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|不同方法测量得到的哈勃常数各异的本质因素分析( 二 )


哈勃仅测量了数十个离地球较近的星系的红移量 ， 且当时的测量技术与确定天体的距离的方法也不尽完善 。 因此 ， 得到的哈勃常数自然就不够准确 ， 并与后来用哈勃望远镜等先进设备与方法测量的结果自然会差别悬殊 。
3、三种测量方法得到的哈勃常数值不同的原因
从三种测量方法所使用的接收星光频率段与所得到的实测数据分析可知：哈勃常数值随使用的频率增加而增加 。 即频率最低的宇宙背景辐射法为67.8Km/s/Mpc；频率次高的红巨星法为69.8Km/s/Mpc；而频率最高的造父变星法为74Km/s/Mpc 。 这一规律可能正好说明天体红移量是由星际物质作用的结果：频率越高的星光在星际物质中频率降低的速率越大 。
三、验证哈勃定律正确如否的方法
1、方案的理论基础和依据
1.1、百余年前的天文观测实测到：天体的红移量与天体到地球的距离成正比；
1.2、天体红移量主要由多普勒效应（天体远离地球运动）、宇宙学红移、引力红移和星际物质作用（介质作用或带电体的康普顿效应）等；
1.3、假设天体远离地球的视速度为u（远离在正值 ， 朝天体运动为负值） ， 则多普勒红移分量分量为Ｈ多＝（u/(C-u)）；假设宇宙学红移系数为j ， 则宇宙学红移分量为Ｈ宇＝jＳ0（Ｓ0为星光从天体出发时 ， 天体与地球间的距离 。 ）；因天体离地球较远时 ， 引力红移分量所占比例很小 ， 在此暂忽略；假设星际物质作用产生的红移系数为k ， 则介质红移分量为Ｈ介＝ks（k为常数或为与距离相关的单值函数、s为天体到地球的距离） 。 则有：
Ｈ总＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝u/(C-u)+jＳ0+ks（公式1）
因星光实际运动总距离s与原始距离S0间存在如下关系：S0=s/(1+j) 。 代入上式则有：
Ｈ总＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝u/(C-u)+js/(1+j)+ks（公式1-1）
1.4、利用对已知距离相等但相对速度不同和已知视速度相等但距离不同的天体进行红移量的实测 ， 分别获得其红移总量 。 再利用数学运算计算出多普勒红移分量、宇宙学红移分量和介质红移分量 。 如下图一所示：
|不同方法测量得到的哈勃常数各异的本质因素分析
本文插图

1.4.1、假设：在时间为Ｔ0时刻 ， 对图一中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｏ点进行实测 ， 分别得到的红移总量为Ｈ(Ａ,Ｔ0)、Ｈ(B,Ｔ0)、Ｈ(C,Ｔ0)、Ｈ(D,Ｔ0)和Ｈ(O,Ｔ0)；Ｏ点远离地球的视速度为u、Ａ和Ｂ点绕Ｏ点逆时针方向旋转的视速度分别为-v和+v ， 则相对地球的视速度分别为（u-v)和（u+v)；Ｃ、Ｄ两点相对地球的视速度与Ｏ点相同 ， 均为u；Ａ、Ｂ和Ｏ点到地球的距离相等 ， 均为Ｓ(Ｔ0)；Ｃ、Ｄ到地球的距离分别为(Ｓ(Ｔ0)-Ｌ)和(Ｓ(Ｔ0)+Ｌ) 。 则有：
Ｈ(O,Ｔ0)＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝u/(C-u)+jＳ(Ｔ0)/(1+j)+kＳ(Ｔ0)（公式2）
Ｈ(A,Ｔ0)＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝(u-v)/(C-u+v)+jＳ(Ｔ0)/(1+j)+kＳ(Ｔ0)（公式3）
Ｈ(B,Ｔ0)＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝(u+v)/(C-u-v)+jＳ(Ｔ0)/(1+j)+kＳ(Ｔ0)（公式4）
Ｈ(C,Ｔ0)＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝u/(C-u)+j(Ｓ(Ｔ0)-Ｌ)/(1+j)+k(Ｓ(Ｔ0)-Ｌ)（公式5）
Ｈ(D,Ｔ0)＝Ｈ多+Ｈ宇+Ｈ介＝u/(C-u)+j(Ｓ(Ｔ0)+Ｌ)/(1+j)+k(Ｓ(Ｔ0)+Ｌ)（公式6）
（公式2）-（公式3）可得：
Ｈ(O,Ｔ0)-Ｈ(A,Ｔ0)＝Cv/(C-u)(C-u+v)（公式7）
当已知天体的几何尺寸和旋转速度时 ， 则Ａ和Ｂ点相对Ｏ点的视速度就为已知量 ， 相对地球的视速度差v也为已知量 。 则根据（公式7）可得：
u2-(2C+v)u+C2+Cv-Cv/(H(O,Ｔ0)-H(A,Ｔ0))=0（公式8）
进而可得到u的值（一元二次方程的解）：
|不同方法测量得到的哈勃常数各异的本质因素分析
本文插图

也可利用（公式4）-（公式3）可得：
Ｈ(B,Ｔ0)-Ｈ(Ａ,Ｔ0)＝2Cv/(C-u-v)(C-u+v)（公式10）


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