Учебная работа. Реферат: Современная астрономия

Учебная работа. Реферат: Современная астрономия

Введение

Данный реферат посвящен современным вопросцам астрономии — той области познаний, которые за крайние годы дали наибольшее число научно-технических открытий.

Вся история исследования Вселенной есть, в сути, поиск средств, улучшающих человеческое зрение. До начала XVII века невооруженный глаз был единственным оптическим инвентарем астрологов. Вся астрономическая техника старых сводилась к созданию разных угломерных инструментов, как можно наиболее четких и крепких. Уже 1-ые телескопы сходу резко повысили разрешающую и проницающую способность людского глаза. Вселенная оказалась совершенно другой, чем она казалась до того времени. Равномерно были сделаны приемники невидимых излучении и в истинное время Вселенную мы воспринимаем во всех спектрах электромагнитного диапазона — от гамма-лучей до сверхдлинных радиоволн.

Наиболее того, сделаны приемники корпускулярных излучений, улавливающие мелкие частички — корпускулы (в главном ядра атомов и электроны), приходящие к нам от небесных тел. Если не страшиться аллегорий, можно сказать, что Земля стала зорче, ее “глаза”, другими словами совокупа всех приемников галлактических излучений, способны фиксировать объекты, от которых до нас лучи света доходят за почти все млрд лет.

Благодаря телескопам и остальным инструментам астрономической техники человек за три с половиной века просочился в такие галлактические дали, куда свет — самое резвое, что есть в этом мире — может добраться только за млрд лет! Это значит, что радиус изучаемой населением земли Вселенной вырастает со скоростью, в большущее число раз превосходящей скорость света!

1. Спектральный анализ небесных тел

Могучим орудием о исследовании Вселенной стал для астрологов спектральный анализ — исследование интенсивности излучения в отдельных спектральных линиях, в отдельных участках диапазона. Спектральный анализ является важным средством для исследования вселенной. Спектральный анализ является способом, при помощи которого определяется хим состав небесных тел, их температура, размеры, строение, расстояние до их и скорость их движения. Спектральный анализ проводится с внедрением устройств спектрографа и спектроскопа. При помощи спектрального анализа обусловили хим состав звёзд, комет, галактик и тел солнечной системы, т.к. в диапазоне любая линия либо их совокупа свойственна для какого-либо элемента. По интенсивности диапазона можно найти температуру звёзд и остальных тел.

По диапазону звёзды относят к тому либо иному спектральному классу. По спектральной диаграмме можно найти видимую звёздную величину звезды, а дальше пользуясь формулами отыскать абсолютную звёздную величину, светимость, а означает и размер звезды.

Но в собственном стремлении разъяснить природу небесных тел астрологи не двинулись бы с места ни на шаг, если б они не знали как появляются в глобальных местах электромагнитные волны той либо иной частоты. сейчас уже понятно несколько совершенно разных устройств генерирования электромагнитного излучения. один из их связан с движением электронов в поле атомных ядер — это термический механизм тут интенсивность излучения определяется температурой части и их концентрацией в единице размера. Cинхротронное излучение возникает при торможении в магнитном поле релятивистских электронов, т.е. электронов, скорости движения которых близки к скорости света. Электромагнитные волны появляются и при затухании механических колебаний неоднородной плазмы (ионизованного газа), и при переходе стремительных частиц через границу 2-ух сред.

Из произнесенного следует, что недостаточно зарегистрировать излучение какого-то объекта в определенной длине волны. Нужны исследования в широком спектре длин волн и все посторонний анализ приобретенных результатов. Сейчас астрологи, вооруженные современной ракетной техникой, массивными оптическими и радиотелескопами, сложной теорией устройств излучения, ведут обширное исследование Вселенной в целом и ее отдельных частей. Астрологи убеждены в том, что они верно соображают природу действий, происходящих далековато за пределами наших земных лабораторий…

2. Небо в рентгеновских лучах

До недавнешнего времени (положение начало значительно изменяться только немногим наиболее 30 лет вспять) понятие “астрономические наблюдения” было тождественно понятию “оптические наблюдения неба”.

