Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Методи та засоби астрономічних спостережень

Читайте также:
  1. I ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  2. I. Из истории развития методики развития речи
  3. I. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  4. I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
  5. I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
  6. I. ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
  7. I. Организационно - методический раздел
  8. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
  9. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
  10. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. Кенин А. «Самоучитель системного администратора», “BHV-СПб”, 2008 г.

2. Микрюков В.Ю. «Информация, информатика, компьютер, информационные системы, сети», “Феникс”, 2007 г.

3. Флинт Д. «Локальные сети ЭВМ: архитектура, построение, реализация», “Финансы и статистика”, 2006 г.

4. Шатт C. «Мир компьютерных сетей», “ BHV-СПб”, 2006 г.

Лекція 1.

ВСТУП. ЗНАЧЕННЯ АСТРОНОМІЇ.

 

Мета: сформувати поняття астрономії як науки про небесні тіла та її значення у житті суспільства. Ознайомити із сучасним поді­лом астрономії на окремі галузі, з методами та засобами астрономіч­них досліджень; розвивати науковий світогляд учнів, розуміння астро­номії як всехвильової науки. Розширити світогляд щодо знання тех­нічних засобів астрономічних спостережень: телескоп, радіотелескоп, радіоінтерферометр, обсерваторія, рефрактор, рефлектор; зацікавити учнів у вивченні астрономії, показуючи її ве­лике значення у житті суспільства.

 

 

1. Предмет астрономії та історія її розвитку.

2. Значення астрономії та особливості астрономічних спостережень

3. Методи та засоби астрономічних досліджень.

 

 

Сучасна астрономія поділяється на окремі дисципліни: Астрометрія розробляє методи вимірювання положень небесних

світил і кутових відстаней між ними.

Небесна механіка вивчає динаміку руху небесних тіл.

Астрофізика вивчає фізичну природу, хімічний склад та внутріш­ню будову зір.

Зоряна астрономія досліджує будову нашої Галактики та інших зоряних систем.

Космогонія вивчає походження і розвиток небесних тіл.

Космологія — наука про розвиток Всесвіту загалом (від грецького «космос» — Всесвіт, і «логос» — учення).

 

Значення астрономії

1. Використовується для задоволення практичних потреб людст­ва — орієнтування на місцевості, календар, астронавігація в море­плавстві, авіації та космонавтиці.

2. Світоглядна роль — усвідомлення людьми положення Землі у Всесвіті, пізнання законів, за якими рухаються та розвиваються кос­мічні об'єкти.

3. Збагачує важливими даними інші науки (фізик}', хімію), прово­дить дослідження речовин у станах, яких неможливо досягти па Землі.

4. Вивчення законів небесної механіки, що використовуються для визначення руху космічних апаратів.

 

Методи та засоби астрономічних спостережень

Астрономія — всехвильова наука, спостереження за небесними тілами ведуться в усьому діапазоні довжин електромагнітних хвиль. Світло — це електромагнітні хвилі дуже вузького діапазону — від 390 нм до 760 нм. весь інший широкий спектр електромагнітного ви­промінювання можна «побачити» лише за допомогою спеціального обладнання. Земна атмосфера найкраше пропускає саме видиме світ­ло, радіохвилі ультракороткого діапазону (від 0,01 см до 30 см) та інф­рачервоні хвилі довжиною 0,75—5,2 мкм. Згубне для життя на Землі жорстке ультрафіолетове, рентгенівське та гамма-випромінювання поглинається атмосферою.

Оптична астрономія — галузь астрономії, яка вивчає Всесвіту видимому спектрі. В її основі лежить візуальне та фотографічне спо­стереження небесних тіл за допомогою телескопів та спектральний аналіз. Визначивши положення спектральних ліній у спектрах зір, можна визначити їх хімічний склад. Саме так було виявлено на Сонці невідомий на той час хімічний елемент — гелій, лише після того його було знайдено на Землі. За допомогою спектрального аналізу було встановлено принципову єдність хімічного складу зір і Землі.

