Какие есть другие аббревиатуры?
Какие есть другие аббревиатуры?Сокращения CMB является стандартным и означает Космический Микроволновый Фон (Cosmic Microwave Background) в русском языке основным наименованием является "реликтовое излучение". Иногда его также называют CBR, или Космическое фоновое излучение (Cosmic Background Radiation), хотя в действительности это более общий термин, который включает другие космологические фоны, например инфракрасный, радио, рентгеновский, гравитационно-волновой, нейтринный. Реликтовый микроволновый фон. однако, содержит намного больше энергии, чем любое другое космическое излучение, поэтому он является доминирующей компонентой всего спектра космического фонового излучения. Иногда используются также и иные сокращения, такие как CMBR! (В руссом языке сокращения для обозначения реликтового излучения используются редко - прим. переводчика)
Что в нем "космического"?Мы говорим, что оно космическое (космологическое) "cosmic" потому что единственным известным источником этого излучения является ранняя Вселенная. Сегодня можно быть твердо увереным, что реликтовое излучение является охлажденным следом самого горячего Большого взрыва.
Почему "микроволновый"?Свет существует в виде диапазона длин волн, от самых коротких длин волн гамма-лучей до самых длинных длин волн радиоволн, с обычным видимым светом в середине. Все эти формы являются проявлениями одного и того же лежащего в их основе физического явления, путешествующих пакетов коллеблющихся электрических и магнитных полей, называемых электромагнитным излучением. Все формы электромагнитного излучения движутся с одинаковой соростью, скоростью света, которая составляет 300,000 км/сек. Электромагнитное излучение различных длин волн взаимодействует с веществом различными способами. Например, радиоволны воспринимаются радиоприемниками, ваш глаз воспринимает видимый свет, инфракрасное излучение согревает вашу кожу, рентгеновские лучи проникают через ваше тело, гамма-лучи могут причинить вам лучевой удар.
Микроволновым называют излучение, занимающее диапазон между инфракрасной и радио областью, с длиной волн, как правило, в диапазоне между 1 мм до 10 см. Определенные длины вол микроволнового диапазона могут использоваться, чтобы возбудить молекулы в продуктах питания, таким образом, что Вы сможете использовать это для приготовления пищи. Оказывается, что если бы у Вас дома был чувствительный микроволновый телескоп, то Вы бы обнаружили слабый сигнал просачивающийся из вашей микроволновой печи, и от множества других изготовленных человеком источников, но также слабый сигнал, приходящий со всех направлений. куда бы Вы его ни направили. Это и есть Космическое микроволновое фоновое излучение.
Почему его называют "Фоном"?Мы называем это излучение фоновым, потому что мы наблюдаем его независимо от того, куда мы смотрим. Он очевидно не приходит к нам от каких-либо соседних объектов, таких как звезды или облака в пределах Галактики, или даже внешние галактики. Это очевидно далекий, "фоновый" источник излучения. Вы можете считать, что вся Вселенная заполнена этим фоном микроволновых фотонов.
Как произносить слово "анизотропия"?Если Вы никогда не сталкивались с этим словом ранее, тогда (очевидно) оно для Вас новое, а даже профессиональные космологи иногда произносят его неверно. Поэтому это хороший вопрос, но на него трудно ответить письменно! По существу, ударение падает на третий слог, и общей ошибкой является ставить ударение на четвертом слоге. Путаница по-видимому возникает от знания, как произносится слово "анизотропический", и затем люди думают, что нужно просто произнести это так же, но без последних звуков. Прим.: Ответ Дугласа Скотта относился к английскому произношению слова "anisotropy". По-русски это слово произносится с ударением на предпоследний слог (на второе "и") - замечание Ивана Сивцова.
Почему реликтовое излучение подтверждает модель Большого взрыва?Главное состоит в том, что спектр реликтового фона является чрезвычайно близким к теоретическому спектру того, что известнот под именем "абсолютно черное тело", что означает объект, находящийся в "термическом равновесии". термическое равновесие означает, что у объекта было достаточно времени для того, чтобы прийти к своему естественному состоянию. Обычный источник тепла, тлеющий уголь, например, не находится в хорошем термическом равновесии, и "чернотельный" спектр является лишь грубым приближением для спектра тлеющих углей. Однако оказывается, что ранняя Вселенная находилась в очень хорошем термическом равновесии (в основном потому, что временная шкала установления равновесия была намного меньше, чем временная шкала расширения Вселенной). И потому, излучение от тех очень ранних времен должно иметь сектр очень близкий к спектру абсолютно черного тела.
Наблюдаемый спектр реликтового фона является, фактически более хорошим, чем спектр нилучшего черного тела, который мы можем воспроизвести в лаборатории! Поэтому очень трудно представить, что реликтовое излучение является излучением обычного "вещества" (поскольку, если вы попытаетесь создать "вещество" с некоторой температурой, то оно будет излучать либо поглощать предпочтительно на определенных длинах волн). Единственным правдоподобным объяснением наличия столь однородного излучения, со столь точным чернотельным спектром, является то, что он происходит от всей Вселенной того времени, когда она была намного горячее и плотнее, чем сейчас. Следовательно, спектр реликтового фона является по существу неопровежимым доказательством того, что Вселенна пережила стадию "горячего Большого взрыва" (нельзя сказать, что мы понимаем начальное мгновение, просто нам известно, что Вселенная была очень горячей и плотной и с тех пор она расширялась).
В целом, тремя краеугольными камнями модели Большого взрыва являются: (1) чернотельная природа спектра микроволнового излучения; (2) красное смещение далеких галактик (показывающее примерно однородное расширение); и (3) наблюдаемые содержания легких элементов (в часности гелия и тяжелого водорода), показывающие, что они были "сварены" во Вселенной в ранние времена. Благодаря этим трем основным фактам, которые все были проверены в течение десятилетий с тех пор как они были открыты, а также нескольким подтверждающим доказательствам, полученным в последние одно или два десятилетия, модель Большого взрыва стала стандартной картиной эволлюции нашей Вселенной.
Могу я сам увидеть реликтовый фон?На самом деле можете! Если Вы настроите свой телевизор между каналами, то несколько процентов того "снега", который Вы видите на экране, является шумом, вызванным микроволновым фоном.
Как мы смогли узнать, как мы движемся по отношению к реликтовому фону?Специальная теория относительности основана на том принципе, что не существует особых систем координат. Другими словами, вся теория Эйнштейна основывается на предположении, что физика работает независимо от того, какая у Вас скорость ив каком направлении Вы движитесь. Поэтому тот факт, что существует система координат, в котрой нет движения относительно реликтового фона, кажется нарушает специальную теорию относительности!
Однако, критическое предположение теории Эйнштецна заключается не в том, что не существует особых координат, но в том, что не существует особых координат, в котрых законы физики отличаются. Очевидно, что существует система, где реликтовый фон находится в покое, и такая система является, в некотором смысле, системой покоя Вселенной. Но для проведения любого физического эксперимента, любая другая система так же хороша, как и эта. Поэтому единственным отличием такой системы является то, что в системе координат, покоящейся относительно реликтового фона, Вы не можете измерить свою скорость по отношению к его фотонам, однако это не заключает в себе какой-либо фундаментальной разницы в законах физики.
Какие телескопы используют для изучения реликтового фона?Как в случае света любых других длин волн основная система состоит из тарелки, собирающей и фокусирующей излучение, путей проведения излучения к инструментам, и далее самих инструментов, которые используются для детектирования и записи сигналов. для волн микроволнового диапазона тарелка, или набор тарелок, изготовлена из материала (металл), который отражает микроволновое излучение. Сфокусированное излучение транспортируется к ресиверам посредством "волноводов", которыми являются специально настроенные трубки, способные передавать микроволновые сигналы.
Далее, существует два типа детекторов. "Болометры" подразумевают технологию, разработанную для обнаружения инфракрасного излучения. По существу это крошечные кусочки специального материала, который поглощает микроволновое излучение. В свою очередь это вызывает мгновенное изменение температуры, которое детектируется термическим датчиком. эти температурные вариации усиливаются в электрической цепи и записываются на компьютер. Другая технология включает использование высококачественных транзисторов, которые работают во многом тем же способом, что и входные цепи радиоприемников, только являются намного более эффективными по обнаружению микроволнового фона. Снова сигнал усиливают и сохраняют в электронике.
Если вам интересны подробности, то возмжно Вам понравится прекрасная краткая публикация "Детектирование света от Ультрафиолета до Субмилиметрового диапазона", автор G.H. Rieke, Cambridge Press, 1996г.
Откуда на самом деле взялись фотоны?Очень хороший вопрос. Мы считаем, что очень ранняя Вселенная была очень горячей и плотной. В достаточно раннее время она была так горяча, т.е. в ней было так много энергии, что постоянно возникали и снова аннигилировали пары частиц и античастиц. такая аннигиляция создает чистую энергию, т.е. частицы света - фотоны. По мере расширения Вселенной и снижения температуры частицы и античастицы (кварки и антикварки) аннигилировали друг с другом последний раз, а т.к. энергии стали достаточно низки, то они не могли возникнуть вновь. По некоторой причине (которая еще не достаточно хорошо понята) в ранней Вселенной оказалось примерно на одну часть из миллиарда больше частиц, чем античастиц. Поэтому, когда все античастицы аннигилировали со всеми частицами, то осталось около миллиарда фотонов на каждую частицу материиr. И это то способ, каким Вселенная стала такой!
Поэтому фотоны, которые мы наблюдаем в микроволновом космическом фоне, были созданы в первую минуту или около того истории Вселенной. Впоследствии они охлаждались по мере расширения Вселенной, и в конечном счете их можно сегодня наблюдать с температурой около 2.73 Кельвина.
Ответите ли Вы на мой вопрос о реликтовом фоне?Может быть. Пришлите письмо на адрес dscott@astro.ubc.ca (по английски) и посмотрите, что получится.