Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Предыдущая глава:
При «старении» свет теряет энергию пропорционально расстоянию, которое он проходит в пространстве.
Вопрос. Какое расстояние должен пройти свет, чтобы «состариться» настолько, чтобы получить сегодняшнее излучение со спектром, свойственным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К? Понятно, что я хочу узнать примерное расстояние от нас до края Вселенной. Но прежде нужно предположить, какое оно было изначальное излучение?
Линия Лайман-альфа
А что у нас было изначально? Нейтроны, электроны и водород. Возьмём излучение водорода. Самую первую линию водорода - линию Лайман-альфа, которая соответствует частоте около 2,47*10¹⁵ Гц, данная линия находится в ультрафиолетовой области спектра электромагнитного излучения. А главное линия Лайман-альфа хорошо наблюдается в Космосе. Правда для наблюдения нужны спутники, из-за того, что линия Лайман-альфа испытывает существенное поглощение в воздухе. Но на достаточных красных смещениях линия переходит в область спектра, доступную для наблюдения с поверхности Земли.
Линия Лайман-альфа и будет начальной частотой нашего излучения.
Реликтовое излучение
Википедия.
Спектр наполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К. Его максимум приходится на частоту 160,4 ГГц (микроволновое излучение), что соответствует длине волны 1,9 мм (спектр излучения на рисунке).
![Спектр реликтового излучения по данным, полученным с помощью инструмента FIRAS на борту спутника COBE (ошибки измерений не видны в масштабе рисунка).
Максимум на 5,26 [1/см]. (5,26 = 1 / 0,19).](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/271828/pub_695b9334589fb14b5890ef91_695b939ac3623b459ec2a308/scale_1200)
И так, максимум реликтового излучения приходится на частоту: 1,604*10¹¹ Гц.
Чтобы прикинуть расстояние до края Вселенной, возьмем два известных нам физических понятия: эффект Доплера, и закон Хаббла. Просто, для расчётов, нам использовать больше нечего. Формул для вычисления «старения» света пока нет.
Эффект Доплера
Эффект Доплера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения относительно наблюдателя (приёмника). Эффект назван в честь австрийского физика Кристиана Доплера.
Причина эффекта Доплера заключается в том, что, когда источник волн движется в направлении наблюдателя, каждый последующий гребень волны выходит из положения, более близкого к наблюдателю, чем гребень предыдущей волны. Таким образом, каждой последующей волне необходимо немного меньше времени, чтобы добраться до наблюдателя, чем предыдущей волне. Следовательно, время между приходом последовательных гребней волн на наблюдателя сокращается, вызывая увеличение частоты.
А удаление от наблюдателя источника волн, вызывает уменьшение частоты волн, приходящих от источника. Источник волн, у нас, - сама испущенная волна. Даже если наша волна сначала удалялась от нас, потом приближалась к нам, мы её движение будем считать, как постоянное удаление от нас.
Эффект Доплера для удаляющегося объекта от покоящегося наблюдателя.
f’ = f * c / (c + v), где
f – частота источника;
f’ – наблюдаемая частота;
с – скорость света, она же скорость нашей волны в вакууме;
v – скорость источника.
Из этой формулы мы можем подсчитать скорость источника, с который тот движется от нас, и чью частоту мы наблюдаем.
v =(f * c / f’) - с
с = 299 792 458 м/с
f = 2,47*10¹⁵ Гц
f’ = 1,604*10¹¹ Гц
Откуда скорость v = 4 616 204 268 284 м/с. А это аж 15398 скоростей света. Это скорость с которой удаляется волна (линия Лайман-альфа) чья частота для покоящегося наблюдателя уменьшилась до частоты реликтового излучения.
Закон Хаббла
Закон Хаббла - закон всеобщего разбегания галактик, - космологический закон, описывающий расширение Вселенной. Закон устанавливает линейную зависимость между скоростью удаления галактики (определяемой по красному смещению) и её расстоянием. Коэффициент пропорциональности в этой формуле называется постоянной Хаббла. В 2016 году по светимости наблюдающихся в галактиках цефеид (в пределах до z < 0,15) на космическом телескопе «Хаббл» давали значения постоянной Хаббла в 73,24 ± 1,74 (км/с)/Мпк, дальнейшие наблюдения на этом же телескопе в 2019 году показали ещё немного большее значение — 74,03 ± 1,42 (км/с)/Мпк.
Скорость удаления у нас подсчитана: v = 4 616 204 268 284 м/с. Посчитаем на какое расстояние в Мпк улетело наше излучение.
Закон Хаббла
v = H₀ * r, где
v – скорость источника;
H₀ – постоянная Хаббла;
r – расстояние до источника.
