Тема: Методы и способы астрономических исследований

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 3Следующая ⇒

14.10.2021 Группа № 31 АСТРОНОМИЯ

Урок № 4

Тема: Методы и способы астрономических исследований

Цели:сформировать представления о строении и применении телескопов,познакомиться с методами астрономических исследований.

ПЛАН

1. Изучение нового материала

2. Проработка теоретического материала

3. Самостоятельная работа

1. Просмотреть видео

https://yandex.fr/video/preview/?text=видео%20Методы%20и%20способы%20астрономических%20исследований&path=wizard&parent-reqid=1634193937831905-17909172835673118483-sas2-0099-sas-l7-balancer-8080-BAL-3313&wiz_type=vital&filmId=12692573459071591842

2. Проработать теоретический материал

В отличие от физиков астрономы лишены возможности ставить эксперименты. Практически всю информацию о небесных телах приносит нам электромагнитное излучение. Только в последние сорок лет отдельные миры стали изучать непосредственно: зондировать атмосферы планет, изучать лунный и марсианский грунт, изучать непосредственно атмосферу Титана.

В XIX веке физические методы исследования проникли в астрономию, и возникла симбиотическая наука – астрофизика, которая изучает физические свойства космических тел. Астрофизика делится на: а) практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы, способные получить максимально полную и объективную информацию о космических телах; б) теоретическую астрофизику, в которой на основании законов физики даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям.

Изучение Вселенной началось и продолжается в течение нескольких тысячелетий, но вплоть до середины прошлого века исследования были исключительно в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Поэтому доступной областью излучения был диапазон от 400 до 700 нм. Первые астрономические научные наблюдения являлись астрометрическими, изучалось только расположение планет, звёзд и их видимое движение на небесной сфере.

Излучение, проходящее сквозь земную атмосферу, изучается непосредственно с поверхности Земли. Для этого созданы астрономические инструменты- телескопы (от греч. теле-вдаль и скопео- смотрю). Телескоп - увеличивает угол зрения (разрешающая способность), и собирает больше света (проникающая сила).

Телескопы для наблюдений в световых лучах называются оптическими. Существует два вида оптических телескопов- линзовые, или рефракторы и зеркальные, или рефлекторы. У рефракторов объектив, собирающий световые лучи, изготовлен из стеклянных линз, а у рефлекторов объективом служит вогнутое зеркало.

Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения ИСЗ), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи:

· создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);

· собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов

Оптические телескопы

Рефрактор - используется преломление света в линзе (преломляющий), первый в 1609г Г. Галилей

Рефлектор - используется вогнутое зеркало (отражающий), фокусирующее лучи, первый в 1667г изобрел И. Ньютон.

Зеркально – линзовый. Б.В. ШМИДТ (1879-1935, Эстония) построил в 1930г (камера Шмидта) с диаметром объектива 44 см. Большой светосилы, свободный от комы и большим полем зрения, поставив перед сферическим зеркалом корректирующую стеклянную пластину.
В 1941 году Д.Д. Максутов (СССР) сделал менисковый, выгоден короткой трубой. Применяется любителями – астрономами.
В 1995г для оптического интерферометра введен в строй первый телескоп с 8м зеркалом (из 4 -х) с базой 100м (пустыне АТАКАМА, Чили; ESO).
В 1996г первый телескоп диаметром 10м (из двух с базой 85м) им. У. Кека введен в обсерватории Маун – Кеа (Калифорния, Гавайские острова, США)
любительскиетелескопы

Самостоятельное задание для учеников. Дать характеристику телескопа.

Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива F и окуляра f.

W=

Основное назначение телескопов состоит не в достижении большого увеличения, а в том, чтобы собрать как можно больше световой энергии от небесного тела и различить как можно меньшие детали. От небесных тел к Земле приходят параллельные лучи света, из которых в глаз попадает лишь очень маленькая доля, поскольку диаметр зрачка очень мал не превышает 6-7 мм. Объектив телескопа, имея значительные размеры ( диаметр D)? Воспринимает световой поток, и концентрируя его, позволяет видеть слабые небесные объекты, недоступные невооруженному глазу. Диаметр объектива D и его фокусное расстояние F определяют важную характеристику телескопа- светосилу:

А=D/F

Диаметр объектива определяет разрешающую способность (или разрешение) телескопа – способность телескопа видеть отдельно близко расположенные объекты и мелкие детали на поверхности небесного тела. Разрешение телескопа выражается минимальным углом Q между 2-мя точками, которые можно четко различить. Разрешающая способность телескопа обратно пропорциональна диаметру объектива и прямо пропорциональна длине электромагнитных волн, воспринимаемых телескопом. Вычисленное в секундах дуги разрешение: Q= 251640* /D. D-диаметр объектива. Разрешающая способность оптического телескопа равна Q=140 секунд/D т.к. лямбда=550 нм.

Школьный телескоп с диаметром объектива D=10 см. имеет разрешающую способность 1,4 секунды. Это означает, что если две звезды на небе отстоят друг от друга на угловое расстояние более 1,4секунд, то они в этот телескоп будут видны по отдельности. Если расстояние между ними менее 1,4 секунд, то они будут видны как одна точка.

Предельный (наименьший) блеск звезд, видимый в телескоп, характеризует проницающую способность телескопа (m), часто называемую его оптической мощью, которую вычисляют по формуле

M=2,1+5*lq D

В XX веке астрономия стала всеволновой. В настоящее время излучение от космических объектов регистрируется во всем диапазоне электромагнитного спектра от длинноволнового радиоизлучения (частота 10⁷ Гц, длина волны l = 30 м) до гамма-излучения (частота 10²⁷ Гц, длина волны l = 3×10^–19м = 3×10^–10нм).

Астрономические наблюдения проводятся во всем диапазоне электромагнитных волн.

Наблюдения в других спектральных диапазонах позволили сделать важные открытия. Сначала были изобретены радиотелескопы. Так, радиоволны принесли информацию о наличии крупных молекул в холодных молекулярных облаках, об активных галактиках, о строении ядер галактик, в том числе и нашей Галактики, тогда как оптическое излучение от центра Галактики полностью задерживается космической пылью. Любой радиотелескоп по принципу своего действия похож на оптический: он собирает излучение и фокусирует его на детекторе, настроенном на выбранную длину волны, а затем преобразует этот сигнал, показывая условно раскрашенное изображение неба или объекта. Чтобы существенно улучшить угловое разрешение, в радиоастрономии используют радиоинтерферометры. Простейший радиоинтерферометр состоит из двух радиотелескопов, разнесенных на расстояние, называемое базой интерферометра. Радиотелескопы, находящиеся в разных странах и даже на разных континентах, также могут соединяться в единую систему наблюдений. Такие системы получили название радиоинтерферометров со сверхдлинной базой (РСДБ). Такие системы дают максимально возможное угловое разрешение, в несколько тысяч раз лучше, чем у любого оптического телескопа.

Наша Земля надежно защищена атмосферой от проникающего жесткого электромагнитного излучения, от инфракрасного излучения. Поэтому современные инфракрасные, рентгеновские и гамма обсерватории вынесены за пределы земной атмосферы.

Наблюдения в рентгеновском и гамма-диапазонах позволяли исследовать космические объекты на поздних стадиях их жизни, открыть пульсары, черные дыры, столкновения скоплений галактик и т.д.

С помощью астрофизических методов можно определять скорости космических объектов, химический состав, массу, оценивать их размеры. Космос является гигантской физической лабораторией, в которой естественным путем создаются физические условия, невозможные на Земле, – экстремальные значения температур, плотностей, светимостей и т. д. Природа космических тел и космического пространства является предметом исследования не только астрономов, но и физиков.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?