Что такое эффект доплера и красное смещение

38. Поясните термин «красное смещение». Что такое «эффект Доплера»?

Красное смещение — сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Это явление может быть выражением эффекта Доплера или гравитационного красного смещения, или их комбинацией. Сдвиг спектральных линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону называется синим смещением.

В обоих случаях (Доплеровского эффекта или эффектов ОТО) параметр смещения определяется как , где и — значения длины волны в точках испускания (emit) и наблюдения (observe) излучения соответственно.

Эффе́кт До́плера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника. Его легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн.

39. Запишите и объясните закон Хаббла.

Математически закон Хаббла записывается следующим образом:

где V – линейная скорость галактики, км/с, r – расстояние до нее, измеряемое в мегапарсеках (Мпк). Н – постоянная Хаббла. По современным данным 50 < H

Из закона Хаббла следует, что, чем дальше галактики находятся друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются. Следует заметить, что для близких и очень далеких галактик закон Хаббла неточен. Главное следствие из закона Хаббла, что Вселенная расширяется.

40.Эволюционный путь звезды

Источники энергии звезд — гравитационное сжатие и термоядерный синтез.

Эволюционный путь звезды зависит от массы этой звезды.

При массе звезды менее 1,4 массы Солнца процесс сжатия звезды протекает спокойно и звезда переходит в состояние белого карлика. По мере остывания она меняет цвет от белого к желтому, затем к красному и перестает светить, превращаясь в черный карлик.

При массе звезды >3 массы Солнца звезда коллапсирует ( катастрофически сжимается в состояние черной дыры).

41. В чем заключаются концепции развития геосферных оболочек?

Геосфе́ры (от греч. гео — Земля, сфера — шар) — географические концентрические оболочки (сплошные или прерывистые), из которых состоит планета Земля [1] .

Выделяются следующие геосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера, земная кора, мантия и ядро Земли. Ядро Земли делится на внешнее ядро (жидкое) и центральное — субъядро (твёрдое).

Существует выражение – земная твердь. Оно выражает мнение большинства людей о том, что Земля нечто основательное. На самом деле Землю можно приравнять к живому организму, так как она находится в постоянном внешнем и внутреннем движении, перемещении и количественном и качественном изменении отдельных частей.Частично эти процессы определяются энергетикой поверхности Земли, которая представляет собой тепловую машину: ее «нагреватель» – Солнце, «холодильник» – безвоздушное пространство, «рабочая жидкость» состоит из атмосферы и гидросферы. Изменения в поступающей солнечной радиации определяют сезоны года и температурные различия между экватором и полюсами. Для сохранения энергетического баланса Земли происходит перенос тепла в направлении полюсов. Результатом переноса тепла являются течения в атмосфере и океанах, возникающие вследствие различного нагревания земной поверхности. Солнечная энергия, частично поглощаясь внешними геосферными оболочками, в основном отражается ими же в космос. Прогревание Солнцем распространяется на глубину, не превышающую 28-30 м. Значит, основу энергетики Земли составляют ее собственные процессы. происходит перемещение и химическое изменение вещества в глубинах Земли. С некоторым приближением Землю можно представить в виде закипающего супа, твердые части (мясо – ядро), восходящие и нисходящие потоки жидкости (обмен между внутренними геосферными оболочками), плавающие на поверхности масляные пятна (литосферные плиты), пар (атмосфера), внешняя среда (космос). При этом в кастрюле происходят и химические процессы.

38 Доплеровское смещение. Закон Доплера.

Если расстояние между излучающим телом и наблюдателем меняется, то скорость их относительного движения имеет составляющую вдоль луча зрения, называемую лучевой скоростью. По линейчатым спектрам лучевые скорости могут быть измерены на основании эффекта Доплера, заключающегося в смещении спектральных линий на величину, пропорциональную лучевой скорости, вне зависимости от удаленности источника излучения. При этом, если расстояние увеличивается (, то смещение линий происходит в красную сторону, а в противном случае — в синюю. ▲λ/λ= — ▲V/V=Vr/c

Эффект Доплера играет исключительно важную роль в астрофизике, так как позволяет на основании измерения положения спектральных линий судить о движениях небесных тел.

Принцип Доплера позволяет не только судить о движении излучающего тела, но и о его вращении. Так, например, вследствие вращения Солнца восточный его край приближается к нам, а западный — удаляется. Наибольшая линейная скорость (на солнечном экваторе) достигает почти 2 км/сек, что при l = 5000 Å соответствует доплеровскому смещению Dl = 0,035 Å. По мере приближения к центру и полюсам солнечного диска лучевая скорость, а вместе с нею и доплеровское смещение уменьшаются до нуля. У звезд не удается наблюдать излучения отдельных частей их поверхности. Наблюдаемый спектр звезды получается в результате наложения друг на друга спектров всех точек ее диска, каждая из которых у вращающейся звезды дает различное смещение линий в спектре. В результате наблюдается расширение спектральных линий, на основании которого можно судить о величине линейной скорости вращения. У некоторых звезд линейные скорости вращения достигают огромных значений в сотни километров в секунду. Даже в тех случаях, когда излучающий газ в целом не имеет относительного движения вдоль луча зрения, спектральные линии, излучаемые отдельными атомами, все равно имеют доплеровские смещения из-за беспорядочных тепловых движения. Если помимо тепловых движений в газе наблюдаются течения или какие-нибудь другие крупномасштабные движения (например, турбулентность), то спектральная линия расширяется еще сильнее, а иногда разбивается на несколько линий, соответствующих различным потокам. Таким образом, изучая профили спектральных линий, можно судить как о температуре, так и о движениях, происходящих в излучающем газе.

39 Методы определения температуры. Виды понятий температуры.

Температура — важная характеристика состояния в-ва, от которой зависят

основные его физические св-ва. Термометр дает правильные показания только в том случае, когда он находится в тепловом равновесии с телом, температура которого

измеряется. 1)Определение температуры по ширине спектральных линий. Используется, если из наблюдений известна доплеровская ширина спектральных линий излучения или поглощения. Если слой газа оптически тонкий, а его атомы обладают только тепловыми движениями, то таким путем непосредственно получается значение кинетической температуры. Однако очень часто эти условия не выполняются. 2)Определение температуры на основании исследования элементарных атомных

процессов, приводящих к возникновению наблюдаемого излучения. Этот метод

определения температуры основан на теоретических расчетах спектра и сравнении их

результатов с наблюдениями. 3) Определение температуры на основании применения законов излучения абсолютночерного тела. На применении законов излучения абсолютно черного тела к наблюдаемому излучению основан ряд наиболее распространенных методов определения температуры. Однако все эти методы принципиально неточны и приводят к результатам, содержащим большие или меньшие ошибки. Поэтому их применяют либо для приближенных оценок температуры. Итак, эффективной температурой тела называется температура такого абсолютно черного тела, каждый квадратный сантиметр которого во всем спектре излучает такой же поток энергии, как и 1 см2 данного тела. Яркостной температурой называется температура такого абсолютно черного тела, каждый квадратный сантиметр которого в некоторой длине волны излучает такой же поток энергии, как и данное тело в той же длине волны. Температура абсолютно черного тела, у которого относительное распределение энергии в некотором участке спектра такое же, как и у данного тела, называется цветовой температурой тела.

Эффект Доплера для упругих и электромагнитных волн. Красное смещение. Применение для определения скорости движущегося автомобиля. Ударные волны Маха.

Эффект Допплера — волновое явление. Он был открыт в 1825 г. и заключается в том, что частота сигнала, который посылается некоторым источником отличается от частоты, которая принимается некоторым приемником, если источник или приемник (или оба вместе) движутся. В оригинальном эксперименте Допплера к наблюдателю с абсолютным слухом, находившемуся на перроне вокзала, приближалась, а затем удалялась от него открытая железнодорожная платформа с духовым оркестром. Это явление наблюдается и для упругих, и для электромагнитных волн, однако описывается по-разному, поскольку упругие волны распространяются всегда в среде, а ЭМ волны могут распространяться и в вакууме. Начнем с упругих волн. В этом случае говорят об эффекте Допплера в акустике.

Будем считать, что точечный источник движется относительно неподвижной среды со скоростью u по направлению к неподвижному наблюдателю А и от неподвижного наблюдателя В , а волна движется относительно среды со скоростью V, распространяясь в виде сферы во все стороны. Для наблюдателя А, к которому движется источник, волна как бы «сжимается», и вместо волны ₀ = V /₀ он воспримет волну длиной ’ = V /’ < ₀ с частотой ’ > ₀ . Напротив, для наблюдателя В волна «растянется»: ’ > ₀ ; ’ < ₀.

Пусть  — время, за которое волна, испущенная в момент t = 0, дойдет до приемника (наблюдателя). Так как частота ₀ есть число колебаний за 1 с, то число испущенных за время  колебаний равно ₀, а расстояние, на которое они распространятся в сторону наблюдателя А, равно (V — u). Таким образом воспринимаемая наблюдателем А длина волны будет , а воспринимаемая частота . Если же приемник еще и движется навстречу волне со скоростью , то и окончательно

Ударные волны Маха образуются, когда скорость источника превышает скорость звука (u > V). Получается волна, фронт которой образует увеличивающийся в размерах конус с углом раствора  = arcsin (V/u). Это так называемая ударная волна Маха. Такую волну порождает взмах хлыстом или движение самолета со сверхзвуковой скоростью. Наблюдатель при этом слышит громкий хлопок. Часто говорят, что самолет «преодолевает звуковой барьер», хотя на самом деле он мог его преодолеть вскоре после взлета и далее двигаться с постоянной скоростью u > V.

Два наблюдателя, находящиеся поодаль друг от друга услышат хлопок, естественно, в разное время — по мере достижения образующей конуса барабанных перепонок. Аналогом этой волны является поверхностная волна на воде с «треугольным» фронтом, возбуждаемая катером.

