Химия окружающей среды

смещение в спектрах удаленных галактик.
Красное смещение – это изменение НАБЛЮДАЕМЫХ

частот излучения какого-либо объекта, при его движении ОТ НАБЛЮДАТЕЛЯ.
Например, каждый химический элемент поглощает или излучает электромагнитные волны на строго определённых частотах. Однако, если источник излучения будет двигаться, то произойдет изменение этих часто для стороннего наблюдателя. 

выше (а длина волны меньше – это синее смещение), а

справа — ниже (а длина волны больше – это красное смещение). 

Эффект Доплера

а линии соответственно будут смещаться в красную (длинноволновую) или синюю

(коротковолновую) часть спектра, сохраняя, однако, своё неповторимое относительное расположение. Смещение линий в красную сторону (обусловленное удалением объекта) и называется «красным смещением».

смещение спектров излучения, то это свидетельствует о том, что относительно

Земли эти объекты удаляются.
Хаббл установил, что сила красного смещения пропорционально расстоянию до Земли – чем больше расстояние до изучаемого объекта, тем сильнее выражен этот эффект.
А это значит, что чем дальше от Земли находится, например, другая галактика – тем быстрее она от Земли удаляется.

которая заключалась в следующем:
Имеются силы, из-за которых Вселенная расширяется (об

этом говорит красное смещение).
С другой стороны, материя обладает свойством гравитации.
Если количество материи во Вселенной (формально - масса, хотя так как нам доступно для изучения ограниченное пространство Вселенной, эту массу переводят в плотность) меньше критического значения, то тогда все элементарные частицы материи со временем будут равномерно перераспределены по энергии.

2му закону термодинамики станет невозможна передача энергии от одной частицы

к другой.
Следовательно, любой процесс в такой системе станет невозможным – это и есть «тепловая смерть» – энергия (тепло) в такой системе уже никогда не сможет передаваться от одной части системы к другой.
Если силы гравитации возобладают над силами расширения, то расширение Вселенной остановится, а потом она будет «стянута» в одну точку - сингулярность.

результатам, но однозначному качественному выводу – до критической плотности (массы,

которая могла – бы силой гравитации остановить бесконечно расширение) не хватает более 95%.
А, следовательно, тепловая смерть Вселенной неизбежна.

Вселенной может быть найдена с помощью телескопа:
В 30е годы при

изучении вращения галактик стало ясно, что их масса в разы больше расчетной. Скорость вращения зависит от массы, и определенная в результате наблюдений скорость вращения оказалась в разы больше теоретически рассчитанной.
По законам теории относительности наличие большой массы (массы галактик) искажает траекторию движения света. Наблюдаемое искривление движения света невозможно объяснить наблюдаемой в телескоп массой галактик – они должны быть в разы больше.

что распределение массы в них не соответствует наблюдаемому:
По наблюдениям

происходит уменьшение плотности вещества при движении от центра галактики к её краям, соответственно скорость вращения центра галактики должна быть намного больше скорости вращения её периферии.
Однако, наблюдения показывают, что скорости вращения примерно одинаковы, а это значит, что масса в галактиках, вопреки наблюдениям, распределена равномерно.

25-30% массы Вселенной) и получила название «темной материи».
Что это

такое – не известно, так как увидеть её в телескоп невозможно (потому и «тёмная»), но она проявляет свойство гравитации (потому всё - же «материя»).
Считается, что 1/5 часть темной материи (5% массы Вселенной) – это обычное вещество, которое не/почти не излучает свет. Это остывшие звезды и планетоподобные объекты, не связанные со звездами. Эти объекты распределены по краям галактических колец.

wimp-частицы (Weakly Interactive Massive Particles — слабовзаимодействующие массивные частицы). Из их

названия ясно, что у этих частиц есть масса, но так как они слабо взаимодействуют с обычным веществом, которое имеется в нашем распоряжении, зарегистрировать их не удалось.
Их существование вытекает из некоторых физических теорий, но за последние 30 лет поиска зарегистрировать wimp-частицы не удалось. По расчетам масса одной wimp-частицы должна быть в 20 раз больше массы протона.

О ней известно еще меньше, чем о темной материи.
Её существование

впервые было в физику Эйнштейном. В своей теории относительности он ввел формальный член в уравнение(Λ), описывающее свойства вакуума:


Теория относительности создавалась до открытия расширения Вселенной, Λ (космологическая постоянная) была введена как поправка на гравитацию. Гравитация вызывает ускорение, от которого Эйнштейн хотел избавиться в своей модели, так как считал, что галактики неподвижны друг от друга.

этом уравнении исчезла – раз галактики отдаляются друг от друга,

то нет никакой нужды в формальном члене уравнения, который подбирается в зависимости от расстояния между объектами, и действует как антигравитационная сила.
Однако, в 1998 стало ясно, что движение галактик друг от друга не замедляется, оно наоборот ускоряется. Ускорение должно порождаться какой-то силой, которая рассеивает Вселенную. Космологическую постоянную пришлось вернуть в уравнение ТО.

энергия, в отличие от темной материи (которая концентрируется в туманностях,

галактиках), равномерно распределена во Вселенной.
Темная энергия обладает свойством антигравитации, и именно она рассеивает Вселенную.

давлением, которое равно её плотности: P=-ρ. Согласно ОТО гравитация зависит

не только от массы, но и от давления, а поскольку давление темной энергии очень велико и имеет отрицательный знак, то оно и обуславливает явление антигравитации.
То есть, свойства темной энергии противоположны свойствам материи.
На данный момент рассматривается два кандидата на роль темной энергии: вакуум либо какое-то неоткрытое сверхслабое поле.