Šis straipsnis skirtas išnagrinėti greičio priklausomybę nuo atstumo formulę, aptarti įvairius atstumo matavimo metodus kosmologijoje ir panagrinėti kai kuriuos su tuo susijusius iššūkius bei interpretacijas.
Atstumo matavimo metodai kosmologijoje
Žaviuosi, kaip matuojami tokie nepasiekiami atstumai. Perskaičius, atrodo, akivaizdžiais ir paprastais būdais. Vienas iš būdų nustatyti atstumą iki žvaigždžių yra paralakso metodas.
Paralaksas
Paralaksas yra kampo, kuriuo žvaigždės padėtis keičiasi dėl Žemės judėjimo aplink Saulę, matavimas. Kuo arčiau žvaigždė, tuo didesnis paralaksas. Atstumas iki žvaigždės apskaičiuojamas pagal formulę:
d = 1 / pkur:
- d - atstumas parsekais (pc)
- p - paralaksas kampo sekundėmis (")
Parsekas yra atstumas, iš kurio 1 astronominio vieneto (atstumas nuo Žemės iki Saulės) ilgio atkarpa būtų matoma 1 kampo sekundės kampu.
Taip pat skaitykite: Kaip skaityti greičio grafiką
Tačiau noriu atkreipti dėmesį, kad paralaksas skiriasi, kadangi planeta Žemė ir planeta Saturnas laksto nevienodais greičiais. Tai ne tolimi objektai laksto, o mes patys erdvėje lakstom, dėl to mums atrodo, jog kitos žvaigždės juda (mūsų atžvilgiu). Jei Saturno greitis 3 kartus lėtesnis, tai ir paralaksas (tuo pačiu ir parsekas) 9 kartus didesnis.
Įdomu sužinoti, kokiu greičiu turi judėti planeta, kad parsekas ir šviesmetis būtų vienodi? Atsakymas paprastas: v_žemės / 3.26.
Vis dėlto, reikia pažymėti, kad išmatuotas žvaigždžių paralaksas dabartine technika yra netikslus. Matuojant atstumus 1000 šviesmečių spinduliu, galima gauti 100 % paklaidą. Įdomu, koks kitų metodų tikslumas?
Raudonasis poslinkis (Redshift)
Man asmeniškai, raudonojo poslinkio matavimai šiuolaikiniai atrodo nelogiški. Labai paprasta klausimą pradžiai užduosiu, z = 1, koks atstumas iki objekto? Atstumą, turiu omeny būtent šviesos, o ne kažkokį įsivaizduojamą, kuris ir c greitį * t gali viršyti. Na ir konstantas apibrėžiam, kad nekiltų neaiškumų, H0 - 70km/s/Mpc, model - flat.
Raudonasis poslinkis yra reiškinys, kai šviesos, sklindančios nuo tolimų objektų, bangos ilgis pailgėja. Šis pailgėjimas interpretuojamas kaip objekto tolimumo ir Visatos plėtimosi pasekmė. Raudonasis poslinkis žymimas raide z ir apskaičiuojamas pagal formulę:
Taip pat skaitykite: Apie garso greitį
z = (λ_stebėtojas - λ_šaltinis) / λ_šaltiniskur:
- λ_stebėtojas - stebimas bangos ilgis
- λ_šaltinis - bangos ilgis, kuris būtų išmatuotas šaltinio ramybės būsenoje
Atstumas iki objekto, naudojant raudonąjį poslinkį, apskaičiuojamas pagal Hablo dėsnį:
v = H₀ * dkur:
- v - objekto atitolimo greitis
- H₀ - Hablo konstanta (apytiksliai 70 km/s/Mpc)
- d - atstumas iki objekto
Tačiau Hablo formulė (d = cz/H) tinka tada, kai Hablo parametras yra konstanta visada. Bet jis nėra konstanta, taigi ir formulę reikia papildyti.
Kiti metodai
Straipsnyje minimi metodai, kurių tikslumas yra 10% arba geresnis (naudojant tiesiogiai raudonąjį poslinkį metodo tikslumas priklauso nuo kosmologinio modelio teisingumo, taigi gali būti ir mažesnis, jei netyčia naudojame labai klaidingą modelį).
Taip pat skaitykite: KMI ir nutukimas
Jei mokslininkai nori gauti tikslų atstumą, ko gero, jiems teks naudoti liniuotę.
Atstumo vienetai kosmologijoje
Kosmologijoje naudojami įvairūs atstumo vienetai, tokie kaip šviesmetis ir parsekas.
Šviesmetis
Šviesmetis yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienerius metus. Šviesmetis išreiškiamas per šviesos greitį (konstanta) ir planetos metų trukmę (ne konstanta).
