От лат cavitas пу­стота), образование в капельной жид­кости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (т н. кавитац пузырьков или каверн). Кавитац

Вид материала

Документы

Содержание Состав ГКЛ. Вариации К. л. Геомагнитные эф­фекты. Ло­ренца силы. Взаимодействие К. л. с веществом. Космические скорости R, в качестве к-рого может быть принято, напр., расстояние меж­ду теми или иными двумя далёкими объектами (галактиками). Зависи­ Т, истекшее с момента начала расширения, меньше Т

Подобный материал:

• Вывихи. Переломы, 241.71kb.
• От лат evaporo испаряю и греч grapho пи­шу), метод получения изображений объектов, 2696.94kb.
• Реферат от лат rеfеrо "сообщаю", 198.27kb.
• Абсцесс и гангрена легкого определение заболевания острый абсцесс легкого, 403.26kb.
• Перелом подвздошной кости; перелом вертлужной впадины; перелом лобковой кости; открытая, 1124.91kb.
• Вишнев В. Н. Безродная Н. В. Остеохондроз Профилактика и лечение Введение, 623.65kb.
• Реферат от лат. «сообщать», 61.18kb.
• Лекция. Взаимосвязанные рынки, 285.49kb.
• Реферат Реферат, 36.91kb.
• Предыстория или как мне удалось получить музыкальное образование и чем это обернулось, 2157.21kb.

Состав ГКЛ. Поток К. л. у Земли равен ~1 частице (см²•с). Более 90% ч-ц первичных К. л. всех энергий сос­тавляют протоны, 7% — -частицы и лишь небольшая доля (1%) приходит­ся на ядра более тяжёлых элементов. Такой состав прибл. соответствует ср. распространённости элементов во Вселенной с двумя существ. отклоне­ниями: в К. л. значительно больше лёгких (Li, Be, В) и тяжёлых ядер с Z20. Согласно совр. представле­ниям, «обогащение» К. л. тяжёлыми ядрами явл. следствием более эффек­тивного их ускорения в источнике по сравнению с лёгкими ядрами. А боль­шое кол-во ядер Li, Be, В по сравне­нию со ср. распространённостью свя­зано с расщеплением тяжёлых ядер при столкновениях с ядрами атомов межзвёздной среды. Из наблюдаемого кол-ва ядер лёгкой группы и изотоп­ного состава ядер Be получены оцен­ки расстояния, проходимого К. л. в межзвёздной среде (~3 г/см²), и вре­мени жизни К. л. в Галактике (~3•10⁷ лет). В составе К. л. имеются также эл-ны (1%), обнаружение к-рых (1961) в необходимом кол-ве экспери­ментально подтвердило гипотезу о синхротронной природе косм. радио­излучения. Благодаря этому появилась возможность исследовать К. л. не толь­ко вблизи Земли, но и в удалённых областях Галактики с помощью ра­диоастр. методов. Радиоастр. данные показали, что К. л. более или менее равномерно заполняют всю Галак­тику.

в спектре исчезает при самых высо­ких энергиях. Спектры ядер разл. элементов прибл. подобны при ξ2,5•10⁹ эВ/нуклон.

С помощью энергетич. спектра мож­но вычислить поток и плотность энер­гии К. л. в пр-ве. Плотность энергии ГКЛ составляет прибл. 10^-12 эрг/см³=0,6 эВ/см³, что сравнимо по порядку величины с плотностью всех др. ви­дов энергии: гравитац., магн., кинетич. энергии движения межзвёздного газа. Для решения вопроса об источ­нике К. л. привлекаются данные аст­рофизики и радиоастрономии. Как показывают оценки, наблюдаемую ве­личину плотности энергии К. л. мо­гут обеспечить вспышки сверхновых звёзд, к-рые происходят в нашей Га­лактике не реже одного раза в сто лет, и образующиеся при этом пуль­сары. Отсюда можно предполагать, что К. л. имеют галактическое (а не метагалактическое) происхождение. Ускорение ч-ц до сверхвысоких энер­гий может происходить при столкно­вении с движущимися нерегулярными и неоднородными межзвёздными магн. полями. Хим. состав К. л. формиру­ется при прохождении ими межзвёзд­ной среды. За счёт длит. диффузии в Галактике в межзвёздных магн. по­лях происходит перемешивание К. л. от разл. источников и достигается на­блюдаемая изотропия (~0,1%) косм. излучения.

