Камертон Хаббла

Министерство  образования и науки РФ федеральное  агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

«Таганрогский государственный  педагогический институт»

Физико-математический факультет

Кафедра теоретической физики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

Камертон  Хаббла 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

студентка четвертого курса 42 группы

физико-математического  факультета

Дученко Е.В.

Научный руководитель:

Донских  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таганрог 2008г. 
 

Содержание  

Эдвард Хаббл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Столкновение галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Классификация Хаббла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Камертон Хаббла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Два в одном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Охота на темную материю . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

В поисках пропавших  кроликов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Эдвин Хаббл

     "Астрономия  подобна пасторскому служению  – нужно услышать зов." 
Эдвин Хаббл

     Эдвин Хаббл родился 20 ноября 1889 года в небольшом городке Маршфилд в штате Миссури, США,  в многодетной семье, где было 8 детей (Генри, Люси, Эдвин, Билл, Вирджиния, Элен, Эмма и Элизабет). Его отцом был Джон Пауэл Хаббл, адвокат, а позже страховой агент. Родители были строги и внимательны к детям, стремились их хорошо воспитать. В детстве Эдвин увлекался спортом, любил читать, увлекался научно-фантастическими романами Жюля Верна. Он рано и  совсем не случайно заинтересовался астрономией: любителем астрономии был его дед Уильям Джеймс (отец матери), который сам построил телескоп и увлекал внука загадками Марса.

     В 1906 г. Эдвин Хаббл окончил среднюю  школу и, получив стипендию, 16-летним юношей поступил в Чикагский университет. Он изучал астрономию, математику и  физику. В числе наиболее способных студентов он получил стипендию для продолжения образования в Великобритании. Однако, прибыв туда осенью 1910 г., Хаббл не стал специализироваться в области астрономии, а решил изучать (по настоянию отца) в Оксфордском университете международное право. Получив степень бакалавра права, Хаббл летом 1913 г. вернулся домой в Америку. Но его влечёт к занятиям астрономией, а не юриспруденцией. И Хаббл переезжает в Чикаго, где поступает на работу на Йеркскую обсерваторию. На ней был установлен 40-дюймовый (102-сантиметровый) телескоп – последний величайший рефрактор в мире (работа А.Кларка, 1896 г.), а также 24-дюймовый (60-сантиметровый) телескоп-рефлектор.

     Первая  научная работа Хаббла была посвящена  собственным движениям звёзд. Его  докторская диссертация называлась "Фотографические исследования слабых туманностей". Хотя тогда и было уже открыто около 20 тыс. туманностей, природа их оставалась неизвестной. Хаббл открыл 512 новых туманностей на крупномасштабных фотографиях неба. Его научные исследования прервала Первая мировая война. Хаббл к тому времени получил приглашение от директора обсерватории Маунт-Вилсон Джорджа Эллери Хейла перейти к нему на работу, чтобы начать наблюдения на новом, самом большом тогда в мире, 100-дюймовом рефлекторе. Но, к сожалению, Хаббл не смог принять его предложение – в 1917 г. он ушёл на войну.

     После войны, в 1919 г.,  Хаббл вернулся в Америку в чине майора. Демобилизовавшись, он приехал в Пасадену, принял предложение Хейла и приступил к работе в обсерватории Маунт-Вилсон. Он был зачислен в группу фотографирования туманностей, что соответствовало его научным интересам. Хаббл много наблюдал, но работ публиковал мало. В работе 1922 г. "Общее исследование диффузных галактических туманностей" он разделил все туманности на два типа:

     галактические, связанные с Млечным Путём,

     внегалактические, видимые, в основном, в стороне  от него.

     В начале 20-х гг. Хаббл рассмотрел механизмы  свечения диффузных и планетарных  галактических туманностей. Он доказал, что диффузные туманности светят отражённым светом близлежащих горячих звёзд, а свечение планетарных туманностей сродни флуоресценции: от центральной звезды исходит интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое затем переизлучается туманностью в видимом диапазоне спектра. Хаббл нашёл также зависимость между яркостью отражательных туманностей и блеском освещающих их звёзд.

