哈勃定律及宇宙的年龄

哈勃定律及宇宙的年龄
在20世纪最初的20年里，斯里夫尔（V.Slipher）在劳威尔天文台仔细地研究过星系的光谱。

发现多数星系的光谱有红移现象（极少的星系，如仙女座大星云有蓝移现象）。

根据多普勒效应，通过红移的大小可以算出星系正在退行的速度。

于是，斯里夫尔就发现了“绝大多数星系都在以不同的速度远离我们而去”的现象。

1929年，发现并证实了河外星系普遍存在的美国天文学家哈勃，把他所测得的各星系的距离和它们各自的运行速度画到一张图上（见下图，纵坐标中的z 是星系谱线的红移量，横坐标表示星系的累积视星等），他发现，在大尺度上，由星系的光谱线红移量表征的退行速度v与它们离开我们的距离r 成正比，越远的星系退行得速度越快。

这一正比关系叫做哈勃定律，它的数学表达式为
r= v/H
式中的H 叫做“哈勃常数”，星系的退行速度又称为“红移速度”。

只要知道了H 值和星体的红移量，就能方便地算出任何天体、星系到我们的距离。

因此，“红移速度”就成为我们的测距依据。

如果我们知道了宇宙的尺度，再假设我们的宇宙在膨胀，且宇宙边缘处远离我们的速度极限是光速c，那么我们就能容易地算出，式中的常数H的倒数就是宇宙的年龄，即
图示：星系的退行速度与到我们的距离成正比
根据目前的观测与计算，宇宙的尺度大约为200亿光年；宇宙的年龄大约为1.1×1010~1.8×1010年，即110~180亿年，常用的数据是140亿年，这数值与根据恒星演化理论推算出的最古老的恒星寿命吻合。

上面公式中的哈勃常数H的测算经历了多次的修订，逐步趋于准确：
最初公布的哈勃常数为：550；（单位：km/s-1/106秒角距，以下同）1936年的修订值为：526；
1952年巴德宣布的值为：260；
几年后桑德奇的修订值为：180；
1961年桑德奇公布的修订值为：75~113之间，最或然值为98±15，一
般可取为100；
20世纪70年代出现了混乱：有人取100，有人取50，还有人取75；
1989年著名天体物理学家撰文，综述了几十年的研究情况，最后认为
哈勃常数应该定在H=(67±8)km/s-1/106秒角距=（2.2±0.55）×10-18s-1。

如果将最后的这个哈勃常数值取倒数，就得到了我们宇宙诞生距今的
年龄
即宇宙的年龄大约为114-180亿年，居于100-200亿年之间。

由于远处星系
距离的不确定性，这一常量至少有25%误差。

2004年2月12日，美国宇航局公布的“威尔金森各向异性微波探测器”拍到的宇宙“婴儿期”照片。

根据这张照片，科学家精确地测算出了宇宙
的实际年龄是137亿年，误差不超过百分之一。

2008年9月26日为整理。