Рассмотрим теперь эффект Допплера для ЭМ волн. Так как ЭМ волны могут распространяться в пустом пространстве и, в отличие от упругих волн, не нуждаются в наличии некоей среды — эфира — то имеет смысл говорить лишь об относительной скорости U приемника по отношению к источнику (или наоборот, что одно и то же). Имеется условно неподвижная система К и движущаяся относительно нее равномерно со скоростью U система К’, у которой ось х’ скользит вдоль оси x системы K, а у = у’ и х = х’ Пусть далее с системой К связан источник, посылающий плоскую волну

а с К’ связан приемник, воспринимающий волну

При этом система K’ (с неподвижным в ней приемником) удалялась от системы К (с неподвижным источником). Если считать, как ранее в акустическом случае, что U > 0 для сближения и U < 0 для удаления, то в последней формуле следует поменять U на (-U). Окончательно

Анализ линий спектра излучения удаленных космических объектов показывает, что положение этих линий сдвинуто в сторону бóльших длин волн. Явление это называют красным смещением.

Эффект Допплера обусловливает естественную ширину спектральных линий.

Эффект Допплера используется в арсенале ГИБДД в приборе для определения скорости U движущегося автомобиля. В этом случае U/c 1. Представим корень в (13.5) как и воспользуемся разложениями в ряд по :

и . Только первые два слагаемых в этих разложениях одинаковы. Остальные, которые отличаются друг от друга, — меньшего порядка, и мы их отбрасываем. Поэтому для малых U получим для частоты ’ , воспринимаемой водителем, значение

Сигнал этой частоты отражается назад к сотруднику ГИБДД и воспринимается его радаром как сигнал, идущий от движущегося источника – автомобиля. Воспринимаемая гаишником частота ” опять-таки определится формулой (13.6), где вместо _о надо теперь подставить ’. Поэтому

Для нахождения скорости автомобиля (рис. 13.7) используется радар, излучающий электромагнитные волны длины _О = 3 см (_О = с/ = 10 10 Гц). Радар одновременно является и источником, посылающим излучение частоты _О, и приемником, регистрирующим отраженное излучение частоты ”. Как следует из последнего соотношения, разность частот посланного и принятого сигнала  = ”-_O = 2_OU/c, отсюда U = c /(2_O). В результате взаимодействия коллинеарных колебаний с близкими частотами ” и _O возникнут биения с частотой . Современные, не слишком дорогие приборы, которыми оснащены службы ГИБДД, способны обнаружить биения с частотой не менее 100 Гц. Таким образом, минимально возможная обнаружимая скорость равна .

Нетрудно видеть, что эта формула исчерпывает все возможные случаи взаимного движения источника и приемника, если принять к сведению следующее правило знаков:

V > 0 — всегда; > 0 — для сближения; < 0 - для удаления.

Интерференция от двух источников. Когерентность. Геометрическая и оптическая разность хода. Условия максимумов и минимумов интерференции. Общая интерференционная схема. Ширина интерференционной полосы.

И нтерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.Сопровождается чередованием максимумов и минимумов (пучностей) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн.

Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональны. Интерференция может быть стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только полностью когерентные волны.

Когере́нтность — согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.

Классический пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты.

Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени.

Для световых ЭМ волн, распространяющихся в среде с показателем преломления n, получим

где _О — длина световой волны в вакууме; (d₂ — d₁) — геометрическая разность хода лучей, а  = (nd₂ — nd₁) — разность оптических длин пути или просто оптическая разность хода. Для вакуума она совпадает с геометрической, т.к. n = 1. Оно и понятно: в вакууме при бóльшей скорости распространения волна пробежит и бóльшее расстояние.

Поскольку  = k, то условие максимумов и минимумов интерференции можно записать через оптическую разность хода:

А 2 = min при  = = (2m-1) ,

где m = 1,2,…- номер минимума;

А 2 = max при  = 0, , 2, 3 . = 2m ,

где m = 0,1,2, 3…- номер максимума.

Однако в действительности оптическая интерференция может иметь место лишь при выполнении ряда довольно жестких условий. Начнем с наиболее очевидных.

Взаимодействующие волны должны быть одинаковой природы: нельзя заставить интерферировать световую волну со звуковой.

Волны должны иметь одинаковую частоту.

Волны должны иметь одинаковую поляризацию — способ упорядочения колебаний в волне. Это означает, что если, например, вектор одной волны колеблется в плоскости чертежа, то эта волна может интерферировать с другой волной с таким же способом упорядочения колебаний вектора (т.е. он тоже должен совершать колебания в той же плоскости).

Волны должны быть когерентны.

Ширина интерференционной полосы. Ширина интерференционной полосы определяется, как расстояние между соседними интерференционными максимумами или минимумами, интерференционные порядки которых отличаются на единицу.

Общая интерференционная схема в следующем вопросе.

Схема Юнга, бипризма Френеля, кольца Ньютона и тонкие плёнки как примеры иллюстрации интерференционных явлений с подробным анализом хода лучей. Интерференция для монохроматического и белого света в этих устройствах

Одной из первых установок, на которых была осуществлена интерференция, является схема Юнга (рис. 11.4). Излучение от свечи S проходит через светофильтр Ф, который выделяет из всего спектра излучения лишь узкую полосу вблизи частоты светофильтра — монохроматический свет длиной волны . Далее на пути монохроматического света находится диафрагма Д с двумя маленькими отверстиями S₁ и S₂. Полосатая интерференционная картина наблюдалась на экране Э, р асположенном за диафрагмой. Выходящие из отверстий S₁ и S₂ излучения оказались когерентными благодаря тому, что образовавшиеся два потока получились из одного. Сами же отверстия можно рассматривать как два когерентных источника, каждый из которых посылает излучение в виде обрывков синусоид. Поэтому, если излучение обрывается в некоторой фазе в первом канале, то в той же фазе оно оборвется и во втором канале. И далее, когда оно снова возобновится в некоторой фазе и с некоторой новой поляризацией в первом канале, то же самое будет и во втором канале. Оба излучения оказываются зависимыми друг от друга. Приходя в некоторую точку М на экране, они будут иметь постоянную разность фаз  и потому интерферировать, давая характерную полосатую интерференционную картину.

Бипризма Френеля(рис.11.5) представляет собой трехгранную призму с очень малым (порядка нескольких минут) преломляющим углом. Благодаря преломлению в призме образуется два расходящихся пучка, имеющих зону взаимного перекрытия, где и будет наблюдаться интерференционная картина. Здесь, как и в предыдущем случае, свет от естественного источника разделяется на два пучка. То, что источники этих пучков S₁ и S₂ мнимые, значения не имеет. Важно то, что интерференционная картина всегда образуется при взаимодействии реальных световых пучков.

Д ва только что рассмотренных примера, а также множество других подчиняются общей интерференционной схеме. Здесь два когерентных монохроматических источника S₁ и S₂, излучающие волны длиной _о в вакууме и возникшие благодаря разделению одного исходного светового потока, взаимодействуют в некоторой точке М. Эта точка расположена на экране Э на расстоянии х = ОМ от центра 0 всей полосатой интерференционной картины. Максимумы интенсивности J соответствуют светлым, а минимумы – тёмным полосам картины. Центр картины лежит на перпендикуляре, восстановленном из середины отрезка, соединяющего источники.

Кольца Ньютона возникают, благодаря интерференции в воздушном клине между плосковыпуклой линзой и плоской стеклянной плитой, на которой покоится линза (рис. 11.7). В установке используется параллельный пучок монохроматического света. Проследим путь одного из лучей пучка, падающего перпендикулярно плоской поверхности линзы. Эту поверхность луч пройдет без изменения траектории. При падении на сферическую поверхность линзы луч частично отразится от нее (луч 1) под тем же углом, что и угол падения i, а частично преломится (луч 2) под углом r, причем r > i, поскольку свет идет из с текла в воздух, а не наоборот. Отразившись от плоской поверхности стеклянной плитки, луч 2 вторично войдет в линзу и затем пересечется с лучом 1. Таким образом, два взаимодействующих луча появились из одного и, в соответствии со сказанным выше, будут интерферировать. Точка пересечения лучей расположена практически на сферической поверхности линзы. Поэтому геометрическая разность хода лучей определится длиной пути «туда и обратно» луча 2 после разделения, и если толщина воздушного слоя в этом месте равна h, то геометрическая разность хода будет 2h. Понятно, что один и тот же интерференционный эффект будет соответствовать геометрическому месту точек с равной толщиной воздушного клина, и если линза имеет идеальную сферическую форму, то следует ожидать системы темных и светлых колец правильной формы. Однако интерференционный эффект определяется не геометрической, а оптической разностью хода и здесь есть некоторая физическая тонкость: при возникновении различий в условиях отражения, когда один из интерферирующих лучей отражается от оптически более плотной среды, происходит скачок фазы на , что эквивалентно увеличению оптического пути на величину Поэтому, если клин воздушный (n = 1), то оптическая разность хода лучей

 = 2hn + /2 = 2h + /2. (11.11)

В ыразим неудобную для практических целей величину h через радиус кривизны R линзы и радиус m-го кольца. Из рис. 11.7 видно, что (т.к. ), откуда Подставляя в (11.11) и имея в виду (11.5), получим для темных колец:

а для светлых колец:

Нумерация темных колец (минимумы) начинается с m = 0 — центральной темной точки, располагающейся в центре картины. Далее следует первое светлое кольцо m = 1 в (11.12), затем первое темное m = 1 в (11.11) и т.д. Метод колец можно применять не только для контроля качества сферичности некоторой линзы, но и для измерения ее радиуса кривизны.

Интерференция в тонких пленках дает цветные разводы на поверхности мыльных пузырей, поверхностях пленок от нефтепродуктов на воде или асфальте, а также на поверхности старых давно не мытых окон, покрытых пленкой различных окислов. Рассмотрим один из лучей пучка монохроматического источника S. Будем считать источник достаточно удаленным, а потому пучок — параллельным (рис. 12.1). При падении луча на пленку толщиной h с параллельными поверхностями, находящуюся в воздухе, в точке А возникает отраженный и преломленный луч, которые будучи когерентными, выйдут из пленки параллельно друг другу и в непосредственной близости друг от друга. Такие лучи теоретически дадут интерференционную картину на бесконечности. Однако, пройдя через хрусталик глаза, они сформируют картину на сетчатке.

Релятивистский эффект доплера и красное смещение

РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА И КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ В СПЕКТРАХ ДАЛЁКИХ ЗВЁЗД И ГАЛАКТИК.

Данный реферат является кратким (без формул и графиков) изложением основных положений публикации «РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА И КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ В СПЕКТРАХ ДАЛЁКИХ ЗВЁЗД И ГАЛАКТИК» (подписана в печать 20.04.2012 г., получена из типографии и начата рассылка (в том числе и через Интернет) 24.04.2012 г.; 22 мая 2012 г. 16 обязательных экземпляров переданы в российскую Книжную Палату и уже поступили в ведущие библиотеки страны).
Полный вариант этой публикации (в pdf-формате) автор может выслать (по запросу) любому — тому, кто желает разобраться в изложенных ниже проблемах. Общий её объём — 292 985 байт (приводится для проверки — не «прицеплен» ли был в процессе скачивания некий вредоносный «продукт»).
Как известно, в современных космологических теориях принято (в качестве чуть ли не аксиомы), что Вселенная возникла вследствие так называемого Большого Взрыва (БВ) (автор называет «теорию» БВ гипотезой ВВВ — Великого Взрыва Вселенной) и что наблюдаемое «красное смещение» в спектрах галактик является следствием этого ВВВ. Причём, на основании полученных недавно астрофизических данных утверждается, что в результате воздействия на вещество некой «тёмной энергии» происходит ускорение разлёта (причём — со всё нарастающим ускорением) всех (любых) объектов, входящих в состав нашей Вселенной.
Указанная работа посвящена критическому анализу релятивистского эффекта Доплера и обусловленного этим эффектом — как следует из «теории» Большого Взрыва — явления красного смещения в спектрах далёких звёзд и галактик.
Релятивистский эффект Доплера, как утверждается (см., например, книгу «Теория относительности в задачах и упражнениях», Малинин А. Н., М., изд-во «Просвещение», 1983 г.), обусловлен двумя факторами: 1) простым кинематическим разлётом или сближением объектов; 2) явлением замедления темпа течения времени (в соответствии со СТО — специальной теорией относительности) в движущихся телах.
Но допустимо ли применение этой формулы для интерпретации результатов соответствующих астрофизических наблюдений и подтверждения, якобы, утверждений «теории» Большого Взрыва?
Давайте произведём следующее рассуждение. С Земли отправляют к некой далёкой галактике звездолёт, оснащённый, в частности, и мощным оптическим квантовым генератором (ОКГ), предназначенным для передачи на Землю различных данных и, естественно, для того, чтобы на родной планете могли контролировать траекторные параметры звездолёта. Перед стартом проверяют совпадение частот излучения двух совершенно одинаковых ОКГ — земного и установленного на звездолёте. И примем, что они совпадают с абсолютной точностью. Звездолёт
стартует. В полёте его бортовой ОКГ непрерывно (или периодически) посылает в направлении Земли своё излучение. На Земле принимают это излучение и измеряют его частоту, значения которой должны в точности соответствовать значениям, вычисляемым по формуле для «стандартного» продольного релятивистского эффекта Доплера.
Однако так ли это будет?
Как известно, релятивистская масса тел и корпускул, движущихся со скоростью v относительно неподвижной системы отсчёта (например, скорость v определяется по искажению спектра, так называемого, реликтового излучения), зависит от v. Следует отметить, что у тел, движущихся со скоростью v, соответствующая релятивистская масса будет приобретаться каждой корпускулой, каждым атомом и каждой молекулой. Естественно, по мере приобретения звездолётом всё большей и большей скорости, и релятивистская масса всех атомов бортового ОКГ также будет увеличиваться. А это означает, что будет увеличиваться (с точки зрения земного наблюдателя и дефект массы каждого атома ОКГ, обусловленный переходом излучающего объекта из возбуждённого состояния в невозбуждённое ) и, следовательно, будет увеличиваться и частота испускаемого ОКГ звездолёта излучения!
В итоге, уменьшение частоты излучения, обусловленное релятивистским замедлением темпа течения времени, будет в точности скомпенсировано релятивистским же увеличением частоты, обусловленным масс и дефектов масс в движущихся телах.
Полученный результат справедлив, конечно же, для источников ЭМИ (электромагнитного излучения) любых видов и категорий — звёзд, галактик, квазаров, отдельных атомов и ядер, корпускул и др. — что позволяет сделать следующие выводы:
1. «Красное смещение» в спектрах звёзд, галактик и квазаров обусловлено не пресловутым разлётом Вселенной, а неким иным фактором или, возможно, сразу несколькими, различными по физической сущности, причинами.
2. «Теория» (гипотеза) Большого Взрыва (автор издавна относился к ней, мягко говоря, скептически) неверна.
3. Обнаруженный несколько лет назад ускоряющийся, якобы, разлёт нашей Вселенной – фикция (как и сам разлёт). Соответствующие наблюдательные данные — если они впоследствии подтвердятся — следует объяснять иными причинами.
4. Можно предположить, что имеющее некинематическую причину явление «красного смещения» воспринимается ныне как проявление действия. тёмной энергии!
Здесь следует привести ещё одно рассуждение, также позволяющее прийти к выводу о неверности «теории» Большого Взрыва:
Как стало известно ещё в конце прошлого века, наша планета — вместе с Солнцем и нашей Галактикой — движется относительно фона реликтового излучения со скоростью примерно 200 км/сек. Из этого следует, что, оставаясь в «рамках» (точнее — в плену. ) «теории» Большого Взрыва, нам необходимо прийти к выводу о том, что мы находимся в той самой точке, где когда-то, якобы, произошёл этот самый Большой Взрыв. Но ведь вероятность этого равна просто-напросто нулю! В противном же случае получается, что опять Земля оказывается в центре всей Вселенной, опять человечество оказывается «пупом» всего Универсума. Но это же, конечно, неверно! Так называемый инфляционный «сценарий» возникновения из математической точки всей нашей Вселенной ещё неизмеримо более невероятен. Как тут не вспомнить чьё-то ироническое, но очень точное, высказывание: «Космологи никогда не сомневаются, но всегда ошибаются»!
Рассмотрение «зеркальной» ситуации (когда излучатель — ОКГ — находится на Земле, а приёмник — на разгоняющемся, удаляющемся от неё звездолёте) приводит к получению — при условии неучёта кажущегося (наблюдателю, находящемуся на борту звездолёта) увеличения масштаба всех энергетических процессов, происходящих в неподвижных (относительно, подчёркиваю, фона реликтового излучения) объектах — формулы, отличающейся от полученной ранее (т. е. для первого рассмотренного случая). А ведь в соответствии с принципом относительности разницы между двумя рассмотренными ситуациями быть не должно.
При учёте же — в результате соответствующих рассуждений (т. е. за счёт деятельности интеллекта. а не на основе только лишь наблюдательных данных, получаемых с помощью бездушных и неразумных приборов) — эффекта кажущегося увеличения масштаба всех энергетических процессов на (в) неподвижных объектах ив этом («зеркальном») случае получается в итоге (как ив первом случае) формула для эффекта Доплера, учитывающая
лишь кинематические характеристики объектов (без эффектов СТО).
Различие в ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ данных (без последующих их интерпретаций с «участием» интеллекта) в двух рассмотренных ситуациях приводит к выводу об ограниченности области применения принципа относительности Пуанкаре-Галилея и необходимости его переформулировки.
Автору данной публикации неизвестно — производились ли когда-либо ранее экспериментальные проверки формулы для «стандартного» релятивистского эффекта Доплера?
Подобную проверку можно произвести с использованием даже очень простых ускорителей тяжёлых ионов (или ядер) следующим образом:
а) накапливают необходимое количество одного из изотопов, обладающего следующими особенностями: изотоп должен быть стабильным; ядра изотопа должны иметь изомерное (метастабильное) возбуждённое состояние с периодом полураспада (T*0,5), равным не менее чем 0,5 часа, но не более чем 2 десяткам лет; относительное содержание (ОС) изотопа в его природной смеси должно быть не менее 20 %; величины энергии метастабильного состояния и энергии уровня (уровней) обычного возбуждённого состояния, из которого с большой вероятностью происходит переход ядер в метастабильное состояние, не должны превосходить 0,5-1,0 МэВ (этим требованиям соответствуют следующие изотопы: Nb-93 (ОС = 100 %; T*0,5 = 13,6 года); Rh-103 (ОС = 100 %; T*0,5 = 56,12 минут); In-115 (ОС = 95,7 %; T*0,5 = 4,5 часа); Xe-129 (ОС = 26,4 %; T*0,5 = 8,89 суток); Xe-131 (ОС = 21,2 %; T*0,5 = 11,9 суток));
б) производят перевод ядер в изомерное состояние; в) ионизируют эти ядра;
г) в ускорителе тяжёлых ядер (или ионов) разгоняют их до строго заданной скорости (в пределах от 0,4*c до 0,99*c) здесь c — скорость света;
д) измеряют энергии квантов, излучаемых ядрами при их переходах из изомерного состояния в основное (невозбуждённое), причём — в двух направлениях: точно по вектору скорости и точно против вектора скорости.
Для проверки справедливости формул, соответствующих той ситуации, когда на движущемся с околосветовой скоростью объекте принимают излучение от неподвижного (относительно фона реликтового ЭМИ) источника, можно использовать те же самые изотопы и тот же способ с той лишь особенностью, что изотопы переводят в метастабильное состояние уже после их разгона в ускорителе до заданной скорости (за счёт облучения пучка внешними квантами соответствующей частоты), а в другой точке ускорительного кольца измеряют энергии квантов, возникающих при девозбуждении ядер.
При работе над статьёй автор вспомнил о возникшей у него лет десять-пятнадцать (или более) назад идее разрешения «парадокса близнецов». Обычно для его разрешения указывают на то, что один из близнецов находится на инерциальной системе отсчёта (на Земле), а другой — на неинерциальной системе отсчёта (ракете) и, поэтому, из-за неэквивалентности этих систем, находившийся в ракете близнец при возвращении оказывается моложе своего брата. Однако, находящийся в ракете близнец может ведь заявить, что именно его система отсчёта инерциальна, а вот земная — неинерциальна. Правильным способом разрешения этого «парадокса», по мнению автора, является следующее простое рассуждение:
В соответствии с принципом относительности любых скоростей можно утверждать, что относительно релятивистской ракеты движется Земля, а сама же ракета неподвижна. Но тогда получается, что относительно системы отсчёта, связанной с ракетой, движется вся бесконечная Вселенная! И при этом вся бесконечно большая масса всех её составляющих (от нейтрино до квазаров, «чёрных дыр», галактик и их скоплений), находящихся на любом, сколь угодно большом (и даже бесконечно большом!) удалении от данной ракеты, МГНОВЕННО (неким, так сказать, волшебным образом) изменяет свои скорости относительно именно данной системы отсчёта или относительно любого иного движущегося тела. Но ведь при бесконечно большом количестве независимых систем отсчёта, каждая из которых может считаться неподвижной, получается, вдобавок, что вся бесконечная Вселенная движется в любое мгновенье ещё и относительно КАЖДОЙ ИЗ НИХ сразу в бесконечно большом числе направлений (в том числе одновременно и во всех противоположных направлениях!) и во всём непрерывном спектре значений скоростей (от нуля до скорости света)! Очевидно, что в этом случае нарушаются самые фундаментальные законы природы: закон причинности, закон сохранения энергии, закон немгновенности распространения полей всех фундаментальных (и, тем более, производных от них) взаимодействий, закон невозможности мгновенных изменений значений скоростей и, вдобавок, закон непротиворечивости! Вывод: более молодым всегда будет оказываться тот из близнецов, который куда-либо летал на звездолёте.
В связи с вышеизложенным возникают 2 закономерных вопроса:
1) Что является причиной красного смещения в спектрах далёких звёзд и галактик?
2) В какие формы энергии переходит энергия, теряемая квантами при их движении во Вселенной?
Некоторое указание на возможность получения ответа на первый вопрос содержится, возможно, в следующем:
При дифференцировании (для получения обобщённого уравнения движения) математического выражения для релятивистского импульса получается формула, содержащая (в не преобразавонном виде) два слагаемых, одно из которых может трактоваться как уравнение для силы инерции, а второе (по мнению автора) — как уравнение для силы. сопротивления пространственно-временного континиума Вселенной (или — иначе — как сила вакуумного торможения или, если хотите, как сила вакуумного сопротивления). При этом — ввиду универсальности закона сохранения импульса — соответствующее уравнение для силы, так сказать, вакуумного трения может быть получено и для квантов ЭМИ.
И, возможно, именно эта загадочная сила (действующая совместно с обычной, так сказать, силой инерции) является важнейшей причиной того, что никакое тело, с отличающейся от нуля массой покоя, не может ни при каких условиях и обстоятельствах достичь скорости света.
Но что является ПРИЧИНОЙ ПРИЧИН этого явления.
И задумывался ли кто-либо ранее над физической ПРИЧИНОЙ того, ПОЧЕМУ скорость света — недостижимый предел для тел с ненулевой массой покоя? И какие физические факторы пустоты (вакуума) препятствуют неограниченному разгону тел, тормозят его? (Ведь получить известную формулу и успокоиться, остановиться на этом является, по мнению автора данной работы, не совсем адекватной реакцией на проглядывающую сквозь абстрактные математические символы ЖГУЧУЮ ТАЙНУ Природы! В самом деле, ПОЧЕМУ абсолютная пустота не позволяет таким телам — включая и элементарные частицы — достичь скорости света?)
Пока мы можем лишь выдвигать различные предположения и гипотезы по этому поводу. Но, видимо, настала пора задуматься: А какие уже сегодня (или в обозримом ближайшем будущем) эксперименты мы можем осуществить для того, чтобы хотя бы приблизиться к раскрытию этой удивительной загадки Природы? Убеждён, что раскрытие этой тайны позволит человечеству перейти в своём развитии в новое качество, приобрести небывалое могущество.
Размышляя над возможной причиной того, что скорость света — это фундаментальный предел, автор пришёл к выводу о том, что, вероятно, физические факторы, фундаментально присущие вакууму, определяются фундаментальными свойствами пространства-времени. Возможно, этот предел определяются неким взаимообусловленным совместным действием и физических свойств вакуума, и физических свойств пространства-времени.
Одним из возможных подходов, намечающем лишь зыбкие и смутные (и, вероятнее всего, вообще не соответствующие действительности) контуры только лишь “микроскопического” приближения к разрешению указанной выше загадки, является предположение о том, что наше пространство-время — это некая трёхмерная “тень” от многомерного СверхМира (здесь уместно указать на подобную же аналогию, существующую в нашем мире: отбрасываемая от трёхмерных объектов тень абсолютно — т. е. истинно — двумерна); или, возможно, некая мембранная гиперповерхность, отделяющая нашу Вселенную от Великой многомерной СверхВселенной. Но всё дело в том, что эта “мембрана”, эта ничтожная для СверхМира “тень” для нас является трёхмерной в пространстве и с дополнительным четвёртым — временным — измерением.
И свойства этой (являющейся нашей, так сказать, средой обитания) “тени”, “мембраны” или “границы раздела сред”, существующей для нас везде, в каждой точке нашей Вселенной, и определяют (причём, однозначно) и законы, и физические свойства нашего Мира, и, в частности, скорость света. (Здесь можно указать на некоторое подобие изложенного выше с поверхностными волнами в плёночных структурах, с физическими характеристиками и свойствами сверхтонких плёнок и с особенностями процессов на границах раздела сред.)
Итак, можно предположить, что “поверхностные” (с точки зрения гипотетических обитателей СверхВселенной) свойства указанной “тени” (“мембраны”, “границы раздела сред” — “поверхностная” для них, она является, повторяю, трёхмерной для нас) и определяют ПРИЧИНУ сопротивления пустоты (вакуума).
Но ведь тогда и невидимую материю, и тёмную энергию можно считать некими проявлениями многомерия и многомирия; неким, просачивающимся в нашу примитивную Вселенную, примитивным же слепком; шелестящим на грани слышимости отзвуком какого-то загадочного и феерического действа из СверхМира. И некие загадочные объекты, перемещаясь в том МегаМире, прогибают в некоторых местах “мембрану” нашего Мира, меняя в этих областях законы физики, значения фундаментальных констант и метрику нашего пространства-времени. И, следовательно, оставаясь в рамках данной гипотезы, следует предположить, что и, так называемый, разлёт нашей Вселенной, и “ускорение” этого разлёта, и “красное смещение” света от “разлетающихся” галактик — всё это лишь кажущиеся (всего лишь кажущиеся!) нам “эффекты”, имеющие на самом деле совершенно иные причины. Можно предположить (даже если когда-либо выяснится, что изложенная выше гипотеза о СверхВселенной неверна), что причиной (или одной из причин) указанного “красного смещения” являются невидимая материя и/или тёмная энергия.
А ведь возможно, кстати, учитывая результаты, касающиеся релятивистского эффекта Доплера (см. выше), что всё как раз наоборот: имеющее некинематическую причину явление «красного смещения» воспринимается ныне как проявление действия. тёмной энергии!
При некоторых исходных — эвристического характера — предположениях автором получены формулы для зависимости величины изменения (красного смещения) частоты и длины волны ЭМИ от расстояния между источником и приёмником этого излучения. Главной особенностью этих формул является КВАДРАТИЧНЫЙ характер указанных зависимостей. А это снова позволяет предположить, что причиной недавно обнаруженной существенно нелинейной зависимости величины космологического красного смещения от расстояния до далёких галактик является не всё ускоряющийся разлёт нашей Вселенной, а некая особенность (некоторое свойство) пространства-времени (вакуума).
Изложенная выше концепция дополняет рассуждения, касающиеся релятивистского эффекта Доплера, и позволяет — без использования гипотезы о Великом Взрыве, создавшем Вселенную, (ВВВ) — совершенно иначе интерпретировать по крайней мере 2 астрофизических явления:
1) увеличение значений «красных смещений» в спектрах галактик по мере увеличения расстояний до них;
2) рост значений так называемой постоянной Хаббла при r > 10 миллиардов световых лет (что интерпретируется ныне как ускорение разлёта Вселенной в результате действия некой «тёмной энергии»).

Приведённые выше рассуждения и соответствующие формулы (в pdf-варианте публикации) не претендуют, естественно, на ранг истины в последней инстанции. Они лишь указывают на возможность того, что известные наблюдаемые астрофизические явления могут иметь совершенно иное, отличающееся от общепринятого ныне, объяснение.
Следует также отметить, что при своём движении в пространстве кванты ЭМИ подвергаются воздействию множества самых различных факторов, причём «история» и количество таких возмущающих воздействий для каждого конкретного фотона совершенно индивидуальны и, конечно же, пропорциональны пути, пройденному квантом. И, поэтому, должно происходить уширение дискретных излучательных линий в спектрах всех источников ЭМИ! Величина этого уширения должна быть пропорциональна расстоянию (r) между излучателем и приёмником.
Очевидно, что S = Kу.*r
где: S — ширина спектральной линии, измеренная, например, на уровне 0,5 от максимума интенсивности;
Kу. — коэффициент пропорциональности;
r — расстояние пройденное квантом ЭМИ.
Степень уширения дискретных излучательных линий в спектрах звёзд и галактик может быть иным — независимым — маркером (параметром) для определения расстояний до этих объектов (альтернативным эффекту «красного смещения»).

Электронный адрес автора в Сети: KORABEL47AL@LIST.RU
29 мая 2012 г.

© Copyright: Александр Корабельников, 2013
Свидетельство о публикации №213091001097

Удивляет другое,как такую статью опубликовали,потому как статья противоречит релятивистской космологии.
О возможной природе красного смещения посмотрите в «Смоделировать Вселенную».

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

© Все права принадлежат авторам, 2000-2024. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+

Похожие публикации:

Как скопировать ссылку в тик ток

Какое расширение файлов является в adobe photoshop основным

Почему светятся солнце и луна физика

Правсимв excel как использовать