Зміна температури реліктового випромінювання з часом
Для обгрунтування припущення Гамова про спочатку гарячому стані Всесвіту ми залучимо дані про реліктовому випромінюванні. Спробуємо зрозуміти, якою була його температура в минулому. Іншими словами, з’ясуємо, яку температуру реліктового випромінювання зафіксував би спостерігач в галактиці з червоним зміщенням z. Для цього використовуємо формулу (2.1) λ = λ0 (1 + z), що показує залежність довжини хвилі будь-якого (в тому числі, реліктового) випромінювання, що подорожує в міжгалактичному просторі, від червоного зсуву z, і закон Вина (5.2) T – λmax = 0.29 K – см. Комбінуючи ці формули, ми знаходимо, що при червоному зсуві z температура реліктового випромінювання T була
T (z) = T0 (1 + z),
(5.3)
Де T0 = 2.728 K – температура в даний час (тобто при z = 0). З цієї формули випливає, що раніше температура реліктового випромінювання була вищою, ніж зараз.
Існують і прямі експериментальні підтвердження цієї закономірності. Група американських вчених використовувала найбільший у світі телескоп Кек (на Гавайських островах) з дзеркалом діаметром 10 метрів для отримання спектрів двох квазарів з червоними зсувами z = 1.776 і z = 1.973. Як з’ясували ці вчені, спектральні лінії цих об’єктів показують, що вони опромінюються тепловим випромінюванням з температурою 7.4 ± 0.8 К і 7.9 ± 1.1 К відповідно, що знаходиться в прекрасному згоді з температурою реліктового випромінювання, очікуваної з формули (5.3): T (1.776) = 7.58 К і T (1.973) = 8.11 К. Одночасно, до речі, ці факти дають додатковий аргумент на користь того, що мікрохвильове фонове випромінювання приходить до нас із глибин Всесвіту.
Чим ближче до Великого Вибуху, тим гаряче реліктове випромінювання. При z ~ 1000 (таке червоне зміщення відповідає епосі, віддаленої на 300 тис. Років від Великого Вибуху) його температура була T ~ 3000 K, причому в кожному кубічному метрі перебувало близько 4 – 1017 реліктових фотонів. Настільки потужне випромінювання повинно було ионизовать весь існуючий тоді газ. Отже, в далекому минулому Всесвіту не могло існувати зірок, і всі речовина являло собою щільну гарячу непрозору плазму.
Саме це твердження становить суть теорії гарячого Всесвіту, основи якої заклав видатний фізик Георгій Антонович Гамов (рис. 5.2.1), який народився і здобув освіту в нашій країні, тут же став знаменитий як фізик, але був змушений емігрувати до США в роки сталінських репресій. Ця теорія коротко розглянута в цьому параграфі.
Related posts:
- Що таке реліктове випромінювання? Реліктове випромінювання приходить на Землю з усіх напрямків – це своєрідне “відлуння Великого Вибуху”. Структура фону реліктового випромінювання сформувалася, коли Всесвіту було всього 400 000 років від роду. До того моменту її температура впала нижче 2700 ° і гаряча непрозора плазма стала прозорим для електромагнітного випромінювання газом. З тих пір Всесвіт продовжувала розширюватися і охолоджуватися, […]...
- Слабкі відхилення від однорідності фону реліктового випромінювання Як вже було зазначено в §3.3, спостереження за допомогою сучасних телескопів дозволяють встановити, що з плином часу газ у Всесвіті поступово переходив у зірки, що входять до складу галактик. Це підтверджує загальну картину процесу утворення структури Всесвіту – гравітаційноїконденсації різних систем з газу. Довгі роки астрономи безуспішно шукали сліди тих найдавніших неоднорідностей, з яких, відповідно […]...
- Реліктове випромінювання – що це таке? Реліктове випромінювання це космічний мікрохвильовий фон, невидимий без спеціального обладнання. Відповідно до теорії Великого Вибуху, реліктове випромінювання є затухаючим “відлунням” або “відблиском” цього самого вибуху, що стався 13770000000 років тому. Саме слово реліктовий в перекладі з латині означає “залишковий”. Реліктове випромінювання з’явилося приблизно через 400 000 років після великого вибуху в результаті рекомбінації субатомних частинок. […]...
- Реліктове випромінювання Реліктове випромінювання (або космічне мікрохвильове фонове випромінювання) – це електромагнітне випромінювання, що наповнює космос. Воно є залишком сліпучого спалаху, з якою під час Великого вибуху 13,7 млрд років тому почалася еволюція нашого Всесвіту. У міру її розширення і остигання збільшувалася довжина хвилі фотонів високих енергій (в рентгенівському і гамма-діапазонах електромагнітного випромінювання), так що зараз це […]...
- Модель “гарячого” Всесвіту або “великого вибуху” Відповідно до цієї моделі Всесвіт виник спонтанно, в результаті вибуху зі стану з дуже великою щільністю і енергією (стану сингулярності). У міру розширення температура Всесвіту знижувалася від дуже великий до низької, при якій виникли умови для утворення зірок і галактик. Протягом 1 млн. Років температура була більше декількох тисяч градусів, при яких не можуть утворитися […]...
- Обчислення температури зірок Обчислення температури зірок проводиться по їх випромінюванню з допомогою тих чи інших теоретичних припущень. Ефективна температура ТІ зірки є температурою абсолютно чорного тіла, розміри якого аналогічні розмірам зірки і повне випромінювання якого ідентично повного випромінювання зірки. Цей параметр характеризує світність (повну потужність випромінювання) небесного тіла. Ефективна температура зірки обчислюється із закону Стефана – Больцмана. У […]...
- Реліктове випромінювання Всесвіту Астрономічні спостереження показують, що, крім окремих джерел випромінювання у вигляді зірок і галактик, у Всесвіті є випромінювання, неподілюваний на окремі джерела – фонове випромінювання. Воно спостерігається у всіх діапазонах електромагнітного спектру. В основному фонове випромінювання є сума світіння різних джерел (галактик, квазарів, міжгалактичного газу), настільки далеких, що сучасні засоби астрономічних спостережень поки не можуть розділити […]...
- Показники змін температури Зазвичай в якості показників змін температури використовують середні температури за будь-який період: добу, місяці, роки. Так, якщо порівняти середньомісячні температури протягом року, то можна побачити як змінюється температура в залежності від сезону. Щоб отримати середню температуру, наприклад, за добу, треба певну кількість разів виміряти її протягом доби через рівні проміжки часу. Після цього скласти отримані […]...
- Пекулярні швидкості галактик Важливим проявом великомасштабної структури Всесвіту є пекулярні швидкості галактик. Як вже було сказано, пекулярная швидкість – це швидкість щодо космічної системи відліку. Наявність пекулярними швидкості позначається у відхиленні руху галактик від закону Хаббла. Наша зоряна система також володіє пекулярними швидкістю. Ця величина була виміряна таким чином. Ще в 70-і роки було відкрито дипольная анізотропія реліктового […]...
- Закон випромінювання абсолютно чорного тіла “Квантова механіка чарівна”, – пише фахівець з квантової теорії Деніель Грінбергер. Квантова механіка, згідно з якою речовина має властивості як хвилі, так і частинки, народилася після новаторських робіт по випромінюванню нагрітих об’єктів. Уявіть спіраль електронагрівача, яка стає спочатку коричневою, а потім, нагріваючись, – червоною. Закон випромінювання абсолютно чорного тіла (АЧТ), запропонований німецьким фізиком Максом Планком […]...
- Електромагнітне випромінювання: визначення Електромагнітне випромінювання – яке поширюється в просторі обурення (електромагнітні коливання) електричних і магнітних полів. Сукупність всіх електромагнітних хвиль утворює так званий суцільний спектр електромагнітного випромінювання. Електромагнітне випромінювання поділяють згідно частотних діапазонів. По мірі зростання частоти і скорочення довжини хвиль класифікація приймає послідовність: 1 Радіохвилі; 2. Мікрохвилі; 3. Інфрачервоне випромінювання (теплове); 4. Видиме випромінювання (оптичне); 5. […]...
- Визначення температури по спектру З фізичної точки зору температура є характеристикою кінетичної енергії молекули речовини, а зовсім не результатом її вимірювання. Температура визначає властивості речовини, тому є однією з найважливіших фізичних характеристик. Визначення температури небесних об’єктів – одна з пріоритетних задач астрофізики. Разом з тим вона є однією з найскладніших. Визначити температуру об’єктів, розташованих на відстані мільйонів і мільярдів […]...
- Вимушене випромінювання Крім мимовільних (спонтанних) переходів з одного енергетичного рівня на інший, спостерігаються також вимушені (або індуковані) переходи, зумовлені дією на атом падаючого на нього випромінювання. Мимовільні переходи можуть здійснюватися тільки в одному напрямку – з більш високих рівнів на нижчі. Вимушені переходи можуть з однаковою ймовірністю відбуватися як в одному, так і в іншому напрямку. У […]...
- Добовий хід зміни температури тіла За середню температуру тіла приймається температура в пахвовій западині. Ця температура дорівнює у людини 36,5 – 37 ° С. У тварин нормальна температура вимірюється у прямій кишці. Температура внутрішніх органів, в яких відбувається інтенсивний обмін, вище середньої температури тіла, а температура шкіри нижче. Коли температура шкіри падає нижче 30-31 ° С, відчувається холод. Навіть у […]...
- Твір “Зміна клімату” Спосіб життя людей змінив клімат на нашій планеті. Зміна клімату відбувається в результаті забруднення навколишнього середовища і вирубки лісів. Заводи і фабрики спалюють нафту, вугілля і деревину і виробляють вуглекислий газ. Большая частина відходів, вироблена людьми, також спричиняє забруднення повітря. Аерозолі та інші хімічні речовини руйнують озоновий шар, що захищає Землю від ультрафіолетового випромінювання, яке […]...
- Ультрафіолетове випромінювання До ультрафіолетовим променям відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від декількох тисяч до декількох атомних діаметрів (390-10 нм). Це випромінювання було відкрито в 1802 р фізиком І. Ріттером. Ультрафіолетове випромінювання має більшу енергію, ніж видиме світло, тому сонячне випромінювання в ультрафіолетовому діапазоні стає небезпечним для людського організму. Ультрафіолетове випромінювання, як відомо, щедро посилає нам Сонце. […]...
- Випромінювання Якщо між тілами знаходиться порожній простір, то ні конвекції, ні теплопровідності між ними бути не може. Проте теплота може передаватися від одного тіла іншому. Приклад тому – передача енергії Сонця на Землю. Такий вид теплопередачі називається випромінюванням. Чорні предмети добре поглинають випромінювання. Тому вони сильніше нагріваються на сонці. Білі та дзеркальні предмети погано поглинають випромінювання. […]...
- Гамма-випромінювання Гамма-випромінювання – саме короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль менше 0,1 нм. Воно пов’язане з ядерними процесами, явищами радіоактивного розпаду, що відбуваються з деякими речовинами, як на Землі, так і в космосі. Гамма-промені шкідливі для живих організмів. Земна атмосфера не пропускає космічне гамма-випромінювання. Це забезпечує існування всього живого на Землі. Реєструється гамма-випромінювання детекторами гамма-випромінювання, сцинтиляційними […]...
- Температура поверхні Землі. Розподіл температури на Землі Температура поверхні Землі відображає прогрів повітря в будь-якої конкретної області нашої планети. Як правило, для його виміру використовують спеціальні прилади – термометри, розташовані в невеликих будках. Температура повітря вимірюється мінімум на висоті 2 метрів від землі. Середня температура поверхні Землі Під середньою температурою поверхні Землі подразумевают кількість градусів не в якомусь конкретному місці, а усереднену […]...
- Теплове випромінювання Яким чином Земля отримує енергію від Сонця? Теплопровідність і конвекція виключені: нас розділяє 150000000 кілометрів безповітряного простору. Тут працює третій вид теплопередачі – теплове випромінювання. Випромінювання може поширюватися як в речовині, так і у вакуумі. Як же воно виникає? Виявляється, електричне і магнітне поля тісно пов’язані один з одним і володіють однією чудовою властивістю. Якщо […]...
- Випромінювання – реферат Випромінювання, в найзагальнішому вигляді, можна уявити собі як виникнення і поширення хвиль, що приводить до обурення поля. Поширення енергії виражається у вигляді електромагнітного, іонізуючого, гравітаційного випромінювань і випромінювання по Хокингу. Електромагнітні хвилі – це обурення електромагнітного поля. Вони бувають радіохвильовими, інфрачервоними (теплове випромінювання), терагерцовий, ультрафіолетовими, рентгенівськими і видимими (оптичними). Електромагнітна хвиля має властивість поширюватися в […]...
- Щільність потоку електромагнітного випромінювання Як ми вже знаємо, хвиля характеризується перенесенням енергії. Отже, електромагнітні хвилі теж несуть з собою енергію. Розглянемо деяку поверхню площею S. Покладемо, що через неї електромагнітні хвилі переносять енергію. Щільність потоку електромагнітного випромінювання Лініями позначені напрями поширення електромагнітних хвиль. Лінії, перпендикулярні поверхні, у всіх точках яких коливання відбуваються в однакових фазах, називаються променями. А ці […]...
- Ставлення бактерій до випромінювання Найважливішим природним джерелом випромінювання для Землі є сонячна радіація. Поверхні Землі досягають переважно хвилі довжиною від 300 нм і більше, оскільки більш короткі хвилі затримуються атмосферою. Світло в діапазоні від 300 до 1000 нм, який припадає в основному на видиме світло, робить помітний вплив на життя різних прокариотов, включаючи бактерії – збудників хвороб людини. Випромінювання […]...
- Залежність тиску насичених парів від температури Кипіння – це інтенсивний процес випаровування, що відбувається по всьому об’єму рідини і на її поверхні. Рідина починає кипіти, коли тиск її насиченої пари наближається до тиску всередині рідини. Пар – це газ, утворений випарується молекулами рідини, і тому для нього справедливе рівняння (23.7), що зв’язує тиск пари, p, концентрацію молекул в ньому, n і […]...
- Особливості лазерного випромінювання Лазерне випромінювання за своїми властивостями значно відрізняється від випромінювання звичайних джерел світла. Відзначимо його характерні особливості. 1. Когерентність. Випромінювання є висококогерентним, що обумовлено властивостями вимушеного випромінювання. При цьому має місце не тільки тимчасова, але і просторова когерентність: різниця фаз у двох точках площини, перпендикулярної напрямку поширення, зберігається постійною (рис. 31.5, а). 2. коллімірованіе. Лазерне випромінювання […]...
- Як вимірюють високі температури? Вимірювання температури жариться в духовці індички є досить простою справою – досить вставити термометр в тушку. Проте спроба використовувати такий же підхід до щойно випущеному з доменної печі рідкого чавуну, що має температуру більше 1500 ° С (2732 ° F), не дасть нічого, крім розплавленого термометра. Визначення таких високих температур засноване на вимірюванні інтенсивності теплового […]...
- Гальмівне випромінювання Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923), Нікола Тесла (1856-1943), Арнольд Йоганнес Вільгельм Зоммерфельд (1868-1951) Термін “гальмівне випромінювання”, або Bremsstrahlung (нім.), Відноситься до рентгенівського або іншому електромагнітному випромінюванню, що випускається, коли заряджена частинка (наприклад, електрон) раптово сповільнюється, реагуючи на сильне електричне поле атомного ядра. Розглянемо рентгенівські промені, що випускаються при бомбардуванні металевої пластинки електронами високих енергій. Б’ючи в […]...
- Рентгенівське випромінювання Випромінювання в діапазоні довжин хвиль від кількох атомних діаметрів до кількох сотень діаметрів атомного ядра називається рентгенівським. Це випромінювання було відкрито в 1895 р В. Рентгеном (Рентген назвав його Х-променями). У 1901 р В. Рентген першим з фізиків отримав Нобелівську премію за відкриття випромінювання, названого на його честь. Це випромінювання може виникати при гальмуванні будь-якою […]...
- Характеристики теплового випромінювання Енергія, яку втрачає тіло внаслідок теплового випромінювання, характеризується наступними величинами. Потік випромінювання (Ф) – енергія, що випромінюється за одиницю часу з усієї поверхні тіла. Фактично, це потужність теплового випромінювання. Розмірність потоку випромінювання – [Дж / с = Вт]. Енергетична світність (Re) – енергія теплового випромінювання, що випускається за одиницю часу з одиничною поверхні нагрітого тіла. […]...
- Випромінювання Сонця У межах Сонячної системи Сонце – потужне джерело теплового випромінювання, що обумовлює життя на Землі. Сонячне випромінювання має лікувальні властивості (геліотерапія), використовується як засіб загартовування. Воно ж може надавати і негативний вплив на організм (опік, тепловий удар). На кордоні атмосфери спектр Сонця близький до спектру абсолютно чорного тіла. Максимум іспускательной здатності припадає на λ1max = […]...
- Закони теплового випромінювання Теплове випромінювання. У нагрітих тілах частина внутрішньої енергії речовини може перетворюватися в енергію випромінювання. Тому нагріті тіла є джерелами електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні частот. Це випромінювання називають тепловим випромінюванням. Експерименти показують, що теплове випромінювання має безперервний спектр. Це означає, що нагріте тіло випускає деяку кількість енергії випромінювання в будь-якому діапазоні частот або довжин хвиль. […]...
- Випромінювання Черенкова Черенковське випромінювання виникає, коли заряджена частинка (наприклад, електрон) пролітає крізь прозору середу (наприклад, скло або воду) зі швидкістю, що перевищує швидкість світла в цьому середовищі. Один з найбільш звичайних прикладів такого випромінювання дають ядерні реактори, які часто занурені в басейн з охолоджувальною рідиною. Активна зона реактора оточена моторошнуватим синім світінням, викликаним черенковське випромінюванням народжених в […]...
- Застосування ультрафіолетового випромінювання Штучні джерела ультрафіолету створюються і використовуються в: Медицині; Сільському господарстві; Косметології; Різних санітарних установах. Генерування ультрафіолетового випромінювання можливо декількома способами: Температурою (лампи розжарювання); Рухом газів (газові лампи); Металевими парами(ртутні лампи). При цьому потужність таких джерел варіюється від декількох ватів, зазвичай це невеликі мобільні випромінювачі, до кіловата. Останні монтуються в об’ємні стаціонарні установки. Сфери застосування УФ-променів […]...
- Активні температури Активні температури Активні температури від латинського слова activus, що означає діяльна температура повітря для розвитку і вегетації сільськогосподарських та інших рослинних культур, що перевищують середній показник температури за добу понад + 10 ° за Цельсієм. Активні температури обчислюють середньорічною сумою температур, по якій визначають можливість зростання будь-яких видів як культурних, так і диких рослин на […]...
- Інфрачервоне випромінювання Діапазону інфрачервоного випромінювання відповідають довжини хвиль від 1 мм до 7 – 10-7 м. Інфрачервоне випромінювання виникає при прискореному квантовому русі зарядів у молекулах. Це прискорений рух відбувається при обертанні молекули і коливанні її атомів. Наявність інфрачервоних хвиль було встановлено в 1800 р Вільямом Гершелем. В. Гершель випадково виявив, що використовувані ним термометри нагріваються і […]...
- Вимушене випромінювання атомів Квантова теорія рівноважного випромінювання. У 1916 р Ейнштейн з позиції квантової теорії теоретично розглянув проблему рівноважного випромінювання (див. Розділ 1.1), коли при деякій температурі речовина знаходиться в термодинамічній рівновазі з випромінюванням, що заповнює об’єм деякої порожнини. Викладаючи основні положення теорії Ейнштейна, введемо в фізичну модель такого процесу ряд припущень, які не змінюючи спільності висновків, дозволять […]...
- Спектр електромагнітного випромінювання Спектр електромагнітного випромінювання охоплює широкий діапазон частот електромагнітних (ЕМ) хвиль. Ці взаємно перпендикулярні коливання електричного і магнітного полів несуть енергію і можуть поширюватися у вакуумі. Різні ділянки спектра відповідають різним частотам ЕМ хвиль. В порядку зростання частоти (і убування довжини хвилі) ми розрізняємо радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські промені і гамма-випромінювання. […]...
- Випромінювання електромагнітних хвиль У цій главі вивчається випромінювання електромагнітних хвиль на прикладі задачі визначення електромагнітного поля, що виникає при нерівномірному русі електричного заряду. Завдання вирішується виходячи з уявлення про те, що електромагнітні поля, що виникають при русі заряду повинні мати хвильовий характер. Найбільш просто в цьому випадку можна знайти магнітне поле електромагнітної хвилі на відстані від рухомого заряду, […]...
- Фізика температури – коротко Як вам уже відомо, термодинаміка вивчає процеси, що відбуваються з макроскопічними системами, і їх властивості, пов’язані з перетворенням енергії. Серед параметрів, що характеризують стан термодинамічної системи, температура є особливим параметром. Температура – параметр, що характеризує стан термодинамічної рівноваги, її значення у всіх частинах рівноважної системи однаково. Ця властивість відрізняє температуру від інших параметрів стану, наприклад […]...
- Вільям Гершель: відкривач урану і інфрачервоного випромінювання Вільям Гершель відкрив нову планету Сонячної системи – Уран, виявив два його супутника, а також супутники Сатурна. Він першим почав вивчати інфрачервоне випромінювання Сонця. Вільям Гершель народився в сім’ї музиканта і володів великими музичними здібностями. Уже в 14 років він грав в оркестрі, а пізніше служив полковим музикантом в Ганновері. Перебравшись до Англії, Гершель продовжив […]...