Вступ

Розділ 1 збірника. Виберіть задачу за темою та потрібними знаннями.

Усі розділи задач
  1. 1Вступ52 задач
  2. 2Динаміка Всесвіту, що розширюється21 задач
  3. 3Динаміка Всесвіту в моделі Великого вибуху32 задач
  4. 4Спостережна космологія21 задач
  5. 5Реліктове випромінювання23 задач
  6. 6Термодинаміка Всесвіту62 задач
  7. 7Теорія збурень у космології29 задач
  8. 8Інфляційний Всесвіт84 задач
  9. 9Темна енергія24 задач
  10. 10Темна матерія25 задач
  11. 11Стандартна космологічна модель22 задач
  12. 12Голографічний Всесвіт33 задач

Знайдено задач: 52 із 52

Позначки про розв’язані задачі зберігаються лише в цьому браузері.

Задача 21

#51

Углублённый уровень

Необхідні знання: Розмірності сталих і гравітації в довільному числі вимірів.

Із величин  \(c,\hbar, e,G\) побудувати безрозмірну комбінацію в просторі довільної кількості вимірів.
Обговорити на форумі ↗

Задача 22

#52

Университетский уровень

Необхідні знання: Довжина хвилі де Бройля, розміри ядра, релятивістська енергія електрона.

Для дослідження розподілу заряду всередині ядра зазвичай використовують високоенергетичні електрони (а не протони), оскільки вони не беруть участі в сильній взаємодії й тому чутливі лише до розподілу заряду в ядрі. Яка мінімальна енергія електронів, потрібних для цієї мети?
Обговорити на форумі ↗

Задача 23

#53

Базовый уровень

Необхідні знання: Логарифмічна шкала, порядки величин, основні етапи космічної історії.

Припустімо, що ми стиснули всю космічну історію (14 мільярдів років) до однієї доби. Відобразіть основні події в історії Всесвіту, використовуючи для часу логарифмічну шкалу. Почнімо з планківського часу, щоб уникнути розбіжностей.
Обговорити на форумі ↗

Задача 24

#54

Университетский уровень

Необхідні знання: Ефект Доплера, тепловий спектр і колір зорі.

Ефект зміни сприйманої частоти коливань за відносного руху джерела та приймача хвиль був передбачений Доплером для світлових і звукових хвиль у 1842 році. Доплер вважав, що цей ефект може пояснити відмінність у кольорі зір: зоря, що рухається до Землі, виглядає ''блакитнішою'', а від Землі — ''червоніє''. Пояснити, чому ефект Доплера не може істотно змінити забарвлення зорі.
Обговорити на форумі ↗

Задача 25

#55

Базовый уровень

Необхідні знання: Коловий рух, ньютонівська гравітація, оцінка маси.

Оцінити масу Чумацького Шляху \(M_G\) і кількість зір у ньому, якщо Сонце — це найзвичайніша зоря маси \(M_\odot\), що розташована майже на краю нашої Галактики й обертається з періодом \(T_\odot=250\) мільйонів років на відстані \(R_G=30\) тисяч світлових років від галактичного центру.
Обговорити на форумі ↗

Задача 26

#56

Базовый уровень

Необхідні знання: Маса, число зір, середня густина, переведення астрономічних одиниць.

Оцінити густину світної речовини у Всесвіті, вважаючи, що Чумацький Шлях, який містить \(N \sim 10^{11}\) зір типу Сонця, — типова галактика, а середня відстань між галактиками L становить близько одного мегапарсека.
Обговорити на форумі ↗

Задача 27

#57
Відомо, що в перші мільйони років після Великого вибуху відношення ізотопів \(U^{235}/U^{238} \simeq 1.65 \), а спостережуване нині відношення \(U^{235}/U^{238} \simeq 0.0072 \). Вважаючи, що періоди напіврозпаду для цих ізотопів дорівнюють: \(t_{1/2}(U^{235})=1.03\cdot 10^9, t_{1/2}(U^{238})=6.67\cdot 10^9 \) років, визначити вік Всесвіту.
Обговорити на форумі ↗

Задача 28

#58
Використовуючи результати попередньої задачі, у межах ядерної космохронології визначити вік Землі (Сонячної системи).
Обговорити на форумі ↗

Задача 29

#59

Университетский уровень

Необхідні знання: Електрична та гравітаційна сили, класичний радіус електрона.

Показати, що в атомі водню відношення електричних сил до гравітаційних близьке до відношення розміру Всесвіту до розміру електрона (це спостереження належить П. Діраку).
Обговорити на форумі ↗

Задача 30

#60

Университетский уровень

Необхідні знання: Фундаментальні взаємодії, безрозмірні сталі, енергетичний масштаб.

Порівняти сталі сильної, слабкої, електромагнітної та гравітаційної взаємодій.
Обговорити на форумі ↗

Задача 31

#61
Оцінити порядок величини температури Великого об’єднання (температури, за якої інтенсивність гравітації зрівняється з інтенсивностями решти взаємодій).
Обговорити на форумі ↗

Задача 32

#65

Базовый уровень

Необхідні знання: Тепловий баланс, випромінювання, тепловиділення організму.

Під час розроблення скафандра для виходу у відкритий космос на що необхідно звернути увагу конструкторам: на обігрів чи відведення тепла?
Обговорити на форумі ↗

Задача 33

#66

Углублённый уровень

Необхідні знання: Фермі-газ, квантова статистика, космологічний нейтринний фон.

Визначити енергію Фермі космологічного нейтринного фону (газу).
Обговорити на форумі ↗

Задача 34

#67

Обговорення

Необхідні знання: Імовірнісні моделі, нескінченні простори, припущення про число станів.

Припустімо, що простір нескінченний і в середньому однорідно заповнений матерією. Оцінити, на якій відстані від нашої видимої частини Всесвіту розташована точно така сама (з точно таким розташуванням галактик, точно такою самою Землею) частина Всесвіту.
Обговорити на форумі ↗

Задача 35

#68

Университетский уровень

Необхідні знання: Світловий потік, сферичні оболонки, невласний інтеграл.

Якби Всесвіт був нескінченно старим і нескінченно протяжним, а зорі могли світити вічно, то в якому б напрямку ви не поглянули, промінь вашого зору потрапив би на поверхню зорі, і тоді все небо стало б таким самим яскравим, як поверхня Сонця. Це твердження відоме як парадокс Ольберса. Кількісно сформулювати парадокс Ольберса.
Обговорити на форумі ↗

Задача 36

#69

Университетский уровень

Необхідні знання: Імовірності перекриття, диференціальне рівняння, експоненційний закон.

У лісі є \(n\)  дерев на одному гектарі. Діаметр кожного стовбура\(D\). Починаючи з якої відстані ''за деревами не буде видно лісу''? Як ця задача пов’язана з парадоксом Ольберса?
Обговорити на форумі ↗

Задача 37

#70

Университетский уровень

Необхідні знання: Середня довжина вільного пробігу та геометрична ймовірність.

У романтичнішій постановці ця задача виглядає так: припустімо, що в Шервудському лісі середній радіус дерева дорівнює \(R=30 \,cm\) , а середня кількість дерев на одиницю площі становить \(n = 0.005 m^{-2} \). Якщо Робін Гуд пустить стрілу у випадковому напрямку, то як далеко в середньому вона пролетить, перш ніж встромиться в дерево?
Обговорити на форумі ↗

Задача 38

#71

Университетский уровень

Необхідні знання: Об'ємна концентрація зір, переріз, довжина вільного пробігу.

Ця сама задача в космологічній постановці виглядає так: припустімо, ви перебуваєте в нескінченно великому й нескінченно старому Всесвіті, у якому середня густина зір становить  \(n_{st} = 10^{11} \,Mpc^{ - 3} \)  і середній зоряний радіус дорівнює сонячному радіусу: \(R_{st} = R_ \odot = 7 \cdot 10^8 \,m.\) Як далеко в середньому можна подивитися в будь-якому напрямку, перш ніж погляд зустрінеться із зорею?
Обговорити на форумі ↗

Задача 39

#72

Университетский уровень

Необхідні знання: Закон Кулона, гравітація, оцінки зарядового дисбалансу.

Наведіть міркування на користь електричної нейтральності Всесвіту на великих масштабах.
Обговорити на форумі ↗

Задача 40

#73

Углублённый уровень

Необхідні знання: Хвильові процеси, загальна теорія відносності, поляризація хвиль.

У чому відмінності (кількісні та якісні) гравітаційних хвиль від електромагнітних?
Обговорити на форумі ↗