Світло поглинається і випромінюється порціями — квантами або фотонами, енергія яких пов'язана з довжиною хвилі електромагнітно­го випромінювання. Досягнення квантової механіки, яка зародилась па початку XX ст, дали змогу визначити за спектрами випромінюван­ня зір їх температуру, кількісний склад зоряних атмосфер, швидкість руху газу в атмосфері зір і навіть величину магнітних полів.

Найважливіші прилади оптичної астрономи — телескопи (від гр. іеіе — «далеко», хсорео — «дивлюся»). Перший телескоп збудував Га-лілео Галілей (1564—1642) 1609 року. Вдосконалюючи конструкцію, учений довів збільшення своїх телескопів від 3 до 35 разів.

Основними частинами телескопа є об'єктив, окуляр, тубус і систе­ма монтування.

Телескопи поділяються па три групи (мол. І);

• рефрактори (від лат. геігасгиз — заломлений) — лінзові теле­скопи, об'єктивом яких є лінза або система лінз. Телескоп Галілея був рефрактором з діаметром лінзи 5,3 см;

• рефлектори (від лат. геПссіеге — відбиваючий) —дзеркальні те­лескопи, об'єктивом яких є увігнуте дзеркало. Перший такий телескоп з діаметром дзеркала 2,5 см побудував І. Ньютон. Головні дзеркала рефлекторів спочатку мали сферичну форму, згодом — параболічну;

• меніскові — комбіновані дзеркально-лінзові телескопи.

Найбільший рефрактор у світі, що мас лІнзу-об'єктив діаметром 102 см, знаходиться в Йєрській обсерваторії (США). Найбільший в світі ре<(*лектор, увігнуте дзеркало якого мас діаметр 1000 см, зна­ходиться на горі Мануа-Кея (Гаваї). Відомі також рефлектори, дзер­кала яких мають діаметри 8,1 м — «Джемїні», 8,3 м — «Субару», 8,2 м — УЦТ. У Ставропольському краї в Росії знаходиться рефлектор,

увігнуте дзеркало якого має діаметр 605 см.

До дзеркально-лінзових телескопів належать меніскові телескопи, телескопи системи Шмідта, Річі—Кретьєната інші. Менісковий теле­скоп створив радянський оптик Д. Максутов (1896—1964).

Сучасні телескопи дають збільшення до 500 разів. Більше збіль­шення не дає можливість побачити більше деталей, тому що заважає атмосфера. Усі великі телескопи змонтовані на спеціальних пристро­ях, які повертаються в напрямку обертання неба з тією ж швидкістю (=т5° за годину), з якою обертається Земля навколо своєї осі. Це дає змогу проводити тривале спостереження за однією і тією ж ділянкою неба.

Збільшення телескопа — не основна його характеристика, дуже важливо зібрати якнайбільше світла від небесного світила. Це дає змо­гу реєструвати навіть дуже слабкі світила — в 100 млн разів слабші, ніж ті, то можна побачити неозброєним оком. Отже, телескоп потрі­бен для того, щоб, по-перше, збільшити кількість світла, що приходить від небесного тіла («проникна здатність телескопа»), а по-друге, щоб падати можливість вивчати дрібні деталі об'єкта спостереження («роздільна здатність телескопа»).

Інфрачервона астрономія (довжини хвиль від 1 мм до 0,8 мкм). Спостереження в інфрачервоних променях можна виконувати за допо­могою наземних телескопів, розташованих високо в горах, з аероста­тів і з борту штучних супутників Землі. Було складено карти зоряного неба в інфрачервоних променях. На цих картах зникли яскраві блакит­ ні та білі зорі, залишились яскраві червоні зорі — Бетельгейзе, Анта-рес, Альдебараи та ін, з'явились нові джерела ІЧ-випромінювання, які раніше не були помітними у видимому світлі. За потужністю цього ви­промінювання астрономи визначають температуру зір у галактиках.

Ультрафіолетова астрономія (довжини хвиль від 0,3 до 0,01 мкм). Засмагу зумовлюють м'які ультрафіолетові промені з по­рівняно великою довжиною хвилі. Жорстке ультрафіолетове випромі­нювання не проходить крізь земну атмосферу. Ультрафіолетові кванти іонізують газове середовище міжзоряного простору. Іонізований газ називається плазмою. Газові хмари, іонізовані ультрафіолетовим світ­лом гарячих зір, самі стають потужними джерелами випромінювання їх називають світлими газовими туманностями.

Джерела потужного ультрафіолетового випромінювання — це дуже гарячі блакитні та біло-блакитні зорі з великою світністю і температу­рою поверхні понад 20—25 тис. К. їх видиме світло дуже ослаблене завдяки поглинанню газом і пилом. Ультрафіолетові спостереження цих молодих зір дають змогу вивчати шляхи зоряної еволюції.

Дуже високу ультрафіолетову світність мають також швидкозмінні активні ядра галактик і квазари.

Рентгенівська астрономія (довжини хвиль від 30 до 0,01 ігм). Для реєстрації космічних рентгенівських променів використовують рент­генівські фотоплівки, лічильники Гейгера та спеціальні напівпровід­никові прилади, які можуть не тільки реєструвати рентгенівські кван­ти, а і визначати їх енергію.

Каталоги, складені на основі супутникових спостережень, містять тисячі космічних джерел рентгенівського випромінювання, сотні з яких ототожнені з оптичними об'єктами. Серед рентгенівських дже­рел багато галактичних об'єктів: залишки наднових зір (наприклад, Крабоподібна Туманність), тісні подвійні системи, ядро нашої Галак­тики, інші галактики (Туманність Андромсди, галактика Діва), ядра галактик з високою активністю та квазари.

Космічний простір у рентгенівських променях постає перед нами зовсім не схожим на тихий, спокійний, майже незмінний світ зір, який ми бачимо в оптичному діапазоні.

Гамма-астрономія (довжини хвиль менші за 0,01 нм). Гамма-випромінювання має дуже маленьку довжину хвилі і дуже високу енергію квантів. Гамма-астрономія розвинулась лише тоді, як детек­тори гамма-променів були винесені на космічних апаратах (сцинтиля­ційні лічильники, трекові детектори).

Джерелом у-випромінювання слугують частинки луже високої енергії— частинки луже гарячого газу з температурою десятки міль­йонів градусів або заряджені частинки, що рухаються з неймовірно високими швидкостями.

Астрономи виявили, що існує фонове гамма-випромінювання, зо­середжене в частині галактичного диска (поблизу Молочного Шляху), а також дискретні (окремі) джерела гамма-променів різних космічних об'єктів. Деякі з них пов'язані з пульсарами (пульсар у Крабоподібній Туманності, Парус-Х у сузір'ї Паруса).

Радіоастрономія. Об'єкти Всесвіту — Сонце, планети, туманнос­ті, галактики, а особливо пульсари і квазари — випромінюють радіо­хвилі, які можна реєструвати за допомогою сучасних радіотелескопів. Радіовипромінювання космічних об'єктів дуже слабке, тому для його дослідження потрібні дуже чутливі прилади і величезні приймальні антени. Радіоастрономи зазвичай працюють в діапазоні хвиль від кіль­кох міліметрів до 15—20 м на поверхні Землі, для реєстрації коротшо­го радіовипромінювання необхідно виносити апаратуру в космос.

Радіотелескопи зазвичай являють собою конструкції дуже вели­ких розмірів. Основним елементом радіотелескопа є суцільне мета­лічне дзеркало параболічної форми. Дзеркало відбиває радіохвилі так, що вони збираються поблизу фокуса та вловлюються спеціаль­ним пристроєм — опромінювачем. Потім сигнал підсилюється і пе­ретворюється на форму, зручну для реєстрації та аналізу. Зберігання та обробка даних відбувається за допомогою комп'ютерної техніки. Чутливість радіотелескопа тим більша, чим більша його поверхня відбивання.

Найбільшими у світі є 300-метровий нерухомий радіотелескоп з параболічною антеною в Аресїбо на острові Пуерто-Рико, побудова­ний 1963 р. у кратері згаслого вулкана, та радіотелескоп РАТАН-600 (Радіотелескоп Академії наук діаметром 600 м), побудований 1976 р. на північному Кавказі поблизу станиці Зеленчуцької.

Нерухомими радіотелескопами можна досліджувати лише вузь­ку смугу неба, яка проходить перед ними під час видимого добового обертання псба, але якість спостережень є дуже високою.

