировали  с  одинаковой  интенсивностью  со всех сторон и днем и ночью как равномерный микроволновый шум. От него невозможно  было  избавиться,  и  сначала  его рассматривали  как  помеху. Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого взрыва. Чтобы  убедиться  в  том,  что  открытое  изотропное  излучение  имеет непрерывный спектр с максимумом  и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964  г.)  получили Нобелевскую  премию.  Стационарная  концепция  Вселенной была признана несостоятельной. Она предсказывает нулевую температуру излучения в космосе, тогда как по спектру реликтового излучения она составляет 2,7 К. Это значение хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре молекул циана в космосе. В конце 80-х гг. в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового  теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы  вещества протовселенной. Без них в  теории «не получается»  образования  локальных  сгущений,  порождающих  галактики  и звезды. В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить фотоны (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей  разряжения  массы  будет  казаться «более  теплым».  Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены. Более  достоверно  существование  вариаций  реликтового  теплового излучения было установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Этот означает, что уже на начальной стадии расширения  Вселенной  существовала «рябь»,  флуктуации  в  распределении  массыэнергии по её объему. Дальнейшее гравитационное скучивание вещества порождает «космические пузыри»,  в  которых  отсутствует  вещество и «стенки пузырей»,  состоящие из  сверхскоплений и  скоплений  галактик. С помощью спутника СОВЕ удалось измерить спектр реликтового излучения в очень широком спектральном диапазоне и уточнить температуру излучения. Она равна 2,74 К. 

 

''Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.''

 

'''Содержание урока'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] конспект урока'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] опорный каркас
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] презентация урока
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] акселеративные методы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] интерактивные технологии

'''Практика'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] задачи и упражнения
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] самопроверка
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] домашние задания
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] дискуссионные вопросы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] риторические вопросы от учеников

'''Иллюстрации'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фотографии, картинки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] графики, таблицы, схемы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

'''Дополнения'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] рефераты'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] статьи
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фишки для любознательных
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] шпаргалки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] учебники основные и дополнительные
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] словарь терминов
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] прочие
''''''
Совершенствование учебников и уроков
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] исправление ошибок в учебнике'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обновление фрагмента в учебнике
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] элементы новаторства на уроке
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] замена устаревших знаний новыми

'''Только для учителей'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] идеальные уроки '''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] календарный план на год
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] методические рекомендации
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] программы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обсуждения

'''Интегрированные уроки'''


 

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, [http://xvatit.com/index.php?do=feedback напишите нам].

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - [http://xvatit.com/forum/ Образовательный форум].