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哈勃定律及宇宙的年龄

发布时间：2023-02-17 08:39:50 来源：文档文库

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哈勃定律及宇宙的年龄在20世纪最初的20年里，斯里夫尔（V.Slipher）在劳威尔天文台仔细地研究过星系的光谱。发现多数星系的光谱有红移现象（极少的星系，如仙女座大星云有蓝移现象）。根据多普勒效应，通过红移的大小可以算出星系正在退行的速度。于是，斯里夫尔就发现了“绝大多数星系都在以不同的速度远离我们而去”的现象。1929年，发现并证实了河外星系普遍存在的美国天文学家哈勃，把他所测得的各星系的距离和它们各自的运行速度画到一张图上（见下图，纵坐标中的z是星系谱线的红移量，横坐标表示星系的累积视星等），他发现，在大尺度上，由星系的光谱线红移量表征的退行速度v与它们离开我们的距离r成正比，越远的星系退行得速度越快。这一正比关系叫做哈勃定律，它的数学表达式为r=v/H式中的H叫做“哈勃常数”，星系的退行速度又称为“红移速度”。只要知道了H值和星体的红移量，就能方便地算出任何天体、星系到我们的距离。因此，“红移速度”就成为我们的测距依据。如果我们知道了宇宙的尺度，再假设我们的宇宙在膨胀，且宇宙边缘处远离我们的速度极限是光速c，那么我们就能容易地算出，式中的常数H的倒数就是宇宙的年龄，即
图示：星系的退行速度与到我们的距离成正比根据目前的观测与计算，宇宙的尺度大约为200亿光年；宇宙的年龄大约为1.1×1010~1.8×1010年，即110~180亿年，常用的数据是140亿年，这数值与根据恒星演化理论推算出的最古老的恒星寿命吻合。上面公式中的哈勃常数H的测算经历了多次的修订，逐步趋于准确：最初公布的哈勃常数为：550；（单位：km/s-1/106秒角距，以下同）1936年的修订值为：526；1952年巴德宣布的值为：260；几年后桑德奇的修订值为：180；1961年桑德奇公布的修订值为：75~113之间，最或然值为98±15，一般可取为100；20世纪70年代出现了混乱：有人取100，有人取50，还有人取75；

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