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文档简介

哈勃定律及宇宙的年龄在20世纪最初的20年里,斯里夫尔(V.Slipher)在劳威尔天文台仔细地研究过星系的光谱。发现多数星系的光谱有红移现象(极少的星系,如仙女座大星云有蓝移现象)。根据多普勒效应,通过红移的大小可以算出星系正在退行的速度。于是,斯里夫尔就发现了“绝大多数星系都在以不同的速度远离我们而去”的现象。1929年,发现并证实了河外星系普遍存在的美国天文学家哈勃,把他所测得的各星系的距离和它们各自的运行速度画到一张图上(见下图,纵坐标中的 z 是星系谱线的红移量,横坐标表示星系的累积视星等),他发现,在大尺度上,由星系的光谱线红移量表征的退行速度v与它们离开我们的距离 r 成正比,越远的星系退行得速度越快。这一正比关系叫做哈勃定律,它的数学表达式为r = v/H 式中的H 叫做“哈勃常数”,星系的退行速度又称为“红移速度”。只要知道了H 值和星体的红移量,就能方便地算出任何天体、星系到我们的距离。因此,“红移速度”就成为我们的测距依据。如果我们知道了宇宙的尺度,再假设我们的宇宙在膨胀,且宇宙边缘处远离我们的速度极限是光速c,那么我们就能容易地算出,式中的常数H的倒数就是宇宙的年龄,即图示: 星系的退行速度与到我们的距离成正比根据目前的观测与计算,宇宙的尺度大约为200亿光年;宇宙的年龄大约为1.110101.81010年,即110180亿年,常用的数据是140亿年,这数值与根据恒星演化理论推算出的最古老的恒星寿命吻合。上面公式中的哈勃常数H的测算经历了多次的修订,逐步趋于准确:最初公布的哈勃常数为: 550;(单位:km/s-1/106秒角距,以下同)1936年的修订值为: 526;1952年巴德宣布的值为: 260;几年后桑德奇的修订值为:180;1961年桑德奇公布的修订值为:75113之间,最或然值为9815,一般可取为100;20世纪70年代出现了混乱:有人取100,有人取50,还有人取75;1989年著名天体物理学家撰文,综述了几十年的研究情况,最后认为哈勃常数应该定在H=(678)km/s-1/106秒角距=(2.20.55)10-18s-1。如果将最后的这个哈勃常数值取倒数,就得到了我们宇宙诞生距今的年龄即宇宙的年龄大约为114-180亿年,居于100-200亿年之间。由于远处星系距离的不确定性,这一常量至少有25%误差。2004年2月12日,美国宇航局公布的“威尔金森各向异性微波探测器”拍到的宇宙“婴儿期”照片。

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