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2024.8.8
以下是高中《物理学》的例题,它计算的宇宙年龄为100亿年,与科学家计算的宇宙年龄137亿年或150亿年相距甚远,但它毕竟给高中生等非学者一种思路,很有价值。差距的原因为本例题中将地球视为中心所致——事实上地球并非宇宙的中心(参见《读爱因斯坦文有感》、《时间简史》)。
哈勃常数H=3×10-2m/s·光年,是怎样测定的,希望有位读者用通俗易懂的文字说明一下,本文将转载。
发博时, 受网站限制,平方、8次方、10次方等无法表达出来,读者应自辨。
[例]天文观察表明,几乎所有远处的恒星或星系都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大;也就是说,宇宙在膨胀,不同星系的退行速度u和它们离我们的距离r成正比,即
u=Hr
式中H 为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定,为解释上述现象,有人提出一种理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远,这一结果与上述天文观察一致。
由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算公式为T=_______,根据近期观测,哈勃常数H=3×10-2m/s·光年,其中,光年是光在一年中运行的距离。由此估算宇宙的年龄约为_________。
解答:宇宙形成是从宇宙大爆炸开始,每一个星体都以各自的速度匀速地远离中心,这就是我们观测到的膨胀现象,对于不同的星体远离的速度不同,离中心越远速度越大,即u=Hr,它不是同一天体的速度随距离的变化规律。
爆炸后各星体做匀速运动,令宇宙年龄为T,则星球现在的距离为
r=uT=HrT得T=1/H
T=1/H=1/3×10-2m/s·光年=1s·光年/3×10-2m=1s×(365×24×3600×3×108)m/3×10-2m=365×24×3600×3×108年/3×10-2×365×24×3600=1×1010年(1010年实为100亿年,10的10次方网站错显为1010)
答案:1/H 1×1010年
附:哈勃常数目录
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