Меж тем еще в крайнем году XVIII в. В. Гершель открыл излучение Солнца, лежащее за пределами видимого диапазона. Это было инфракрасное излучение, но его электромагнитная природа стала ясна много лет спустя.

В 1801 г. И.Риттер изучал действие фиолетового излучения Солнца на хлористое серебро и нежданно нашел, что восстановление окиси серебра длится даже тогда, когда пластинка размещена в “черной” области, далее за фиолетовой. Так было открыто ультрафиолетовое излучение Солнца, природа которого тоже оставалась неясной.

Только в 60-х годах XIX в. Д. Максвелл пришел к выводу, что не считая видимого электромагнитного излучения (обыденного видимого света) могут существовать и остальные его виды, не видимые глазу и отличающиеся только длиной волны.

Условно электромагнитное излучение подразделяют на несколько диапазонов. Большей длиной (наиболее 10-3
м) владеют радиоволны. Спектр от 0,65 мкм до 1 мм — область инфракрасного излучения. “Оптическое окно” — от 0,39 до 0,65 мкм. Еще короче длины волн ультрафиолетового излучения, они простираются приблизительно до 0,05 мкм. В области еще наиболее маленьких длин волн приборы способны регистрировать практически любой фотон, и потому принято в рентгеновском и наиболее твердых спектрах (т. е. в области наиболее больших энергий фотонов) употреблять не длины волн, а надлежащие им энергии фотонов. Так, фотон с длиной полны 0,05 мкм владеет энергией 4· 10-17
джоулей (Дж) либо 0,025 килоэлектронвольт (кэВ). Область энергий фотонов от 0,025 до 1 кэВ — это область мягенького рентгеновского излучения, 1-20 кэВ — “традиционный” рентгеновский спектр; конкретно в этом спектре были проведены более действенные исследования неба.

Какое это было бы красивое зрелище, если б мы могли узреть своими очами небо в рентгеновских лучах! Пусть даже мы могли бы созидать только звезды ярче 6-й звездной величины, как и в оптическом спектре. На рентгеновском небе, в отличие от оптического, таковых звезд гораздо меньше — около 700 против 6000. Самая колоритная рентгеновская звезда светит подобно Венере. Но, в отличие от Венеры, которая поблескивает тихо, мы лицезрели бы, как яркая звезда на рентгеновском небе за считанные минутки становится ярче либо уменьшает собственный сияние. Мы лицезрели бы игру яркости у почти всех рентгеновских звезд. Мы лицезрели бы, как на небе вспыхивают и меркнут звезды — одни за секунду, остальные за минутки, третьи за часы. Другие звезды видны постоянно, остальные — только несколько недель либо месяцев. Мы лицезрели бы звезду, которая вспыхивает и угасает тыщи раз в день. Мы лицезрели бы калоритные туманности и большие дуги излучения — ничего схожего нету на оптическом небосводе. правда, на рентгеновском небе нет броской туманной полосы Млечного Пути -небо практически умеренно сияет во всех собственных частях. Мы лицезрели бы огромное количество слабеньких звезд, разбросанных по небу, и знали бы, что это весьма дальние объекты — на оптическом небе невооруженный взор не способен их узреть.

Рентгеновские звезды собираются в созвездия, которым никто не отдал и, видимо, так и не даст на званий — поэтические времена в астрономии издавна прошли. Астрологи — люди трезвые, предпочитающие четкое познание поэтическим обобщениям.

исследование рентгеновского неба принесло для нашего четкого познания о Вселенной большой материал. В особенности о тех небесных телах, которые значительно (а то и принципно!) различаются от обыденных звезд, сияющих на оптическом ночном небе, возможно, в конце концов и без рентгеновских наблюдений астрологи направили бы внимание на странноватые звезды Н2 Геркулеса, либо НDЕ 226808, либо Х Персея. Но познания наши остались бы при всем этом очень неполными. Мы могли бы подозревать, что в этих системах есть нечто необыкновенное — к примеру, аномально большая невидимая масса. Но что происходит в округи данной массы? Быть может, это рядовая звезда, просто ее излучение слабенькое и пропадает на фоне первой составляющие? Навряд ли нам удалось бы выяснить это. И уже совершенно мы не могли бы ничего сказать о том, что происходит в центре нашей Галактики — области, не видимой в оптических лучах.

Вообщем, радиоастрономы могут сказать то же о радионебе. И в гамма-области небо тоже своеобразно и добавляет к нашим познаниям о Вселенном свою страничку.

Вселенная едина — это люди разделили излучение небесных тел на искусственные спектры, поэтому что неспособны принимать мир сходу во всем богатстве красок, от мягенькой “акварели” радионебом до жгучих цветов гамма-лучей. Мы складываем картину Вселенной подобно мозаике, и данные рентгеновских наблюдений — только один из частей. Исследование небесных тел и явлений на данный момент приносит самые большие плоды, когда все спектры электромагнитного диапазона оказываются использованными. Всеволновая астрономия стала совсем нужна, и она возникла.

Открытие, изготовленное в каком-то одном спектре, сходу приводит к активизации исследовательских работ в остальных спектрах. Шаровые звездные скопления изучались много лет, и неожиданностей тут не предвиделось. Но вот были открыты в их рентгеновские источники, и шаровые скопления сходу завлекли всеобщее внимание. Резкий скачок исследовательских работ, резкий скачок в нашем осознании природы этих образований. много лет исследовались двойные системы — кривые блеска, перетекание вещества, характеристики звезд. Но вот в двойных системах были открыты рентгеновские источники, и астрофизики сообразили, что познания, казавшиеся таковыми значимым, по сути малы. Последовал резкий рост числа исследовательских работ двойных систем — не только лишь в рентгеновском, но в оптическом, инфракрасном, радиодиапазонах. Фронт науки не терпит отставания — если в одной области происходит прорыв вперед, на новейшие рубежи, все другие должны не медлительно подтянуться, по другому картина мира окажется клочковатой либо просто противоречивой. В крайние годы конкретно рентгеновские исследования нередко были бросками в неведомое, конкретно они “тянули” за собой фронт астрофизической науки.

1-ое знакомство с рентгеновским небом за кончилось — так Галилей, оглядев небо в 1-ый телескоп, сообразил, что перед ним новейший мир, и, оправившись от потрясений, приступил к его периодическому исследованию. Исследованию, которое привело к современной оптической астрономии. То же пред стоит сейчас и в астрономии рентгеновской.

И неподалеку время, когда астрологи закончат разделять излучение на спектры, когда небо раскроется сходу всеми цветами. Небо в рентгеновских лучах отлично — но мы увидим Небо и поразимся, и застынем на некое время, впитывая увиденное.. А позже — за работу.

3. Радиоастрономия

Зарождение радиоастрономии

Декабрь 1931 года… В одной из американских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные помехи радиоприему. Обычный ход радиопередачи на волне 14,7 м нарушен шумами, интенсивность которых не остается неизменной.

Равномерно выясняется таинственная периодичность — любые 23 часа 56 минут помехи стают в особенности сильными. И так изо денька в денек, из месяца за месяц.

Вообщем, загадка стремительно находит свое решение. Странноватый период в точности равен длительности звездных суток в единицах солнечного времени. Яснее говоря, через любые 23 часа 56 минут по обыденным часам, отсчитывающим солнечное время, земной шар совершает полный оборот вокруг оси, и все звезды опять ворачиваются в первоначальное положение относительно горизонта хоть какого пт Земли.

Отсюда Янский делает естественный вывод: обидные помехи имеют галлактическое происхождение. Какая-то загадочная галлактическая “радиостанция” раз в день занимает такое положение на небе, что ее радиопередача добивается большей интенсивности.

Янский пробует найти объект, вызывающий радиопомехи И, невзирая на несовершенство приемной радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из созвездия Стрельца, того самого, в направлении которого находится ядро нашей звездной системы — Галактики.

