ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКААстрономия · 11 класс · § 30
Увидеть. Исследовать. Понять.

ПАРАГРАФ 30Расширяющаяся Вселенная

Что расширяется во Вселенной и где находится центр этого расширения?

3D · движение · экспериментыПодробный разбор10 вопросов с объяснениями
01 / Наблюдаем и объясняем

Расширение без выделенного центра

Увеличивай масштаб и выбирай галактику-наблюдателя. Какие расстояния растут сильнее?

На узком экране схему можно прокрутить вбок. Основные значения повторены ниже.

2

Как устроена модель. Точки — сопутствующие галактики в условной плоскости. Размеры связанных галактик не растягиваются. z = a/1 − 1; масштаб не является линейной шкалой космического времени.

01

Космическая сеть и большие масштабы

Галактики образуют группы, скопления, нити и стенки, между которыми находятся разреженные области — войды. На малых масштабах вещество неоднородно. Космологический принцип утверждает приблизительную однородность и изотропию при рассмотрении достаточно больших масштабов.

Модель расширения описывает среднюю картину. Галактики, планетные системы и атомы, удерживаемые внутренними взаимодействиями, не обязаны растягиваться вместе с космическим масштабом. Собственные движения галактик могут давать сближение даже в расширяющейся Вселенной.

Среднее расширение не отменяет локальных связанных систем.
02

Масштабный фактор и красное смещение

Расстояния между неподвижными в сопутствующей сетке точками меняются пропорционально масштабному фактору a(t). Волна света растягивается вместе с расширением: 1 + z = aсейчас/aиспускания. Значит большой z показывает, что свет испущен при меньшем масштабе Вселенной.

Для малых расстояний закон Хаббла—Леметра даёт v ≈ H₀d. При больших z отношение v = cz уже нельзя считать универсальным точным законом. У однородной модели нет выделенного центра расширения внутри пространства: любой сопутствующий наблюдатель видит рост больших расстояний.

Расширение — изменение масштаба пространства, а не разлёт от единственной точки на карте.
03

Горячее начало и наблюдательные основания

Модель горячей Вселенной описывает раннее горячее плотное состояние и последующее расширение и охлаждение. В первые минуты формировались лёгкие ядра; примерно через 380 тысяч лет вещество стало прозрачным для света после образования нейтральных атомов.

Реликтовое микроволновое излучение — след этой ранней эпохи, сейчас с температурой около 2,725 К. В пользу модели также говорят расширение и распространённость лёгких элементов. Большой взрыв не следует рисовать как обычную бомбу в заранее пустой комнате: модель описывает эволюцию самого пространства и вещества.

Разные независимые наблюдения должны согласовываться с общей картиной эволюции.
04

Возраст, тёмные компоненты и границы знания

В стандартной космологической модели возраст Вселенной около 13,8 млрд лет. Обычное вещество составляет примерно 5 % современного энергетического бюджета, тёмная материя — около 27 %, тёмная энергия — около 68 %. Эти доли являются модельно выводимыми оценками.

Тёмная материя проявляется гравитационно; тёмная энергия связана с ускоренным расширением. Это разные понятия, и их природа остаётся предметом исследований. Величина 1/H₀ задаёт характерный временной масштаб, но точный возраст зависит от всей истории расширения. Наблюдаемая Вселенная не обязательно равна всей Вселенной.

Космология сочетает сильные наблюдательные основания с открытыми вопросами.
02 / Проверяем понимание

Сначала предскажи — потом проверь

Галактика Андромеды может приближаться к нам, если Вселенная расширяется?

От условия к ответу

Разберём задачу

Свет пришёл с z = 2. Во сколько раз изменился масштаб с момента испускания?

Сначала выбери физическую связь и условия её применения. Сделай собственный расчёт или объяснение, затем открой разбор.

Показать решение и проверку

aсейчас/aтогда = 1 + z = 3. Если сегодня нормировать a = 1, при испускании a = 1/3. Это не означает возраст «в три раза меньше»: перевод красного смещения во время требует космологической модели.

Соберём главное

Шесть опорных идей

01Среднее расширение не отменяет локальных связанных систем.
02Расширение — изменение масштаба пространства, а не разлёт от единственной точки на карте.
03Разные независимые наблюдения должны согласовываться с общей картиной эволюции.
04Космология сочетает сильные наблюдательные основания с открытыми вопросами.
05Температура реликтового излучения падает примерно обратно пропорционально масштабному фактору.
06Удалённые галактики видны в прошлом, поэтому наблюдения разных расстояний помогают исследовать эволюцию космоса.
Попробуй теперь ответить своими словами: Что расширяется во Вселенной и где находится центр этого расширения?
Тест · 10 вопросов
Один верный ответ · 0,5 балла за вопрос · максимум 5

После проверки появятся правильные ответы и объяснения. Если изменишь ответ, результат нужно проверить заново.

1. Крупномасштабная структура напоминает…
2. Космологический принцип относится к…
3. Расширяются ли атомы вместе с масштабным фактором?
4. Красное смещение связано с масштабом так…
5. При z = 2 прежний масштаб относительно современного…
6. Центр расширения в однородной модели…
7. Температура реликтового излучения сейчас около…
8. Возраст Вселенной в стандартной модели около…
9. Тёмная материя и тёмная энергия…
10. 1/H₀ даёт…
Учебный источник и границы моделей

Основа: предоставленный параграф «30. Расширяющаяся Вселенная.pdf», астрономия, 11 класс. Материал переработан в учебный конспект; пояснения, примеры и схемы подготовлены для этого комплекта. Числа округлены там, где указано «около» или «примерно». Некоторые упрощённые формулировки учебника уточнены, чтобы различать наблюдаемые и физические величины.

Дополнительные материалы для сверки и углубления: NASA: Вселенная.

Все схемы и интерактивные функции встроены в HTML. Интернет нужен только для перехода к внешним источникам. Размеры объектов, цвета и некоторые геометрические масштабы условны; ограничения каждого расчёта указаны у модели. Состояние научных сведений проверялось 2 октября 2026 года.

↑

Загрузка прогресса…