Радіотелескопи діаметром до І00 м встановлюють на спеціальні опори, які можуть повертатись. Такий радіотелескоп можна навести на будь-яку ділянку' неба. Один із найбільших у світі повноповорот-них радіотелескопів встановлений у Криму біля Євпаторії 1978 р. Діа­метр його — 70 м.

Для збільшення кутового розділення астрономи використовують радіоінтерферометри — системи з кількох радіотелескопів, з'єднаних електричним зв'язком. Роздільна сила такої системи визначається те­пер не діаметром антени кожного телескопа, а відстанню між ними, яка називається базою інтерферометра.

Завдяки радіоінтерферометрам вдалося визначити координати раді-оджерела Кассіопея А, ототожнити джерело Лебідь А з віддаленою по­двійною галактикою, Телець А — з Крабоподібною Туманністю та ін. Виявилось, що найближча від пас галактика в сузір'ї Андромеди ви­промінює в радіодіапазоні в мільйон разів менше енергії, ніж далека галактика в сузір'ї Лебедя.

В 60—70-ті роки XX ст. було відкрито потужні радіогалактики, квазари, пульсари, міжзоряні мазери, реліктове радіовипромінювання, виявлено вибухи зір, зіткнення цілих зоряних систем — галактик. На­була розвитку теорія механізмів радіовипромінювання — теплового, синхротронного, мазерного. В наш час радіоастрономія знаходиться на передньому фронті астрофізичних досліджень. Завдяки дуже чут­ливим приймачам випромінювання вона вивчає найбільш віддалені об'єкти у Всесвіті.

Астрономічні спостереженні проводяться у спеціально обладна­них науково-дослідних установах — обсерваторіях.

Одну з перших обсерваторій побудував на острові Родос давньо­грецький астроном Пппарх (близько 190 — 125 рр. до н.е.), саме тут створено перший каталог зір, що налічував 1022 зорі.

У наш час у світі існує близько 400 асторономічних обсерваторій. Найвідоміші обсерваторії: Пулковська (Санкт-Петербург, Росія, за­снована 1839 р.), Грінвіцька обсерваторія (Лондон, Англія, 1675 р.), Паризька (Париж, Франція, 1671 р.), Паломарська обсерваторія (Ка­ліфорнія, США, 1920 р.), Мауна-Кеа (Гаваї. США, 1990 р.). Амери­канська (Лас-Кампанес, Чилі, 1976 р.). Європейська (Ла-Сілла, Чилі, 1976), Спеціальна астрофізична обсерваторія (Північний Кавказ, Росія, 1966 р.). Найбільшими в Україні є Кримська астрофізична об­серваторія (1908 р.), Головна астрономічна обсерваторія Національної Академії Наук (Київ, 1944 р.), а також університетські обсерваторії в Києві (1845 р.), Харкові (1898 р.), Львові (1769 р.) та Одесі (1871 р).

Великий обсяг інформації про космічні об'єкти залишається за межами земної атмосфери. Інтенсивній"! розвиток космонавтики зу­мовив створення космічних обсерваторій, які знаходяться па штуч­них супутниках Землі та інших планет Сонячної системи. 1990 р. у США було створено і запущено на навколоземну орбіту з висотою 612 км Космічний телескоп ім.Габбла з діаметром дзеркала 2,4 м, який розв'язує велику кількість астрофізичних завдань. Існує також чима­ло орбітальних телескопів, що працюють в інфрачервоному, ультра­фіолетовому, рентгенівському та гамма-діаиазонах.

Отже, сукупність сучасних наземних та позаатмосферних мето­дів спостереження з використанням різних типів приймачів випро­мінювання дає змогу приймати випромінювання космічних об'єктів у всьому діапазоні спектра електромагнітних хвиль, що дає підстави вважати сучасну астрономію всехвильовою. Всехвильова астроно­мія представила Всесвіт як гігантську, змінну картину, розфарбовану різноманітними кольорами та відтінками. У цій картині закладена іс­торія світотворення, властивості та особливості кожного космічного об'єкта, розташованого як поблизу Землі, так і на відстані мільйонів світлових років у космічному просторі.

 

 

Домашнє завдання




Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 245 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав