K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 1 DABAS VĒSTURE I daļa (5 lekcijas) Kosmiskā evolūcija Kārlis Bērziņ š [email protected]2. lekcija. Visuma evolūcijas pamati. 2007.09.06. DABAS VĒSTURE I daļa (5 lekcijas) Kosmiskā evolūcija Kārlis Bērziņ š [email protected]1. Ievads kosmoloģijā. 2. Visuma evolūcijas pamati. 3. Reliktais mikroviļņu fona starojums. 4. Visuma struktūras veidošanās un attīstība. Alternatīvās kosmoloģiskās teorijas. 5. Zvaigžņu fizikas pamati. Saules sistēmas kosmogonija. 2007.09.06. Kursa I daļas temati :
38
Embed
2. lekcija. Visuma evolūcijas pamati.home.lu.lv/.../astrolekcijas/kberzins_dabas_vesture_2.pdfK.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 1 DABAS VĒSTURE I daļa (5
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 1
DABAS VĒSTUREI daļa (5 lekcijas) Kosmiskā evolūcija
1. Ievads kosmoloģijā.2. Visuma evolūcijas pamati.3. Reliktais mikroviļņu fona starojums.4. Visuma struktūras veidošanās un attīstība.
Alternatīvās kosmoloģiskās teorijas.5. Zvaigžņu fizikas pamati.
Saules sistēmas kosmogonija.
2007.09.06.
Kursa I daļas temati:
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 2
DABAS VĒSTURE2. lekcija
• Standarta Visuma modelis. Galvenie pamatpieņēmumi.• Visuma izplešanās. Sarkanā nobīde. • Visuma uzbūve un ģeometrija. • Lielais sprādziens. Visuma evolūcijas posmi.
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 5
Kopernika Kosmoloģiskais principsTo 1935. g. ieviesa angļu astronoms Edward Arthur Milne
Visiem novērotājiem Visums izskatās līdzīgi neatkarīgi no to atrašanās vietas
jebmēs neatrodamies Visumā kādā īpašā vietā.
Taču pastāv arīAntropiskais kosmoloģijas princips:mēs atrodamies Visumā īpašā vietā.
Cilvēks īpašā vieta Visumā• Pielāgotas fundamentālās fizikālās konstantes• Saule – stabila vientuļa zvaigzne
tieši pusmūža vecumā (~4.5×109gadi)• Zeme – īpaša Saules sistēmas planēta
ar lieliem šķidra ūdens krājumiem(šķidrs H2O arī zem Saturna pavadoņa Titāna ledus u.c.)
• No Zemes Mēness un Saules novērojamie leņķiskie izmēri ir apmēram vienādi (aptumsumi)
• Cilvēka dzīvībai piemērotais apgabals uz Zemes:Apdzīvojamās teritorijas lielums –sauszeme dažu km augstuma intervālāAtmosfēras ķīmiskais sastāvs – derīga elpošanaiAtmosfēras spiediens (1 atm) – derīgs elpošanai, asins spiediens u.c.Temperatūra – derīga dzīvošanaicilvēka ķermeņa temperatūras pielaide: ~35±10 ºC
• utt.
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 6
Olbersa paradokss
• Kāpēc debesis naktī ir tumšas?Johans Keplers (1610) ar šo faktu uzskatīja, ka Visums ir galīgs. Arī Edmunds Halejs (1720), J.P. Loys deChéseaux (1744) un Henrihs Wilhelms M. Olbers (1823) savos darbos apskatīja šo paradoksu.
Ja zvaigznes vienmērīgi piepilda Visumu ⇒tumšās (vai gaišās) debess jeb Olbersa paradokss.
Olbersa paradokss
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 7
Olbersa paradokss (turpinājums)
Pieņemam vienmērīgu zvaigžņu sadalījumu ar vidējo blīvumu n [zvaigznes tilpuma vienībā] un vidējo starjaudu L [erg s-1].
Sfērisks tilpums ar rādiusu r un biezumu dr satur:4πnr2dr zvaigznes un 4πnLr2dr starjaudas. / 4πcr2
Ieguldījums starojuma enerģijas blīvumā ir: du = (nL/c) drŅemot vērā, ka zvaigznes nav punktveida un tās aizšķērso viena otru:
du = (nL/c) e-rλ dr,kur fotonu brīvais ceļš λ=1/nσ, un σ – šķērsgriezuma laukums 4σ debess
apgabalam. Kopējais starojuma blīvums no visiem sfēriskajiem tilpumiem ir:
Bet tā kā zvaigznes starjauda ir: L= u* σc ⇒u* = u
Bet debesis naktī nav gaišas! Kas ir nepareizi?
)/(/)/(0
cLcnLdrecnLu r σλλ === ∫∞ −
Lineāra Visuma izplešanās
t tt
AB
C
v ∝ l
vAB ≡ dlAB/dt = H0·lABvAC ≡ dlAC/dt = H0·lAC
vBC = vAC – vAB
vBC =H0·lAC – H0·lAB
vBC = H0 (lAC – lAB)= H0·lBC
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 8
Visuma izplešanās ātrums
Ilgu laiku H0 vērtība bija zināma ļoti aptuveni:40 – 120 (kopš 1975.g.: 50 – 100) km s-1 Mpc-1
un kļūda bija 100%...50%...Bieži lieto pierakstu: H0 = h ·100 km s-1 Mpc-1
vai dažkārt arī: H0 = h50 ·50 km s-1 Mpc-1
E.P. Habls (1936):
536 km s-1 Mpc-1
1 Mpc = 3.086×1019 km
1929
Visuma izplešanās ātrums
E.P. Habls (1936):
536 km s-1 Mpc-1
1929
v = H l + X cosαcosδ + Ysinαsinδ + ZsinδSaules kustības
korekcija24 galaktiku datiHubble 1929:l = 65º, b = 18ºv“ = 280 km s-1
l = 105º, b = 7ºv“ = 308 km s-1
Yahil, Tammann & Sandage 1977:
Freedman et al. (2000):
72 ±8 km s-1 Mpc-1
K.Bērziņš 2007, Dabas vēsture: Kosmiskā evolūcija 2 9
HST mērķprojekts:(Freedman et al. 2000)• Supernovas Ia:
H0 = 72±8 (gadījuma) ± 6 (sistemātiskā) km s-1 Mpc-1
• Tully-Fisher sakarība (S galaktikām):H0 = 71 ± 3 ± 7 km s-1 Mpc-1
• Virsmas spožuma fluktuācijas:H0 = 70 ± 5 ± 6 km s-1 Mpc-1