Так родилась радиоастрономия — одна из более интересных отраслей современной астрономии.

Развитие радиоастрономии

1-ые пятнадцать лет радиоастрономия практически не развивалась. Почти всем было еще не ясно, принесут ли радиометоды какую-нибудь существенную пользу астрономии.

Разразившаяся 2-ая глобальная война привела к быстрому росту радиотехники. Радиолокаторы были приняты на вооружение всех армий. Их улучшали, всячески стремились повысить чувствительность, совсем не предполагая, естественно, употреблять радиолокаторы для исследования небесных тел.

Русские ученые академики Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси на теоретическом уровне доказали возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.

Это было 1-ое радиоастрономическое исследование в Русском Союзе. Два года спустя (в 1946 году) оно было испытано на практике поначалу в США (Соединённые Штаты Америки — землю, где были уловлены чувствительным радиоприемником.

Следующие десятилетия — это период необычно резвого прогресса радиоастрономии. Его можно именовать триумфальным, потому что раз в год радиоволны приносят из вселенной изумительные сведения о природе небесных тел. На сравнимо маленьком интервале времени, начиная с 50-х гг., в радиоастрономии достигнут большенный прогресс. Разрешение от 1-10 уг. мин. дошло до 0.1 тыс .уг. сек и существенно превосходит способности оптической астрономии. Чувствительность от 1-10 Ян повысилась до 1 мкЯн. Наблюдения проводятся в спектре от 0.01 до 300-400 ГГц. сразу принимаемая полоса частот от 100-200 кГц доведена до 1-10 ГГц. Радиоастрономия имеет сопоставимые, а по неким дилеммам и огромные по сопоставлению с оптикой, способности проникания в глубины Вселенной.

Перспективы радиоастрономических исследовательских работ

прогресс радиоастрономических исследовательских работ определяется уровнем экспериментальной техники. Можно указать на два заслуги, которые являются основой современной радиоастрономии.

1-ое: разработка апертурного синтеза и синтезированных радиотелескопов, разработка радиоинтерферометров со сверхбольшой базой. Смысл этих систем заключается в том, что сигналы, принятые различными антеннами, определенным образом складываются. В итоге удается воссоздать картину, которую отдала бы одна большая остронаправленная антенна. И вот итог — в радиоастрономии получена разрешающая сила в десятитысячной толики угловой секунды, что на несколько порядков выше разрешения наземных оптических телескопов.

2-ое: разработка на базе ЭВМ (Электронная вычислительная машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач) многоканальных систем галлактической радиоспектроскопии, создание радиотелескопов-спектрометров. Эти инструменты дозволили изучить структуру мазерных источников, открыть в мироздании наиболее 50 разных органических молекул, в том числе сложные молекулы, состоящие наиболее чем из 10-ка атомов.

Через 50 лет, нужно считать, будут открыты (если они имеются) планетки у ближайших к нам 5-10 звезд. Быстрее всего их найдут в оптическом, инфракрасном и субмиллиметровом спектрах волн с внеатмосферных установок.

В дальнейшем покажутся межзвездные корабли-зонды для полета к одной из ближайших звезд в границах расстояний 5-10 световых лет, очевидно, к той, около которой будут обнаружены планетки. Таковой корабль будет двигаться со скоростью не наиболее 0,1 скорости света при помощи термоядерного мотора.

В радиоастрономии будут употребляться огромные галлактические системы апертурного синтеза с размерами радиотелескопов наиболее 100 метров и расстоянием меж ними до нескольких сотен тыщ км (на данный момент наибольшее расстояние меж радиотелескопами ограничено размерами Земли).

В первой трети XXI в. будет дискуссироваться неувязка ограничения производства термоядерной энергии, которая к тому времени станет доминирующей, предпримутся также суровые шаги, чтоб употреблять фоновую энергию, существующую на Земле постоянно (энергию ветра, приливов, солнечную энергию и т.п.), утилизация которой не приводит к доп нагреву планетки.

возможно, будут построены особые огромные радиотелескопы для наблюдения и поиска электромагнитных сигналов разумного (искусственного) происхождения во всем многообещающем спектре волн, проведены наблюдения сигналов от значимой части звезд Галактики, получит предстоящее развитие теория появления и эволюции инопланетных цивилизаций.

Радиоастрономия употребляет на данный момент самые чувствительные приемные устройства и самые огромные антенные системы. Радиотелескопы просочились в такие глубины вселенной, которые пока остаются недостижимыми для обыденных оптических телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед населением земли открылся радиокосмос — картина Вселенной в радиоволнах.

Как понятно, успехи в радиоастрономии основным образом определяются способностями получить высшую чувствительность и разрешающую способность. Из оптической астрономии пришло разделение инструментов на два класса: рефлекторов и рефракторов. Посреди 50-х годов велась активная дискуссия, какие системы лучше развивать в радиоастрономии, где короче и дешевле путь заслуги высочайшего разрешения и чувствительности.

Любая наука изучает определенные явления природы, используя свои способы и средства. Для радиоастрономии объектом исследования служит весь обширный Космос, все бессчетное огромное количество небесных тел. правда, это исследование несколько однобокое — оно ведется только средством радиоволн. Да и в таком “разрезе” Вселенная оказывается нескончаемо разнообразной, неистощимой для исследователя.

4. Оптические наблюдения

Людскому глазу доступна узенькая область длин волн электромагнитного диапазона излучения — от 0,39 до 0,65 мкм. Это весьма маленькая щель, через которую люди в течение 1000-летий заглядывали во Вселенную. Но сколько потрясших воображение открытий принесли эти наблюдения!

В протяжении нескольких 1000-летий астрологи ограничивались определением положений светил на небесной сфере и оценкой их блеска невооруженным глазом. сейчас в их распоряжении массивные приборы, дозволяющие улавливать практически отдельные кванты света, идущие от дальних звездных систем.

Некое время большими из астрономических телескопов были 250-сантиметровый рефлектор обсерватории Маунт Вильсон и 500-сантиметровый рефлектор Паломарской обсерватории в США (Соединённые Штаты Америки — сейчас наикрупнейшим в Европе является телескоп рефлектор с поперечником зеркала 600 см. Он установлен на .Северном Кавказе, поблизости станицы Зеленчукская. Вот некие его технические свойства: вес зеркала около 40т, фокусное расстояние — 24 м, вес инструмента совместно с монтировкой — выше 850 т. Телескоп вращается вокруг горизонтальной и вертикальной осей. комп пересчитывает координаты светила с экваториальной в горизонтальную систему координат и подаст надлежащие команды на управляющую механическую систему, крутящую инструмент вослед за сиим светилом.

До крайнего времени более всераспространенной оптической системой телескопов была система Кассегрена В таком телескопе основное зеркало имеет форму параболоида. Отразившись от него, световые лучи ворачиваются сходящимся пучком вспять, попадают на наименьшее выпуклое гиперболическое зеркало, снова изменяют направление собственного движения и, пройдя через отверстие в основном зеркале, собираются сзади него в фокальной плоскости.

несколько годов назад в США (Соединённые Штаты Америки — действие телескопы системы Ричи-Кретьена с поперечниками зеркал 400 см. В данной системе как основное, так и вспомогательное зеркала имеют гиперболическую форму. Это существенно уменьшает длину трубы телескопа, упрощает его монтировку, а поперечник поля зрения возрастает в 5-10 раз Аналогичный телескоп установлен в Канаде на горе Кобау. В Чили южноамериканские ученые устанавливают телескоп данной же системы с поперечником головного зеркала 400 см, а на так именуемой Объединенной Европейской обсерватории (там же) устанавливается телескоп с поперечником 360 см. Отметим, что стоимость 4-метрового гиганта оценивается в 10 млн. баксов.

На данный момент в различных странах строится около 8 телескопов с D>3 м и наиболее, 20 — с D>1 м. А именно, мощность современного телескопа оценивается таковой цифрой: в 6-метровый телескоп можно узреть звезды до 24m
. Световой поток от этих объектов в 6 млн. раз меньше, чем от звезд 6-й величины.