У нас.
v = 4 616 204 268 284 м/с
H₀ = 74030 (м/с)/Мпк
Откуда r = 62 355 859,3581521 Мпк
1 мегапарсек (Мпк) = 3 261 563,77694428 светового года (св. г.).
r = 203 377 612 162 780,892 св. г.
Число с 12 нулями называется триллион.
r = 200 триллионов световых лет.
Предел Лаптева
Назовём вычисленное, огромное число световых лет – пределом Лаптева.
200 триллионов световых лет - предел Лаптева.
Что же получилось в расчётах?
Чтобы попробовать понять, что получилось, посмотрим какими большими числами, в световых годах, оперирует современная наука.
Радиус Хаббла и Горизонт частиц
Оба этих понятия связывают с размером наблюдаемой Вселенной. Правда эти понятия не характеризуют реальный размер Вселенной, так как зависят от положения наблюдателя в пространстве и изменяются со временем.
Радиус Хаббла
Радиус Хаббла, - 13,75 миллиарда световых лет — видимый размер наблюдаемой Вселенной.
Радиус Хаббла (сфера Хаббла) — это расстояние, на котором скорость расширения пространства равна скорости света, создавая естественную границу наблюдаемости космических объектов.
Горизонт частиц
Горизонтом частиц - около 46,5 миллиарда световых лет — реальный размер наблюдаемой Вселенной.
Горизонт частиц (космологический горизонт / сопутствующий горизонт / горизонт космического света) — максимальное расстояние, с которого свет от частицы мог бы пройти до наблюдателя за время возраста Вселенной.
Важно: горизонт частиц — лишь граница видимости, а не физический предел. Расширение Вселенной достигает скорости, превышающей скорость света в некоторых областях, что делает невозможным получение информации о событиях за границей горизонта.
То есть, у нас есть два больших расстояния связанных с размером наблюдаемой Вселенной:
1. Видимый, или радиус Хаббла — 13,75 млрд световых лет.
2. Реальный, или горизонт частиц — 45,7 млрд световых лет.
Но теперь есть ещё и третье расстояние:
3. Предел Лаптева – 200 триллионов световых лет.
Повторим вопрос. Что же получилось в расчётах?
200 триллионов световых лет это огромное расстояние даже для модели Вселенной, представленной для новой Нейтронной теории.
Предел Лаптева в 14 545,5 раз больше радиуса Хаббла. Понятно, что испущенная линия Лайман-альфа, которую мы принимаем в виде реликтового излучения, из-за огромного времени, не могла быть испущена в нашей Вселенной. Ответа нет, но есть несколько версий способных приблизится к ответу на данный вопрос.
1. Принять что Вселенная огромна, и имеет размеры пусть даже половину предела Лаптева – 100 триллионов световых лет. Но тогда нужно пересмотреть все временные параметры. Данное предположение из-за больших временных расстояний кажется неправдоподобным.
2. Рассеянье света в материальной Вселенной, за счет больших скоплений газа. Данная версия очень критична к месту нахождения наблюдателя. Наблюдатель на краю материальной вселенной увидел бы совершенно другую картину реликтового излучения. Из равномерности наблюдаемого реликтового излучения, по этой версии, следует, что мы находится в центре Вселенной.
3. Создание правильной теории «старения» света, по которой свет при движении «стареет» быстрее.
4. Способность света не «умирать» при переходе из «умирающей» в «рождающуюся» Вселенную. Как было ранее показано в главе: «О структуре Вселенной и о реликтовом излучении», часть нейтронного вещества смогла преодолеть «барьер смерти» и остаться существовать в молодой Вселенной создавая новые молодые галактики. Так же и часть света, переходит из одной Вселенной в другую, постепенно «старея».
5. Правильная теория взаимодействия света с Великой пустотой. По которой свет теряет очень много энергии при отражении от неё края.
Лично я пока склоняюсь к 5 версии с частичной интеграцией в неё 2 и 3 и 4 версии. 5 версия проще реализовывается. При этом край Великой пустоты может быть гораздо ближе, и все временные параметры более согласованы.
Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Следующая глава:
Уважаемый читатель! Очень извиняюсь, если смысл статьи Вам не понятен, или даже показался полным бредом.
Невозможно полностью пересказать откуда берутся те или иные суждения, для этого нужно пересказать целую книгу.
Для меня же, каждая статья - это продолжение одной общей темы.
Поэтому предлагаю начать читать с самого начала. С теории расширения Земли. Приятного погружения в мой Нейтронный мир. Новых мыслей и открытий.
Начало книги "Моя Земля":
#физика
#астрофизика
#новая Нейтронная теория
#Мой Космос