Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной

Под Вселенной мы понимаем материальный мир, рассматриваемый с астрономической точки зрения.

Космология — это физическое учение о Вселенной как целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

Во Вселенной медленно происходят изменения, носящие необратимый характер, например ее расширение.

Наблюдаемую часть Вселенной обычно называют Метагалактикой. Метагалактику составляют различные наблюдаемые структурные элементы: галактики, звезды, сверхновые, квазары и так далее.

Размеры Метагалактики ограничены нашими возможностями наблюдений и в настоящее время приняты равными 1026 м.

Ясно, что понятие размеров Вселенной весьма условно: реальная Вселенная безгранична и нигде не кончается.

На протяжении веков разные космологические модели сменяли друг друга, но считалось абсолютно незыблемым, что Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Звездное небо над головой являлось символом вечности и неизменности.

В XX веке стали известны два экспериментальных факта, подтверждающих расширение Вселенной:

  • красное смещение,
  • реликтовое излучение.
Рис. 1. Красное смещение

Наличие красного смещения у галактик позволяет с большой точностью определять расстояния до них. Чем сильнее смещены линии в спектре галактик, тем дальше галактика.

Если пользоваться не частотой, а длиной волны, то в системе координат наблюдателя излучение источника будет описываться формулой

где — изменение длины волны, υ — скорость удаления галактики, c — скорость света, — длина волны лабораторного, неподвижного источника. С другой стороны, скорость источника связана с расстоянием до него по закону Хаббла:

где H — постоянная Хаббла, R — расстояние до галактики. Зная величину красного смещения например, для какой-нибудь галактики, мы можем определить расстояние до нее.

Закон Хаббла был сформулирован Эдвином Хабблом исходя из наблюдений спектров галактик в 1929 году.