Закон Хаббла. 
Эффект Доплера

Закон Хаббла. В 1920;х гг. было установлено, что почти все внегалактические туманности движутся («убегают») от Солнца. В рамках обсуждаемых тогда космологических моделей, основанных на общей теории относительности, эго означало, что Вселенная расширяется. Доказательства возможности такого поведения Вселенной принадлежат российскому и советскому математику, физику и геофизику Александру Александровичу Фридману (1888— 1925), который получил их в результате решения уравнения Эйнштейна для Вселенной. Если распределение вещества во Вселенной в среднем равномерное, то она должна либо сжиматься, либо расширяться. Более того, при расширении должна иметь место линейная зависимость между расстоянием и скоростью разбегания. Когда американский астроном и космолог Эдвин Пауэлл Хаббл (1889—1953) в 1929 г. экспериментально получил коэффициент пропорциональности между расстоянием и скоростью разбегания, его сразу же сравнили с предсказаниями, следовавшими из решения А. Фридмана.

Полученный Хабблом коэффициент пропорциональности составлял около 500 км/с на мегапарсек (1 парсек = 3,2616 световых лет). Сегодня на основе более точных измерений он составляет 73,8 ± 2,4 км/с на мегапарсек. Уточнение коэффициента Хаббла постоянно продолжается.

Эмпирический закон пропорциональности скорости разбегания галактик от расстояния до них называется законом Хаббла.

Суть закона Хаббла заключается в следующем. В момент Большого взрыва разные фрагменты получили разные скорости. Те, которые были быстрее, успели к настоящему времени улететь дальше медленных. Проведенный численный расчет показывает линейную зависимость расстояния от скорости. Причем эта зависимость одна и та же для всех точек пространства. А это значит, что, но наблюдениям за разными фрагментами нельзя определить точку взрыва, так как они все удаляются друг от друга из-за расширения пространства.

Эффект Доплера. Если источник или приемник излучения волн движется, то происходит изменение частоты и длины волны, регистрируемой приемником. Этот факт и есть суть эффекта Доплера, названный так в честь австрийского математика, физика и астронома Кристиана Андреаса Доплера (1803—1853), давшего теоретическое обоснование этого эффекта.

Это явление наблюдал каждый. Когда спецавтомобиль с включенной сиреной едет нам навстречу, то частота звука увеличивается (более высокий тон), а когда такой автомобиль удаляется от нас — частота звука уменьшается (более низкий тон).

В астрономии, используя эффект Доплера, при наблюдении спектра излучения небесного тела можно определить его лучевую скорость. Если все линии в спектре излучения, полученном при наблюдении за космическим объектом, смещены в сторону длинных волн (красное смещение), это значит, что объект движется от наблюдателя, а если смещение спектральных линий происходит в сторону коротких волн (фиолетовое смещение), то объект движется к наблюдателю.

Смещение длины волны световых квантов может происходить вследствие гравитационного поля. Наличие гравитационного красного смещения было предсказано А. Эйнштейном в 1911 г. в процессе разработки общей теории относительности. В дальнейшем оно наблюдалось экспериментально. Наблюдаемое для всех далеких источников (галактики, квазары) красное смещение вызвано не эффектом Доплера, так как эти объекты можно считать неподвижными, а расширением пространства, что и вызывает это смещение.