сейчас в мире насчитывается около 1000 астрономических обсерваторий и станций наблюдений за искусственными спутниками Земли. Практически 100 из их — в Рф. Своими исследовательскими работами заполучили мировое признание Пулковская астрономическая обсерватория, Крымская астрофизическая обсерватория, Бюраканская астрофизическая обсерватория, Муниципальный астрономический институт имени Штернберга (Москва) и почти все остальные.

На млрд световых лет (световой год — это, 9.460 Х 1012
км) просачивается на данный момент во Вселенную глаз наблюдающего. Самые слабенькие объекты, доступные современным телескопам, имеют приблизительно 24-ю звездную величину. Самое колоритное светило на небе (исключая солнце и Луну) — планетка Венера — в периоды большей яркости имеет звездную величину, равную -4. означает, сияние слабейшей из галактик в 150 млрд раз меньше блеска Венеры. Такой “проницающий взор” оптической астрономии.

5. Остальные способы наблюдений

Обо всем, что происходит вокруг нас, о дальних звездных и галактических мирах говорят нам световые лучи. Но в наше время зрительные наблюдения небесных светил проводятся весьма изредка. Наиболее действенными оказались фотографические и фотоэлектрические способы наблюдений. способности фотографического способа вправду сказочные: ведь при продолжительном фотографировании количество квантов, поглощенных фотоэмульсией, увеличивается. А именно, с помощью 6-метрового телескопа можно получить изображения звезд до 20m
при экспозиции всего 10 минут. К тому же на одной пластинке фиксируются изображения почти всех тыщ объектов, любой из которых в свое время может стать кое-чем увлекательным.

В крайние годы все больше употребляется фотоэлектрический способ pегистрации слабеньких световых потоков. В этом случае пучок света направляется не на фотопластинку, а на фотокатод (железную пластинку, вмонтированную в стеклянный баллон). Для астрономических наблюдений сейчас употребляются весьма чувствительные фотоумножители, способные регистрировать весьма слабенькие световые потоки. Так, современные фотоумножители, установленные на 5 метровом телескопе, регистрируют резвые конфигурации яркости объектов до 24-й видимой величины.

большой выигрыш во времени фотографирования слабеньких объектов дают электронно-оптические преобразователи (ЭОП). Весьма многообещающим оказался телевизионный способ.

Огромное нужно учесть температуру и давление в поверхностных слоях звезд, которые также получают из спектров. Совершенно спектрографические наблюдения дают более полную информацию о критериях, господствующих в звездных атмосферах.

Заключение

2000 лет тому вспять расстояние Земли от Солнца, согласно Аристарху Самосскому, составляло около 361 радиуса Земли, т.е. около 2.300.000 км. лет тому вспять “измерялись” величиной в 20.000.000 км.

С помощью современных телескопов астрологи наблюдают объекты, находящиеся на расстоянии около 10 миллиардов. световых лет, что составляет 9,5-1022
км. Таковым образом, за упомянутый просвет времени масштабы мира “выросли” в 5-1015
раз.

Согласно византийским христианским богословам (середина IV столетия н.э.) мир был сотворен 5508 лет до н.э., т.е. наименее чем 7,5 тыс. лет тому вспять.

Современная астрономия отдала подтверждения того, что уже около 10 миллиардов. лет тому вспять доступная для астрономических наблюдений Вселенная была в виде огромной системы галактик. Масштабы во времени “выросли” в 13 млн. раз.

Но основное, естественно, не в цифровом росте пространственных и временных масштабов, хотя и от их захватывает дыхание. Основное в том, что человек, в конце концов, вышел на широкий путь осознания реальных законов мироздания.

Перечень литературы

Шкловский И.С.. Вселенная, жизнь, разум. М.: “Наука” 1980 г.

Бакулин К.М. Курс общей астрономии. М. 1987 г.

Климишин И. А.. Астрономия вчера и сейчас. Киев. 1977 г.

]]>