313


Вариации К. л. Геомагнитные эф­фекты. Проникая в Солн. систему, ГКЛ вступают во вз-ствие с межпла­нетным магн. полем, к-рое формиру­ется намагнич. плазмой, движущейся радиально от Солнца (солнечный ветер). В Солн. системе устанавливается рав­новесие между конвективным потоком К. л., выносимым солнечным ветром наружу, и потоком, направленным внутрь системы. Влияние межпланет­ного поля «чувствуют» ч-цы сравни­тельно небольших энергий (ξ <10¹⁰ эВ), ларморовский радиус к-рых сравним с размерами неоднородностей межпла­нетного магн. поля. Параметры гелиосферы изменяются с изменением солн. активности в течение 11-летнего цикла, и в ГКЛ наблюдается модуляция ин­тенсивности, наз. 11-летней вариа­цией. Интенсивность К. л. изменяется в лротивофазе с солн. активностью. Амплитуда вариаций различна для разных энергий.

Попадая в магн. поле Земли, К. л. отклоняются от первонач. направле­ния вследствие действия на них Ло­ренца силы. На заданную широту вбли­зи Земли с данного направления при­ходят только ч-цы с энергией, пре­вышающей нек-рое пороговое значе­ние. Этот эффект наз. геомагнит­ным обрезанием. Отклоняю­щее действие геомагн. поля проявля­ется тем сильнее, чем меньше геомагн. широта места наблюдения. Так, напр., с вертик. направления на экватор по­падают протоны только с энергией ξξ_пор1,5•10¹⁰ эВ, на геомагн. широту 51° — с энергией ξξ_пор2,5•10⁹ эВ. Так как ГКЛ имеют па­дающий с ростом энергии спектр, на экваторе наблюдается меньшая ин­тенсивность, чем на высоких широ­тах,— т. н. широтный эффект К. л.

Взаимодействие К. л. с веществом. Попадая в атмосферу Земли, высокоэнергичные протоны и др. ядра К. л. испытывают столкновения с ядрами атомов воздуха (в осн. азота и кисло­рода). В результате вз-ствия происхо­дит расщепление ядер и рождение неск. нестабильных элем. ч-ц (т. н. множественные процессы). Ср. пробег до яд. вз-ствия в атмосфере для про­тонов прибл. равен 90 г/см², что сос­тавляет ~1/11 часть всей толщи ат­мосферы, следовательно, протон ус­пеет неск. раз провзаимодействовать с ядрами, прежде чем достигнет по­верхности Земли. Поэтому вероятность дойти до уровня моря у первичных К. л. крайне мала. На больших глу­бинах в атмосфере регистрируется вто­ричное излучение, разделяемое в соот­ветствии с природой и св-вами на ядер­но-активную, мюонную и электронно-фотонную компоненты.

При вз-ствии первичной ч-цы с ядра­ми атомов воздуха рождаются почти все известные элем. ч-цы, среди

к-рых гл. роль играют -мезоны, как заряженные, так и нейтральные. Нук­лоны и не успевшие распасться ^±-мезоны образуют ядерно-активную компоненту вторичного излучения. Взаимодействуя с ядрами атомов воз­духа, они, подобно первичной ч-це, рождают новые каскады ч-ц до тех пор, пока их энергия не снизится до ξ~10⁹ эВ. На уровне моря остаётся менее 1% ядерно-активных ч-ц.

Мюонная и нейтринная компоненты образуются при распаде ^±-мезонов [^±^±+v_ (v^~_)]. Высокоэнергичные мюоны слабо взаимодействуют с в-вом, поэтому они доходят до уровня моря и проникают глубоко под землю. Ней­троны и мюоны вторичного излучения постоянно регистрируются сетью на­земных станций. На основе этих изме­рений исследуются вариации интен­сивности первичных К. л.

