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単語帳
中学3年生 (14-15歳)

銀河と宇宙の膨張

Galaxies and the Expanding Universe

銀河は数千億個の星が重力で集まった巨大な集団で、天の川銀河は渦巻銀河です。 宇宙空間そのものが広がり銀河どうしが遠ざかり、遠い銀河ほど速く遠ざかります。 遠ざかる銀河の光は波長が長くなる赤方偏移を示し、ハッブルの法則 v = H₀d がその関係を表します。 このページでは銀河の種類と時間を変えて、膨張とハッブル関係を確かめてみましょう。

銀河とは?
🌌 直観 — 星々の巨大都市
①銀河: 数千億の星が重力で集まった巨大集団
②天の川銀河: 太陽系を含む渦巻銀河
③種類: 渦巻・楕円・不規則
④宇宙には約2兆個の銀河
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📝 銀河の種類
①0 = 渦巻: 渦巻腕(天の川)
②1 = 楕円: 球状、年老いた星が多い
③2 = 不規則: 明瞭な形なし
宇宙は膨張している
🎈 風船の上の点
①風船を膨らませると点の間隔が広がる
②どの点から見ても他の点が遠ざかる
③宇宙も同様: 銀河間の空間が広がる
④遠い銀河ほど速く遠ざかる
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ハッブルの法則と赤方偏移
🔴 赤方偏移
①遠ざかる物体の光は波長が長くなる(赤方偏移)
②ハッブル: 遠い銀河ほど赤方偏移大
③つまり遠い銀河ほど速く遠ざかる
④これが宇宙膨張の証拠!
総まとめ
ハッブルの法則
v = H₀ × d
後退速度 = ハッブル定数 × 距離
膨張の証拠
赤方偏移 → 遠ざかっている
波長が長くなる = 銀河が遠ざかる
ビッグバン理論
約138億年前に1点から宇宙が始まる
宇宙膨張を逆戻しすると1点に収束
🎯 試験ポイント
①銀河: 星の巨大集団(渦巻/楕円/不規則)
②天の川: 渦巻、約2000億個の星
③赤方偏移: 銀河が遠ざかる証拠
④ハッブル: v = H₀d
⑤ビッグバン: 約138億年前
例題と単元テスト
例題 1
遠くの銀河から来る光を観測すると、波長がもとより長くなっている(赤方偏移)。これはその銀河がどう動いていることを意味するか?
1
遠ざかる物体から来る光は波長が長くなり、赤い側にずれる。これを赤方偏移という。
2
したがって赤方偏移が見られる銀河は、私たちから遠ざかっているという意味である。
赤方偏移 = 波長が長くなる → その銀河は私たちから遠ざかっている
赤方偏移は宇宙が膨張しているという重要な観測的証拠である。
例題 2
ハッブルは銀河の距離と遠ざかる速度の間にある関係を見つけた。距離の遠い銀河ほど遠ざかる速度はどうなるか?
1
ハッブルの法則は後退速度 v = H₀ × d(距離)で、遠ざかる速度が距離に比例する。
2
したがって距離の遠い銀河ほど速く遠ざかる。
ハッブルの法則 v = H₀d → 遠い銀河ほど速く遠ざかる
遠い銀河ほど速く遠ざかることは、宇宙全体が膨張していることを示す。
単元テスト
銀河と宇宙膨張についての説明として正しいものは?
赤方偏移は銀河が私たちに近づく証拠である
ハッブルの法則によれば遠い銀河ほど遅く遠ざかる
距離の遠い銀河ほど速く遠ざかる
私たちの銀河は楕円銀河である
宇宙は大きさが変わらず一定に保たれる
③ 距離の遠い銀河ほど速く遠ざかる
1
赤方偏移は銀河が遠ざかる証拠で(①誤)、ハッブルの法則によれば遠い銀河ほど速く遠ざかる(②誤)。
2
私たちの銀河は渦巻銀河で(④誤)、宇宙は膨張している(⑤誤)。ハッブルの法則 v = H₀d により遠い銀河ほど速く遠ざかる(③正)。
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