Космологічний червоний зсув - це ефект, який спостерігається для всіх далеких джерел випромінювання і проявляється в зниженні його частоти. Цей ефект пояснюється динамічним віддаленням об'єктів один від одного, включно з віддаленням від нашої Галактики. Таким чином, явище пов'язане з нестаціонарністю Метагалактики.
Графічно воно має такий вигляд: Мал.1.
Свого часу було запропоновано різні пояснення червоного зсуву спектральних ліній, включно з гіпотезою стомленого світла, однак, зрештою, це явище було пов'язано з ефектом розширення міжгалактичного простору, передбаченим загальною теорією відносності. Таке пояснення червоного зміщення є загальноприйнятим.
Червоний зсув, спричинений розширенням всесвіту, відрізняється від червоного зсуву, спровокованого ефектом Доплера, що збільшує довжину звукових і світлових хвиль, коли джерело рухається в просторі. Доплерівський червоний зсув випливає зі спеціальної теорії відносності, яка не враховує розширення простору, тоді як космологічний червоний зсув описується загальною теорією відносності.
Можливо, космологічне червоне зміщення можна пояснити в інший спосіб. Гіпотеза, звичайно, має бути перевірена.
Цілі, завдання, матеріали та методи
Стаття орієнтована на дослідження взаємозв'язку між космологічним червоним зміщенням і температурою середовища поширення видимого випромінювання.
Для досягнення цієї мети буде використано дані експериментів і досліджень, проведених у сучасній науці. Зокрема, результати експериментів місії Планка, показали, що зі збільшенням температури абсолютно чорного тіла збільшується частота випромінювання.
Така залежність поширюється і на інші об'єкти, включно з воднем. Таким чином, можна стверджувати, що зі збільшенням температури середовища поширення видимого випромінювання також збільшується і частота випромінювання та поглинання речовини.
Розглянемо види спектрів.
1.Суцільний спектр Мал.2
Мал.2 Суцільний спектр видимого випромінювання.
Спектр видимого випромінювання суцільний. Це говорить про те, що в даному спектрі присутні всі, без винятку, частоти видимого випромінювання. Характерною особливістю випромінювання є те, що випромінювання певної частоти завжди лягає на одне й те саме місце в спектрі. І винятків не буває.
Лінійчастий спектр Мал.3
Мал.3 Лінійчастий спектр.
У спектрі випромінювання можуть бути вертикальні лінії, які свідчать про те, що в ньому відсутні певні частоти випромінювання. Наприклад, на мал. 1 ми бачимо, що в позиції 1 відсутнє випромінювання зеленого кольору, у позиції 2 - жовтого, а в позиції 3 - синього. Це свідчить про те, що частина хвиль спектра втрачена в міру наближення до спостерігача.
Однак, загалом спектр випромінювання у видимому діапазоні будь-якої галактики є безперервним. На цей спектр накладаються фраунгоферові лінії поглинання водню, що означає, що частина хвиль певної довжини поглинається воднем.
Це відбувається через наявність водневого середовища в оточенні галактик, яке поглинає частину хвиль спектра. Однак не має жодного стосунку до процесу випромінювання і пов'язано тільки з оточенням галактик. Щоб зареєструвати таке випромінювання, спостерігач повинен отримати його безпосередньо у вакуумі, минаючи будь-які інші галактики.
Якби випромінювання проходило через речовину, то воно було б повністю поглинуте. У деяких спектрах видимого випромінювання далеких галактик спостерігаються фраунгоферові лінії, що вказує на поглинання цих довжин хвиль середовищем близьких галактик, які їх оточують, на інших частотах спектра.
Це пов'язано з воднем, що оточує галактику, який випромінює і поглинає випромінювання в її близькості. Однак, чому фраунгоферові лінії накладаються на різні частини спектра видимого випромінювання, якщо всі галактики оточені воднем?
Відповідь проста - температура водневого середовища різна, і що нижча вона, то більший зсув фраунгоферової лінії поглинання водню в більш довгохвильову частину спектра. Висновок підтверджують спектральні серії випромінювання водню, які присутні у всіх діапазонах випромінювання.
Спектральні серії водню.
Вивчені серії:
- Серія Лаймана відкрита Т. Лайманом[en] 1906 року. Усі лінії серії знаходяться в ультрафіолетовому діапазоні. Серія відповідає формулі Рідберга при n′ = 1 і n = 2, 3, 4, ...; лінія Lα = 1216 Å є резонансною лінією водню. Межа серії - 911,8 Å.
- Серія Бальмера відкрита І. Я. Бальмером 1885 року. Перші чотири лінії серії розташовані у видимому діапазоні і були відомі задовго до Бальмера, який запропонував емпіричну формулу і на її основі передбачив існування інших ліній цієї серії в ультрафіолетовій області. Серія відповідає формулі Рідберга за n′ = 2 і n = 3, 4, 5, ...; лінія Hα = 6565 Å, межа серії - 3647 Å.
- Серія Пашена передбачена Рітцем у 1908 році на основі комбінаційного принципу. Відкрита Ф. Пашеном того ж року. Усі лінії серії знаходяться в інфрачервоному діапазоні. Серія відповідає формулі Рідберга за n′ = 3 і n = 4, 5, 6, ...; лінія Pα = 18 756 Å, межа серії - 8206 Å.
- Серія Бреккета відкрита Ф. С. Бреккетом у 1922 році. Усі лінії серії розташовані в ближньому інфрачервоному діапазоні. Серія відповідає формулі Рідберга при n′ = 4 і n = 5, 6, 7, ...; лінія Bα = 40 522 Å. Межа серії - 14 588 Å.
- Серія Пфунда відкрита А. Г. Пфундом у 1924 році. Лінії серії розташовані в ближньому (частина в середньому) інфрачервоному діапазоні. Серія відповідає формулі Рідберга при n′ = 5 і n = 6, 7, 8, ...; лінія Pfα = 74 598 Å. Межа серії - 22 794 Å.
- Серія Гемпфрі вВідкрита К. Д. Гемпфрі 1953 року. Серія відповідає формулі Рідберга за n′ = 6 і n = 7, 8, 9, ...; основна лінія - 123 718 Å, межа серії - 32 823 Å.
Розташування серії залежить від температури випромінювання.
Висновок
Фраунгоферові лінії поглинання певної частоти воднем-середовищем поширення накладено на спектр видимого випромінювання далеких галактик. Ці лінії зміщуються в довгохвильовий бік, вказуючи на зміну властивостей середовища поширення, а не властивостей самого випромінювання (зміна довжини хвилі).
Зміни пов'язані насамперед із температурою, що свідчить про те, що Всесвіт нагрівається в процесі свого еволюційного розвитку.
Учені не враховують той факт, що водень випромінює хвилі різної довжини залежно від температури та поглинає хвилі різної довжини відповідно. Тому водень може випромінювати (і поглинати) хвилі всіх довжин спектра від радіо до гамма залежно від температури.
Фраунгоферові лінії на безперервному спектрі видимого випромінювання далеких галактик вказують на наявність поглинання певних частот у спектрі. Відсутність ліній свідчить про наявність у спектрі хвиль усіх довжин, що відповідають видимому спектру.
Водень, який є найпоширенішим елементом у космосі й оточує зірки та далекі галактики, поглинає кванти з певними частотами в спектрі видимого випромінювання.
Поглинання спричиняє відсутність хвиль певної довжини в спектрі, і це зумовлено температурою водню. У такому разі, спостерігач не бачить у спектрі хвиль певної довжини, які не можуть змінити свою довжину через його відсутність.
Відкриття повністю спростовує релятивізм, і його можна довести експериментально. Один зі способів - поступове нагрівання залізного або вольфрамового стрижня в герметичній камері, наповненій воднем. Коли стрижень досягає певної температури, він починає випромінювати безперервний спектр видимого світла, і його реєструють за допомогою спектрометра. Використовуйте струм!
