Расширяется ли ?

[belo7mor]

Расширение Вселенной установленный факт, но не могу понять - расширяется ли ВСЯ материя, или это касается только звездных расстояний? Буду очень благодарен за доступное объяснение.

[PapaKarlo]

Вся, просто в масштабах расстояний между скоплениями галактик и расстояний до очень далеких объектов это расширение можно заметить. В масшатбах звездных расстояний, т.е. расстояний до наблюдаемых звезд со средней светимостью (от единиц до сотен (?) парсек) скорости хаотического движения и усредненного движения звезд в галактике не дают возможность оценить расширение, даже если бы на таких расстояниях космологическое красное смещение было бы возможно измерить. Возможно ли измерить последнее на таких расстояниях - не знаю, но думаю, что более компетентные участники подскажут.

Скажем, на расстоянии 1000 пс космологическое красное смещение дает, если я правильно понимаю, относительное смещение спектральных линий порядка $10^{-7}$ (скорость "разбегания объектов порядка 100 м/с). Понятно, что на фоне собственных скоростей звезд скорость 100 м/с заметить крайне тяжело.

[Munin]

Расширяется материя там, где никакие силы не возвращают её обратно в фиксированное положение. Если такие силы есть - физическая система называется связанной. Например, кусок твёрдого вещества или жидкости - связан межмолекулярными силами, его растянуть нельзя, так что он и не будет расширяться вместе со Вселенной. А вот газ уже не связан, и может расширяться.

На бо́льших масштабах возникает другая связанность: гравитационными силами. Например, планета Земля не может расшириться: она сразу сожмётся обратно от собственного веса. Её гравитационное сжатие останавливается только за счёт межмолекулярных сил: внутренности Земли находятся в твёрдом или жидком состоянии, в котором молекулы не могут ещё больше сблизиться. Несколько сложнее устроена звезда Солнце. Она газообразная (точнее, в состоянии плазмы, но это здесь неважно). Так что в принципе она могла бы сжаться сильнее, чем она сейчас есть. Но сжатие Солнца приведёт к усилению ядерной реакции в центре Солнца, а энергия этой реакции "раздувает" Солнце. Так что здесь тоже имеется равновесие сил, хотя и не столь простое. И поэтому Солнце тоже не подвержено расширению Вселенной.

Тот же принцип сохраняется и на бо́льших масштабах. Системы планет, скопления звёзд и тому подобные, сохраняют размеры, поскольку они связаны гравитационными силами. То же относится и к галактикам; к тому же в галактике играет роль и давление межзвёздного газа. И только для групп тел, больших чем галактика, начинается тот масштаб, когда эти группы слишком слабо связаны, и в результате расширяются. Галактики в группах галактик удаляются друг от друга. Бывают тесные скопления галактик, достаточно сильно связанные, что они не подвержены расширению, но это уже редкость, большинство галактик не входит в такие скопления.