ОБЩИЙ ОБЗОР

Цель этой главы — дать беглый обзор вопросов, которыми мы будем заниматься па протяжении настоящего курса лекций. Разумеется, обсуждение будет иметь качественный характер и не может претендовать на полноту. Наша задача состоит в том, чтобы пояснить место, которое занимает в космологии тот или иной её раздел. Однако прежде всего договоримся о единицах измерения физических величин.

О единицах измерения физических величин

Мы будем часто пользоваться так называемой естественной системой единиц, в которой постоянная Планка, скорость света и константа Больцмана полагаются равными единице:

В этой системе единиц масса, энергия и температура имеют оди-

л

паковую размерность (поскольку [?] = [пит], [?] = [/г^Г]). В качестве

единицы массы и энергии удобно выбрать 1 эВ или 1 ГэВ = 109 эВ; тогда масса протона тр = 0,938 ГэВ, а 1 К соответствует примерно

  • 10 ГэВ. Время и длина в естественной системе единиц имеют размерность М” (поскольку [?] = [Лео], [со] = [Г1] и [/] = [с/]). При этом
  • 1 ГэВ“1 ~ 10“14 см и 1 ГэВ“1 ~ 10“24 с. Для дальнейших ссылок мы приводим переводные коэффициенты в табл. 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

Переводные коэффициенты из естественной системы единиц в систему СГС

Энергия

1 ГэВ = 1,6- КГ3 эрг

Масса

1 ГэВ = 1,8-10"24 г

Температура

1 ГэВ = 1,2- 1013 К

Длина

1 ГэВ“1 =2,0- КГ14 см

Время

1 ГэВ“1 =6,6- КГ25 с

Плотность числа частиц

1 ГэВ3 = 1,3 • 1041 см"3

Плотность энергии

1 ГэВ4 = 2,1 • 1038 эрг-см“3

Плотность массы

1 ГэВ4 = 2,3- 1017 г • см“3

Таблица 1.2

Переволные коэффициенты иэ системы единиц СГС в естественную систему

Энергия

1 эрг = 6,3- 102 ГэВ

Масса

1 г = 5,6- 1023 ГэВ

Температура

1 К = 8,6- 10~14 ГэВ

Длина

1 см = 5,0 • 1013 ГэВ~'

Время

1 с = 1,5 - 1024 ГэВ-1

Плотность числа частиц

1 см-2 = 7,7 • КГ2 ГэВ3

Плотность энергии

1 эрг • см"3 = 4,8 • КГ39 ГэВ4

Плотность массы

1 г -см-3 = 4,5- 10"18 ГэВ4

В естественной системе единиц ньютоновская гравитационная постоянная С имеет размерность М . Это следует из формулы для гравитационной потенциальной энергии V = -С/?7|/и,/г, поскольку

[V] = М[г^] = М. Удобно ввести планковскую массу Мр/ соотношением

Численно

а планковские длина, время и масса в системе СГС соответственно равны:

Слабость гравитационных взаимодействий связана с большим значением МРР

Вопрос. Во сколько раз гравитационное взаимодействие двух протонов слабее их кулоновского взаимодействия?

Договоримся об обозначении, которое мы будем использовать в этом курсе. Подстрочным индексом «О» мы будем обозначать современные значения тех величин, которые могут зависеть от времени. Например, если р(0 — средняя плотность энергии во Вселенной как функция времени, то р0 = р(/0) — современная средняя плотность энергии.

В космологии традиционной единицей длины является мегапарсек,

Парсек (пк) — расстояние, с которого орбита Земли видна под углом 1",

Примечательная точка в астрономической шкале расстояний — 8 кпк. Именно на такое расстояние удалено Солнце от центра Галактики. Светящееся вещество в крупных галактиках занимает области размером порядка 10—20 кпк, а тёмные гало галактик простираются до расстояний порядка 100 кпк.

Следующий масштаб — размер скопления галактик, 1—3 Мпк. В богатых скоплениях насчитываются тысячи галактик. Плотность вещества в скоплениях в сотни и даже тысячи раз превышает среднюю по Вселенной. Расстояние до центра ближайшего скопления, расположенного в созвездии Девы, — около 15 Мпк. Его угловой размер па небесной сфере составляет около 5°. Скопления являются самыми крупными гравитационно связанными образованиями во Вселенной.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >