宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-04 13:49:36

我曾经用插竹竿比喻过这种效应,如果插1000根竹竿,每根相差1公里,我们将每根竹竿距离都同时拉开1米,距离我们最近的这根竹竿在1公里距离离开我们1米,视觉上根本很难感受到;但在距离我们1000公里的那根竹竿,就与我们瞬间拉开了1000米了,但这种速度增加效应就非常明显了。

到了3亿根竹竿的位置,所有的竹竿1秒钟时间移动1米(均匀膨胀),在第3亿根竹竿的位置,与观测者(比如地球)的距离不就每秒钟拉开了3亿米吗,就达到光速了。

这说明宇宙膨胀只是大尺度膨胀,在距离很近的地方,膨胀很慢,也不明显。

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(9)

近距离的天体之间主要还是受到引力约束,如太阳系甚至银河系,都是依靠引力凝聚在一起,受到宇宙膨胀的影响很难感测出来。即便距离我们254万光年的仙女座星系,由于与银河系之间的巨大引力作用,还在不断靠近,预测在30~40亿年后,这两个星系就会相撞融合在一起。

但总体科学观测证明,遥远的星系都在离我们远去,最明显的证据就是红移现象。这是光波的多普勒效应。凡以波的方式传播的事物都有多普勒效应,如声波,高速靠近我们的汽车或火车鸣笛,就比不动时高亢;而远离时声音就会比不动时低沉。

光波的多普勒效应就是高速靠近的物体光谱会向蓝端移动,简称蓝移;高速远离的物体光谱会向红端移动,简称红移。科学家们观测远方星系,都是红移,红移量与距离成正比,所以,通过红移量就可以判定星系离开我们的速度。

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(10)

而根据哈勃定律,得到了星系离开我们的速度,就能够推算出这个星系与我们的距离。科学家们观测到的仙女座星系光谱发生蓝移,因此证明其正在靠拢我们。

至此,我们应该明白了,宇宙膨胀超光速只是整体空间叠加起来的超光速,而每个局部膨胀速度是很慢的,有的还受引力影响相互靠近。因此,宇宙膨胀超光速与爱因斯坦光速极限,不得超越的理论完全不是一码事。

这就是宇宙膨胀的基本内容,欢迎讨论,感谢阅读。

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