Возникновение электронно-фотон­ной компоненты связано с распадом °-мезонов: ⁰2. В кулоновском поле ядер каждый -квант рождает электрон-позитронную пару (е⁺ +е^-). За счёт тормозного излу­чения ч-ц этой пары вновь возникают -кванты, к-рые рождают, в свою очередь, электрон-позитронные пары. Повторение этого процесса приводит к лавинообразному размножению чис­ла ч-ц до тех пор, пока при нек-рой ξ_крит, преобладающими не станут конкурирующие процессы потери энер­гии -квантами и эл-нами (позитро­нами). После этого происходит зату­хание каскада. Число ч-ц в максиму­ме каскада пропорц. энергии первич­ной ч-цы. Каскады, образующиеся при К. л. с ξ>10¹⁴ эВ, содержат 10⁶ — 10⁹ ч-ц; они наз. широкими атм. ли­внями (ШАЛ). С помощью ШАЛ про­водится исследование К. л. в обла­сти сверхвысоких энергий.

Солнечные К. л., в отличие от пер­вичных ГКЛ, наблюдаются эпизоди­чески после нек-рых хромосферных вспышек. Частота появления СКЛ коррелирует с уровнем солн. актив­ности: в годы максимума солн. актив­ности регистрируется ~10 событий в год с энергией ч-ц ξ10⁷ эВ, а в годы минимума — одно или не бывает вовсе.

В СКЛ наблюдаются ч-цы с более низкими (по сравнению с ГКЛ) энер­гиями; энергии протонов обычно ог­раничиваются долями ГэВ, иногда достигают неск. ГэВ. Интенсивность СКЛ падает с уменьшением энергии ч-ц резче, чем интенсивность ГКЛ, причём показатель степени интегр. спектра изменяется от события к со­бытию в пределах от 2 до 7. Верх. предел энергии СКЛ точно не уста­новлен. Ниж. граница регистрируе­мых ч-ц СКЛ составляет десятки кэВ. В большинстве случаев состав СКЛ в интервале ξ~(1—3) •10⁷ эВ/нуклон со­ответствует распространённости эле­ментов на Солнце. Часто наблюдаются вариации в 2—3 раза относит. содер­жания ядер Не и Fe. Из данных по

составу «легких» ядер, как и в случае ГКЛ, получена оценка толщи в-ва, проходимого СКЛ в атмосфере Солнца, составляющая 0,2 г/см². Это пока­зывает, что ускорение ч-ц во время солн. вспышки происходит не в глу­бине солн. атмосферы, а в верхних её слоях — короне или верх. хромосфере. В интервале ξ<10⁷ эВ/нуклон пото­ки СКЛ часто обогащены тяжёлыми ядрами, что указывает на наличие преимуществ. ускорения тяжёлых ядер на Солнце в области малых энергий. Ускорение ч-ц на Солнце интенсивно исследуется благодаря наличию на­блюдательных данных по спектрам и потокам СКЛ, полученным с ИСЗ и межпланетных автоматич. станций, а также благодаря процессам, сопровож­дающим генерацию СКЛ (радиоизлу­чение, рентг. излучение).

Интенсивность СКЛ различается от события к событию на неск. по­рядков величины, более интенсив­ные события наблюдаются, как пра­вило, после сильных хромосферных вспышек. Изменения интенсивности связаны, очевидно, с разными усло­виями генерации и выхода ч-ц из об­ласти ускорения. Наибольшее значе­ние интенсивности измерено после вспышки 4 августа 1972 , оно составило 7 •10⁴ частиц/(см² •с•ср) для ч-ц с энер­гией ξ:10⁷ эВ.

Длительность возрастаний интен­сивности СКЛ составляет неск. суток для ξ10⁷ эВ и неск. часов для боль­ших энергий. В начале возрастаний на­блюдается анизотропия ч-ц вдоль сило­вых линий межпланетного магн. поля.

Значит. рост потока СКЛ вызывает дополнит. ионизацию в ионосфере, обусловливая помехи и прекращение связи на КВ. Интенсивные потоки СКЛ представляют радиац. опасность для косм. полётов.

• Гинзбург В. Л., Сыроватский С. И., Происхождение космических лучей, М., 1963; Д о р м а н Л. И., Экспе­риментальные и теоретические основы астро­физики космических лучей, М., 1975; М у р з и н В. С., Введение в физику космических лучей, М., 1979.

А. И. Сладкова.

КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ (первая v_I, вторая v_II, третья v_III), минималь­ные нач. скорости в задаче двух тел, при к-рых к.-л. тело: 1) может стать спутником др. тела (планеты) — v_I; 2) преодолеть гравитац. притяжение планеты — v_II; покинуть Солн. сис­тему, преодолев притяжение Солнца,—

v_III.

Первая К. с. для спутников Земли

v1=gМ/r, где G — постоянная тя­готения, М — масса Земли, r — рас­стояние от центра Земли до точки пр-ва, где тело приобретает скорость v_I по касательной к круговой траектории от­носительно Земли. Для поверхности Земли (принимаемой за однородный шар радиусом 6371 км, лишённый ат­мосферы) v_I=7,9 км/с.

Вторая К. с. v_II=2GM/r=v_I2. Её наз. также скоростью убегания (ускользания) или параболич. ско­ростью, т. к. часть молекул земной

314


атмосферы обладает скоростями теп­лового движения vv_II и может нав­сегда покинуть верх. слои атмосферы (процесс диссипации атмосферы). Наз­вание «параболич. скорость» связано с тем, что при нач. скорости, равной v_II, тело с массой т будет двигаться относительно тела с массой М (при m<) по параболич. орбите. Скорости v, удовлетворяющие неравенству v_Iii, наз. эллиптическими, а v>v_II — гиперболическими (см. Двух тел задача). На поверхности Земли

v_II=11,18 км/с.

Третья К. с. отвечает параболич. скорости относительно Солнца; вбли­зи орбиты Земли она составляет 42,10 км/с. Для достижения этой ско­рости тело, запускаемое с Земли, должно приобрести у поверхности Земли скорость 16,6 км/с.

Аналогично К. с. могут быть вы­числены и для поверхности др. косм. тел. Так, для Луны v_I=l,680 км/с, v_II=2,375 км/с. Для Венеры и Марса соответственно v_IIB=10,4 км/с и V_IIM=5,0 км/с.

• Левантовский В. И., Механика космического полета в элементарном изло­жении, М., 1970; Руппе Г. О., Введение в астронавтику, пер. с англ., т. 1, М., 1970; Дубошин Г. Н., Небесная механика, Основные задачи и методы, 2 изд., М., 1968.

КОСМОЛОГИЯ (от греч. kosmos — мир, Вселенная и logos — слово, учение), учение о Вселенной как еди­ном целом и о всей охваченной астр. наблюдениями области Вселенной (Ме­тагалактике) как части целого; раз­дел астрономии. Выводы К. основыва­ются на законах физики и данных наблюдат. астрономии, а также фило­софских принципах (в конечном счё­те — на всей системе знаний) своей эпохи. Важнейшим философским по­стулатом К. явл. положение, соглас­но к-рому законы природы (законы физики), установленные на основе изу­чения весьма ограниченной части Все­ленной, чаще всего на основе опытов на планете Земля, могут быть экстра­полированы на значительно большие области, в конечном счёте — на всю Вселенную.

Космологические теории различа­ются в зависимости от того, какие физ. принципы и законы кладутся в основу К. Построенные на их основе модели должны допускать проверку для наблюдаемой области Вселенной, выводы теории должны подтверждать­ся наблюдениями (во всяком случае, не противоречить им), теория должна предсказывать новые явления. В 80-х гг. 20 в. этому требованию наилучшим образом удовлетворяют разработан­ные на основе общей теории относи­тельности (в релятив. К.) однородные изотропные модели нестационарной го­рячей Вселенной.

Возникновение совр. К. связано с созданием релятив. теории тяготения (А. Эйнштейн, 1916) и зарождением внегалактич. астрономии (20-е гг.). На первом этапе развития релятив. К. главное внимание уделялось геометрии