Parsekas
Parsekas yra atstumas, iš kurio 1 astronominio vieneto ilgio atkarpa būtų matoma 1 kampo sekundės kampu. Esant Žemėje, parsekas už šviesmetį ilgesnis. Tačiau kažkokiu (didesniu) atstumu abu dydžiai tampa vienodi.
Visatos plėtimasis ir atstumo matavimai
Šviesio atstumas nėra c * t. Šioje vietoje turbūt jau kilo protingas klausimas, kodėl nėra kažkokio vieno atstumo, kuris būtų "tikras" atstumas. Taip yra todėl, kad Visata nelaukia, kol mes pamatuosime atstumą iki kokio nors objekto, o plečiasi nuolatos. Taigi čia išsiskiria koordinatinis atstumas, kurį skaičiuodami neatsižvelgiame į Visatos plėtimąsi, ir tikrasis atstumas (proper distance), kuriame įskaičiuotas ir Visatos plėtimasis. Šviesos kelionės atstumas (light-travel distance) yra dar kitoks, nes šviesa juda per kintančio mastelio Visatą.
Beto, kokia realiausia forma butu? 4D sferos besisukancios aplink laiko asi (pastoviu greiciu) 3D projekcija? Jei pavyzdziui greitis kistu tai kistu ir pletimosi greitis? Pasikeistu pletimosi greitis, tai turetu pasikeist pats c. Arba jei pavyzdziui suktusi ne tiksliai apie t asi , tai kistu t greitis besipleciant. Ar cia nereiketu 5D nes kitaip nepaaiskini kodel nera centro?
Infliacija
Si staigu pletimasi ir "vadina" infliacija nors bendras greitis visada buvo vienodas, stai tau paaiskinimas kodel CMBR toks vienodas. O kam ta infliacija? Jos sugalvojimo priezastis ir buvo vienodiskumo paaiskinimas, bent jau viena is pagrindiniu.
Visi objektai (musu observable universe) buvo visada matomi, ir visada bus. Butu keista jei staiga negaletai matyti praeities. Mes ir po tiek laiko matome CMBR tiesa? Galima pamatyti kaip H kinta nuo laiko, t.y. Del pacio pletimosi, kaip ir kas pleciasi, tai pleciasi arba tik erdve, arba laikas ir erdve, kuris variantas is tikruju sunku pasakyti.
Tamsioji energija ir Visatos plėtimosi greitis
Na, pasikartosiu, jei tolimi objektai yra toliau nei numato desnis, tai kaip galima interpretuot kad pletimosi greitis dideja? Pasiziurejus i netolima praeiti nera jokio greitejimo, o mat greiteja? Tai gal praeityje greitis kito? O dabar konstanta? Snekant apie pagreiti, reikia tureti normalia laiko skale, nuo 0 iki dabar, o ne atvirksciai. Jei iki kokia 0.5z nefiksuojama pokycio, tai teigciau, jog paskutinius 4 mlrd. metu greitis buvo pastovus. Galimas variantas jog efektai neatskiriami, na tai gerai, gali but, bet tai kodel vienasaliskai interpretuojama? Jei didesnis greitis praeityje (nekalbu apie H0 priklausomybe nuo laiko, o apie bendrai, c+ greiti), tada cia visai ne greitejimas, o letejimas. Nors bendrai tai atskirt galima pagal tai kaip kis observable universe, kitas variantas - CMBR pokycio stebejimas. Net ir priimant dark energy kaip fakta, visviena mazeja. Bendrai tai, atstumams padidejus du kartus nuo dabar esamu atstumu, H0 reiksme taps 72/2 (km/s)/Mpc t.y. 36 (km/s)/Mpc, Ar tavo manymu dark energy padidins daugiau nei 2 kartus greiti?
Alternatyvios interpretacijos ir teorijos
Big bango priezastis - energija/materija praktiskai buvo sudraskyta i gabaliukus butent erdvelaikio savybes plestis. Kaip atsirado visa tai? Na kaip ir maziausios virtualios daleles, "poping out to the existence", angliskai gerai skamba, ne nezinau kaip isverst. Kaip dalele-visata vos tik atsiradus is karto ir visada turi apibrezta sukimasi? Taip paciai kaip ir spinai. Tiesiog savybe.
Zvelgiant dar placiau, manau fraktalai vienintelis logiskas paaiskinimas. O stringu teorijai truksta n dimensiju. Beto jos realistiskumas labai… abejotinas. Nes ji apraso viena atveji is begalybes. Kadangi dimensiju variaciju gali but labai ivairiu, pvz, space+space+space+time+space+time (taip dvi laiko) ir taip toliau, jau nekalbant kad neaisku kokiu tipu tu dimensiju is vis yra.
tags: #greicio #priklausomybes #nuo #atstumu #diagrama