     Особый  интерес Хаббл проявил к знаменитой туманности Андромеды (М31). Он получил  ряд её фотографий на 60- и 100-дюймовых рефлекторах. На пластинке, снятой 4 октября 1923 г. на крупнейшем рефлекторе, внутри туманности обнаружены вспышки двух новых звёзд и одна слабая переменная звезда. Эту переменную Хаббл нашёл ещё на нескольких десятках негативов, полученных начиная с осени 1909 г. После дальнейших наблюдений она оказалась цефеидой, представителем класса звезд, период колебания блеска которых тесно связан с их светимостью. По зависимости "период – светимость", установленной по цефеидам Галактики, можно было оценить абсолютную светимость обнаруженной звезды, а тогда видимый блеск сразу же указывал на её расстояние и, тем самым, на расстояние до Туманности Андромеды.

     Хаббл оценил её удалённость в 1 млн. световых лет (по современным данным – около 2 млн. световых лет). Окончательно было доказано, что спиральные туманности являются самостоятельными звёздными системами, расположенными на огромных расстояниях от Галактики и похожими на неё. Концепция островных вселенных получила блестящее подтверждение.

     Впервые результаты Хаббла были доложены 1 января1925 г. на заседании Американского астрономического общества. За это исследование он получил премию Ассоциации развития науки ($500) и его имя впервые появилось в справочнике "Кто есть кто в Америке" за 1924-1925 гг.  

     Хаббл продолжил исследования галактик. Он изучал их состав, структуру и вращение, их распределение в пространстве и движения. Им была предложена первая научная классификация галактик по их формам, которая легла в основу современной классификации. Все внегалактические туманности Хаббл подразделил на три типа:

     эллиптические - E

     спиральные – S

     иррегулярные(неправильные) - Irr

     В ближайших галактиках Хаббл открыл новые звёзды, цефеиды, шаровые скопления, газовые туманности, красные и  голубые сверхгиганты.  Хаббл разработал методику оценки расстояний до самых далёких из них по их яркости и уточнил шкалу внегалактических расстояний. 
Исследовательская деятельность Хаббла получила высокую оценку в научных кругах. В 1927 г. он был избран в Национальную академию наук США, а Королевское астрономическое общество Великобритании избрало его своим действительным членом.

     Хаббла  интересовал вопрос об общем строении нашего мира – Вселенной. Ещё в своей статье "Внегалактические туманности" в 1926 г. он рассматривал как возможную релятивистскую модель (от лат. relativus – "относительный") расширяющейся Вселенной голландского астронома Виллема де Ситтера. Но, не очень доверяя теоретикам и теории, Хаббл полагал, что только наблюдения могут привести к пониманию истинной природы вещей. В моделях расширяющейся Вселенной скорость взаимного удаления галактик должна быть прямо пропорциональна расстоянию между ними. Он считал необходимым с помощью наблюдений убедиться в том, что у галактик с ростом расстояний растут и лучевые скорости. Хаббл составил список наиболее слабых галактик, которые, естественно, предполагались наиболее далёкими, и измерил их лучевые скорости. Для одной очень далёкой галактики (NGC 7616) он получил по смещениям спектральных линий в красную сторону лучевую скорость 3779 км/с. Это огромное значение сказало Хабблу о многом. 
В марте 1929 г. в очередном номере "Трудов Национальной академии наук США" была опубликована статья Хаббла «связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Он накопил сведения о лучевых скоростях и удаленности 46 туманностей. На основе сопоставления наблюдательных данных ученный пришел к выводу: «далекие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной отдаленности от нас. Чем дальше галактика, тем больше ее скорость». Вскоре Хабблом был сформулирован закон: коэфициэнт пропорциональности H в этом законе Хаббла, где v – скорость и r  – расстояние, был назван   постоянной Хаббла   и в его честь стал обозначаться латинской буквой Н (сам Хаббл обозначил его латинской буквой K). 
Он оценил значение постоянной в 500 (км/с)/ Мпк;  
по современным оценкам, Н = 75 (км/с)/Мпк. 
Это значит, что галактики, удалённые на 1 млн. парсек (3,26 млн. световых лет), "убегают" от нас со средней скоростью 75 км/с, а те, что в 100 раз дальше, разлетаются в 100 раз быстрее.

     Открытие  Хаббла легло в основу концепции расширяющейся Вселенной. Его имя в истории науки встало в один ряд с именем Николая Коперника. Оба они совершили революционные перевороты в наших представлениях о Вселенной.   
В начале 30-х гг. к Хабблу приходит мировая слава. В конце 1930 г. его лекцию слушает Альберт Эйнштейн и даёт ей высокую оценку. Весной 1934 г. Хаббл читает в Оксфорде Галлеевскую лекцию и получает степень почётного доктора наук Оксфордского университета. На основе курса лекций в Иельском университете Хаббл написал книгу "Мир туманностей", которая вышла в 1935 г. Осенью 1936 г. он читает три лекции в Оксфорде под названием "Наблюдательный подход к космологии". Под тем же названием в 1937 г. выходит вторая его книга. В 1940 г. он получил Золотую медаль Королевского астрономического общества.

     В новых послевоенных условиях Хаббл  понял, что человеческая цивилизация  не сможет пережить ещё одну, третью, мировую войну. Он считал, что человечество выживет, только если создаст мировое  правительство с сильной международной полицией.

     Но  и  после войны главным для Хаббла, конечно, осталась научная работа, в которую он сразу же включился, вернувшись на обсерваторию. Он планировал подготовить "Атлас галактик". Но закончить эту работу он не успел. Не удалось ему провести и широкую программу наблюдений на новом 200-дюймовом (5-метровом) телескопе-рефлекторе на обсерватории Маунт-Паломар. Этот телескоп вступил в строй 26 января 1949 г. В этот день Хаббл получил первый "почётный" негатив на новом телескопе.  Главную задачу обсерватории Хаббл видел в решении космологической проблемы. Хаббл не сомневался, что именно ему и предстоит главная работа в этом направлении на новом инструменте. Однако его коллеги считали, что задуманные Хабблом подсчёты слабых галактик – недостаточно эффективное средство решения проблемы, общее значение которой сомнению никто не подвергал. По существу, Хаббл был отстранён от активной работы на двухсотдюймовом рефлекторе.

     В июле 1949 г. Хаббл слёг с тяжёлым  инфарктом. Могучий организм учёного, казалось, справился с недугом. Он вновь приступил к наблюдениям. Вместе с Сэндиджем он обнаружил новый, неизвестный ранее науке тип переменных звёзд, так называемых объектов Хаббла – Сэндиджа. Авторы направили статью в печать в конце июня 1953 г., а вышла она в ноябре, когда Эдвина Хаббла уже не было в живых. Хаббл ушел из жизни от инсульта 28 сентября 1953 года совершенно неожиданно, когда в обеденный час вместе с женой он из обсерватории подъезжал на машине к своему дому.

     Алан  Сэндидж так вспоминал о Хаббле: "Абсолютная сила духа, моральная стойкость, никаких безрассудств, дворянин по облику".

     Именем  Хаббла названы:

     кратер  на Луне (диаметр 80 км)

     астероид  № 2069

     космический телескоп (диаметр главного зеркала 2,4 м)

     закон, связывающий скорость разбегания галактик с расстоянием до них и коэффициент в этом законе

     морфологическая классификация галактик

     отражательная туманность NGC 2261 в созвездии Единорог

     В 1938 г. Хаббл был награждён медалью Брюса – высшей наградой в астрономии за научные заслуги. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Столкновения галактик 

       

     Спиральная  галактика Водоворот (M51, NGC 5194/95). Ее ярко выраженная спиральная структура, по-видимому, возникла из-за гравитационного влияния меньшей галактики NGC 5195 (справа), свет которой частично заслоняется пылью на конце спирального рукава M51 Галактики представляются нам совершенно неизменными и стабильными объектами, но на самом деле их жизнь полна движения. Вселенная же подобна гигантскому перекрестку, на котором отключили светофоры. Правда, здесь многочисленные столкновения галактических объектов не разрушают их, а лишь способствуют эволюции галактик.

     Изучение  галактик началось, как это обычно бывает, с попытки систематизировать их по внешнему виду. Так возникла знаменитая хаббловская классификация. Но когда в 50-х годах прошлого века астрономы стали пристально изучать галактики, расположенные близко друг к другу, выяснилось, что многие из них имеют весьма необычный, или, как говорят, пекулярный, вид. Иногда, даже одиночные, они выглядят настолько «непрезентабельно», что их невозможно пристроить ни в одно место приличной во всех отношениях хаббловской последовательности. Часто они как бы протягивают друг другу руки — тонкие звездные перемычки — или выбрасывают в противоположные стороны длинные закрученные хвосты. Такие галактики стали называть взаимодействующими. Правда, их тогда наблюдалось не более 5% от числа нормальных объектов, и потому редко встречающиеся уродцы долгое время не привлекали особого внимания.