Вселенной (кривизна четырёхмерного пространства-времени и возможная за­мкнутость Вселенной). Начало второго этапа можно датировать работами сов. учёного А. А. Фридмана (1922— 1924), в к-рых он показал, что Вселен­ная, заполненная тяготеющим в-вом, не может быть стационарной — она дол­жна расширяться или сжиматься; но эти принципиально новые результаты получили признание лишь после от­крытия красного смещения (эффекта «разбегания» галактик) амер. астро­номом Э. Хабблом (1929). В результате на первый план выступили проблемы механики Вселенной и её «возраста» (длительности расширения). Третий этап начинается моделями «горячей» Вселенной (амер. физик Г. Гамов, 2-я пол. 40-х гг.), в к-рых осн. внимание переносится на физику Вселенной — состояние в-ва и физ. процессы, иду­щие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиб. ранние стадии, когда состояние было необыч­ным. Наряду с законом тяготения в К. приобретают большое значение зако­ны термодинамики, данные яд. фи­зики и физики элем. ч-ц. Возникает релятив. астрофизика, к-рая заполняет былую брешь между К. и астрофизи­кой.

В основе теории однородной изот­ропной Вселенной лежат: ур-ния Эйн­штейна общей теории относительно­сти, из них следует кривизна про­странства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии); пред­ставления об однородности и изотроп­ности Вселенной (во Вселенной нет к.-л. выделенных точек и направле­ний, т. е. все точки и направления рав­ноправны). Последнее утверждение ча­сто называют космологич. постула­том. Если дополнительно предполо­жить, что во Вселенной отсутствуют гипотетич. силы, возрастающие с рас­стоянием и противодействующие тяго­тению в-ва, а плотность массы созда­ётся гл. обр. в-вом, то космологич. ур-ния приобретают особенно простой вид и возможными оказываются толь­ко две модели. В одной из них кривиз­на трёхмерного пр-ва отрицательна или (в пределе) равна нулю, Вселенная бесконечна (открытая модель); в та­кой модели расстояния между скопле­ниями галактик со временем неогра­ниченно возрастают. В др. модели кри­визна пр-ва положительна, Вселенная конечна (но столь же безгранична, как и в открытой модели); в такой (замкнутой) модели расширение со временем сменяется сжатием. В ходе эволюции Вселенной кривизна трёх­мерного пр-ва уменьшается при рас­ширении, увеличивается при сжатии, но знак кривизны не меняется, т. е. открытая модель остаётся открытой, замкнутая — замкнутой. Нач. ста­дии эволюции по обеим моделям со­вершенно одинаковы: должно было существовать особое нач. состояние — сингулярность с огромной (не меньше чем с планковской 10⁹³ г/см³) плотностью массы и кривизной пр-ва и взрывное, замедляющееся со временем расширение.

Характер эволюции схематически показан на рис. 1 (замкнутая модель) и рис. 2 (открытая модель). По оси абсцисс отложено время, причём мо­мент взрывного начала принят за начало отсчёта времени (t=0).



По оси ординат отложен нек-рый масштабный фактор R, в качестве к-рого может быть принято, напр., расстояние меж­ду теми или иными двумя далёкими объектами (галактиками). Зависи­мость R=R(t) изображается на рис. сплошной линией; прерывистая ли­ния — изменение кривизны в ходе эво­люции (кривизна пропорц. 1/R²). За­метим ещё, что относит. скорость изме­нения расстояний 1/R•dR/dt=H есть не что иное, как Хаббла постоянная (точнее, параметр Хаббла). В нач. момент (t0) фактор R0, а параметр Хаббла H. В наше время значение Н лежит в пределах 50—100 (км/с)/Мпк, что соответствует времени расшире­ния от 10 до 20 млрд. лет. Из космо­логич. ур-ний следует, что при задан­ном Н равная нулю кривизна трёхмеряого пр-ва может иметь место только при строго определённой (кри­тической) плотности массы _кp= Зс²H²/G, где G — гравитационная постоянная. Если >_кр, то мир зам­кнут, при <=<_кp мир явл. открытым. Указанные выше два исходных по­ложения релятив. К. достаточны для суждений об общем характере эво­люции Вселенной, но они оставляют открытым вопрос о её нач. состоянии. Задание хар-к нач. состояния пред­ставляет собой третье независимое положение релятив. К. С 60—70-х гг. стала общепринятой модель «го­рячей» Вселенной (предполагается высокая начальная температура). В условиях очень высокой темперы (T>10¹³ К) вблизи сингулярности не могли существовать не только молеку­лы или атомы, но даже и ат. ядра; существовала лишь равновесная смесь разных элем. ч-ц (включая фотоны и нейтрино). На основе физики элем. ч-ц можно рассчитать состав такой смеси при разных темп-pax Т, соот­ветствующих последоват. этапам эво­люции. Ур-ния К. позволяют найти закон расширения однородной и изо­тропной Вселенной и изменение её физических параметров в процессе расширения. Согласно этому зако­ну, плотность числа ч-ц вещества

315


уменьшается лропорц. R^-3 (или t^-2), плотность излучения ~R^-4 и т. д. Поскольку расширение вначале к тому же идёт с большой скоростью, оче­видно, что высокие плотность и темп-ра могли существовать только очень ко­роткое время. Действительно, уже при t0,01 с плотность упадёт от бе­сконечного (формально) значения до ~10¹⁰ г/см³. Во Вселенной в момент t~0,01 с должны были сосущество­вать фотоны, эл-ны, позитроны, ней­трино и антинейтрино, а также неболь­шая примесь нуклонов (протонов и нейтронов). В результате последую­щих превращений к моменту t3 мин из нуклонов образуется смесь лёгких ядер (²/₃ водорода и ¹/₃ гелия по массе; все остальные хим. элементы синте­зируются из этого дозвёздного в-ва, причём намного позднее, в результате яд. реакций в недрах звёзд; см. Нук­леосинтез). В момент образования нейтральных атомов гелия и водоро­да (рекомбинация нуклонов и элект­ронов в атомы произошла при t~10⁶ лет) вещество становится прозрач­ным для оставшихся фотонов, и они должны наблюдаться в настоящее вре­мя в виде реликтового излучения, свойства к-рого можно предсказать на основе теории «горячей» Вселенной. Хотя расширение вначале идёт очень быстро, процессы превращений элем. ч-ц в самом начале расширения проте­кают несравненно быстрее, в результа­те чего устанавливается последователь­ность состояний термодинамич. равно­весия. Это чрезвычайно важное обсто­ятельство, поскольку такое состояние полностью описывается макроскопич. параметрами (определяемыми скоро­стью расширения) и совершенно не зависит от предшествующей истории. Поэтому незнание того, что происхо­дило при плотностях, намного пре­восходящих ядерную, не мешает де­лать б. или м. достоверные суждения о более поздних состояниях, описывае­мых законами совр. физики микроми­ра. Общие законы физики надёжно проверены при яд. плотностях (~10¹⁴ г/см³), эту плотность имеет Вселенная спустя 10^-4 с от начала рас­ширения. Следовательно, физ. св-ва эволюционирующей Вселенной впол­не поддаются изучению со времени 10^-4 с от состояния сингулярности (в ряде случаев эту границу отодвига­ют непосредственно к сингулярности). Выводы релятив. К. имеют радикаль­ный, революц. характер, и вопрос о степени их достоверности представля­ет большой общенауч. и мировоззрен­ческий интерес. Наибольшее принци­пиальное значение имеют выводы о нестационарности (расширении) Все­ленной, о высоких значениях плот­ности и темп-ры в начале расширения («горячая» Вселенная) и об искрив­лённости пространства-времени. Не­сколько более частный характер имеют

проблемы знака кривизны трёхмер­ного пр-ва окружающего мира, а так­же степени однородности и изотропии Вселенной. Вывод о нестационарно­сти надёжно подтверждён космологич. красным смещением; наблюдае­мая область Вселенной с линейными размерами порядка неск. млрд. пар­сек расширяется, и это расширение длится по меньшей мере неск. млрд. лет (объекты, находящиеся на расстоя­нии 1 млрд. пк, мы видим такими, какими они были ок. 3 млрд. лет тому назад). Столь же основат. подтвержде­ние нашла и концепция «горячей» Все­ленной: в 1965 было открыто релик­товое излучение, к-рое оказалось в высокой мере, с точностью до долей процента, изотропным, а спектр его равновесным (планковским) с T3K. Это доказывает, что Вселенная на протяжении более чем 0,99 времени своего существования изотропна. Это, естественно, повышает доверие к од­нородным изотропным моделям, к-рые до этого рассматривались как весьма грубое приближение к действитель­ности.

Кривизна трёхмерного пр-ва пока не измерена. Её можно было бы опре­делить, если бы была известна ср. плотность массы во Вселенной или можно было бы определить более точ­но зависимость красного смещения от расстояния (отклонение от линейной зависимости). Астрономич. наблюде­ния приводят к значениям усреднён­ной плотности в-ва, входящего в види­мые галактики, ок. 3•10^-31 г/см³. Определить плотность скрытого (не­видимого) в-ва, а тем более плотность, создаваемую нейтрино (если масса нейтрино не равна нулю), гораздо труднее, и неопределённость суммар­ной плотности из-за этого весьма ве­лика (она может быть, в частности, на два порядка больше усреднённой плот­ности звёздного в-ва). На основе име­ющихся наблюдат. данных (10^3-31<<10^-29) нельзя сделать никакого выбора между открытой (расширяю­щейся безгранично) и замкнутой (рас­ширение в далёком будущем сме­нится сжатием) моделями. Эта неопре­делённость никак не сказывается на общем характере прошлого и совр. расширения, но влияет на возраст Все­ленной (длительность расширения) — величину не достаточно определённую по данным наблюдений. Если бы рас­ширение происходило с пост. скоро­стью, то время, истекшее с момента из­начального взрыва до наст. времени, составляло бы [при H₀=75 (км/с)/Мпк]

T₀=1/H₀=13 млрд. лет. Но расширение, как видно из приведённых выше графиков, идёт с замедлением, поэтому время Т, истекшее с момента начала расширения, меньше Т₀. Так, при =_кр имеем: Т= ²/₃T₀=8,7 млрд. лет. Для >_кр, т. е. для замкнутых мо­делей, Т ещё меньше. С др. стороны, если существуют космологнч. силы, соответствующие отталкиванию, то

оказывается возможной, напр., дли­тельная (порядка 10 или более млрд. лет) задержка расширения в прош­лом, и Т может составлять десятки млрд. лет.

Релятив. К. объясняет наблюдаемое совр. состояние Вселенной, она пред­сказала неизвестные ранее явления. Но развитие К. поставило и ряд но­вых, крайне трудных проблем, к-рые ещё не решены. Так, для изучения состояния в-ва с плотностями на мно­го порядков выше яд. плотности нуж­на совершенно новая физ. теория (предположительно, некий синтез су­ществующей теории тяготения и квант. теории). Подходы же к изуче­нию сингулярности пока лишь наме­чаются.

По мере развития К. возник вопрос о единственности Вселенной. В рамках совр. К. довольно естественно счи­тать Метагалактику единственной. Но вопросы топологии пространства-вре­мени разработаны ещё недостаточно для того, чтобы составить представле­ние о возможностях, к-рые могут быть реализованы в природе. Это надо иметь в виду, в частности, и в связи с про­блемой возраста Вселенной.

Существует проблема зарядовой асимметрии во Вселенной; в нашем космич. окружении (во всяком слу­чае, в пределах Солн. системы и Га­лактики, а вероятно, и в пределах всей Вселенной) имеет место подавляю­щее количеств. преобладание в-ва над антивеществом. Причины, приведшие к наблюдаемой асимметрии между ве­ществом и антивеществом своими кор­нями уходят, по-видимому, в самые ранние стадии развития Вселенной.

К успешно решаемым проблемам К. относится образование скоплений га­лактик и отд. галактик. Они возникли после стадии рекомбинации благодаря росту имевшихся небольших неоднородностей в распределении в-ва и вли­янию гравитац. неустойчивости. Ряд др. проблем К. (проблема сингуляр­ности, выбора космологич. моделей и др.) пока ещё не решены.

• Зельдович Я. В., Новиков И. Д., Строение и эволюция Вселенной, М., 1975; Новиков И. Д., Эволюция Все­ленной, М., 1979; 3 е л ь м а н о в А. Л., Космология, в кн.: Физический энциклопе­дический словарь, т, 2, М., 1962; Бесконеч­ность и Вселенная. Сб., М., 1969; Ш а м а Д., Современная космология, пер. с англ., М., 1973; Пиблс П., Физическая космоло­гия, пер. с англ., М., 1975; Вейнберг С., Гравитация и космология, пер. с англ., М., 1975. Г. И. Наан.