Законы механики. Курс физики для учащихся физико-математических школ - Бченков Е.И.
ISBN 5-88119-120-Х
Скачать (прямая ссылка):
мических единицах r = t/}. Так оказалось возможным построить план Солнечной системы в каком-то произвольном масштабе. Последний был точно измерен недавно путем радиолокации Венеры, а в прошлом веке путем триангуляции маленькой планетки Эроса, которая временами подходит достаточно близко к Земле. Измерив астрономическую единицу, астрономы получили возможность провести триангуляцию некоторых звезд, взяв в качестве базы диаметр земной орбиты и проводя два измерения ровно через полгода.
Для далеких звезд метод триангуляции не может дать точных результатов. Расстояние до них было определено другими методами. В частности, из наблюдений за близкими звездами удалось установить, что период изменения блеска переменных звезд однозначно связан с количеством лучистой энергии, излучаемой звездой за единицу времени, которую называют абсолютной светимостью звезды J. Расстояние до звезды с известной абсолютной светимостью нетрудно оценить, измерив количество лучистой энергии е, попадающей ежесекундно на приемник излучения, и воспользовавшись соотношением
где R - расстояние до звезды и S - площадь приемника излучения.
Другой способ измерения астрономических расстояний состоит в том, что опять же из наблюдений за ближними звездами удалось установить зависимость между цветом звезды и ее абсолютной светимостью. Эту зависимость дает так называемая диаграмма спектр - светимость, или диаграмма Герцшпрунга - Рассела. Знание абсолютной светимости позволяет измерить расстояние по соотношению (2). Точность описанных методов измерения расстояний была проверена путем измерения расстояний до нескольких ярких звезд, входящих в одно скопление. Результат оказался достаточно хорошим.
Изучение распределения звезд в пространстве показало, что они группируются в скопления, называемые галактиками. Размеры разных галактик оказались близки друг к другу и составляют около 1022см. Это позволило опять вернуться к триангуляции и по угловому размеру далеких галактик определить расстояние до них. Так последовательно, шаг за шагом человеку удалось раздвинуть границы познаваемого им мира до колоссальных расстояний - 10J8cjh.
9
ВРЕМЯ И РАССТОЯНИЕ
Малые расстояния измеряют при помощи микроскопов. Оптический микроскоп позволяет измерять объекты, размер которых порядка длины световой волны. Наиболее совершенные электронные микроскопы разрешают объекты размером в несколько ангстрем. Более короткие расстояния определяют по рассеянию атомных частиц.
Относительность длины движущихся тел
При измерении длины движущегося стержня необходимо отметить положение концов этого стержня в некоторый момент времени, а затем определить расстояние между этими метками. Но мы уже знаем, что одновременность определена только по отношению к конкретной системе отсчета. Рассмотрим измерение длины какого-то стержня, находящегося в поезде, наблюдателем Н и пассажиром П из раздела, в котором обсуждался вопрос об одновременности событий. Пусть наблюдатель Н на платформе в какой-то момент времени одновременно отмечает положение концов стержня. Пассажир в поезде П заметит, что по его часам Я сначала засекает положение головы стержня, а затем, спустя некоторое время, отмечает положение конца измеряемого стержня. Для наблюдателя в поезде окажется естественным, что по измерениям наблюдателя на платформе длина стержня окажется несколько меньше, чем получит он сам, будучи неподвижным относительно стержня. С другой стороны, если П в какой-то момент времени по своим часам отмечает положение концов стержня, то наблюдатель на платформе Н увидит это как два события, происходящие в разные моменты времени: сначала отмечено положение конца стержня, а затем положение головы. Для него будет совершенно понятно, почему П получил длину стержня большую, чем дали его собственные измерения с платформы. Таким образом, оказывается, что наблюдатель, неподвижный относительно стержня, будет получать длину стержня большую, чем любой другой наблюдатель, относительно которого стержень движется. Этот эффект называется релятивистским сокращением длины движущегося тела.
10
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ. ГЕОМЕТРИЯ ПРОСТРАНСТВА
тановленной на запущенной на орбиту спутника Земли автоматической обсерватории. В результате их установлено, что #=70 км/с на один Мегапарсек.
Выразите эту постоянную в стандартной системе единиц. Какова размерность постоянной Хаббла?
Одним из краеугольных оснований современной физики является утверждение о том, что ни один объект нашего Мира не может двигаться со скоростью большей скорости распространения световых сигналов в вакууме - ее обозначают с. Приняв, что самые удаленные галактики движутся как раз со скоростью с, вычислите на основе закона Хаббла радиус Мира R. Определите его возраст как время, прошедшее от момента Большого Взрыва. В каком отношении находится это время с постоянной Хаббла?
3. Геометрия Евклида не единственная и никак нельзя считать, что всегда и везде в физическом мире свойства геометрических объектов описываются исключительно геометрией, основы которой установил великий грек и его менее известные предшественники. Чтобы немного представить, к каким радикальным переменам привычных нам представлений приводит переход в неевклидов мир, рассмотрим два классических двумерных объекта -треугольник и окружность, - но не на плоскости, как у Евклида, а на сфере.
