Астрономия лекция 1_a566c4963ef5cab179695d6bbf1ecc43. Лекция 1 Предмет астрономии. Звездное небо
 Скачать 132.42 Kb.
|
|
Лекция 1 «Предмет астрономии. Звездное небо» Предмет астрономии, объекты изучения. Астрономия - наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Объекты изучения: звёзды, планеты, кометы, метеоры, туманности, галактики, материя, находящаяся в межзвёздном пространстве. Изучение происходит в разных диапазонах электромагнитных волн, оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском, и т.д. Астрономия имеет три основные задачи: - Изучение видимых и действительных положений и движения небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы. - Изучение физического строения небесных тел, т.е. химического состава и физических условий на поверхности и в недрах небесных тел. - Исследование происхождения и развития, предсказание дальнейших судеб отдельных небесных тел и их систем. Особенности астрономии: 1. Наблюдение – основной источник информации в астрономии. 2. Продолжительность изучаемых явлений в астрономии (от сотен до миллионов лет) 3. Необходимо указать положение небесных тел в пространстве. Астрономия очень взаимосвязана с математикой, физикой, химией, философией, биологией. Нынешний вид астрономия приобрела лишь в 19 - 20 -х веках. До этого она неразрывно включала в себя ряд других отраслей знания и была теснее связана с философией и теологией. Разделы астрономии. Множество объектов и методов астрономии приводит к многочисленности разделов и отдельных направлений в астрономии. По характеру используемой информации выделяются три основных раздела: - астрометрия, - небесная механика, - астрофизика. Астрометрия - изучает положение небесных тел и вращение Земли, опираясь на теоретические и практические методы измерений углов на небе, для чего организуются позиционные наблюдения небесных светил. Важнейшие цели астрометрии: - установление систем небесных координат, - получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности вращения Земли. Небесная механика - изучает движение небесных тел под действием тяготения, разрабатывает методы определения их траекторий на основании наблюдаемых положений на небе, позволяет рассчитать таблицы их координат на дальнейшее время (эфемериды), изучает взаимное влияние тел на их движение, рассматривает движение и устойчивость систем небесных и искусственных тел. Астрофизика - изучает происхождение (космогония), строение, хим. состав, физические свойства и эволюцию отдельных небесных тел и систем вплоть до всей Вселенной в целом (космология). Для проведения наблюдений во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения – астрономические обсерватории. Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты. Телескопы Основным прибором, который используется в астрономии для наблюдения небесных тел, приема и анализа приходящего от них излучения, является телескоп. Слово это происходит от двух греческих слов: tele — далеко и skopeo — смотрю. Телескоп применяют, во-первых, для того, чтобы собрать как можно больше света, идущего от исследуемого объекта, а во-вторых, чтобы обеспечить возможность изучать его мелкие детали, недоступные невооруженному глазу. Чем более слабые объекты дает возможность увидеть телескоп, тем больше его проницающая сила. Возможность различать мелкие детали характеризует разрешающую способность телескопа. Обе эти характеристики телескопа зависят от диаметра его объектива. Количество света, собираемого объективом, возрастает пропорционально его площади (квадрату диаметра). Диаметр зрачка человеческого глаза даже в полной темноте не превышает 8 мм. Объектив телескопа может превышать по диаметру зрачок глаза в десятки и сотни раз. Это позволяет с помощью телескопа обнаружить звезды и другие объекты, которые в 100 млн раз слабее объектов, видимых невооруженным глазом. Чем меньше размер изображения светящейся точки (звезды), которое дает объектив телескопа, тем лучше его разрешающая способность. Если расстояние между изображениями двух звезд меньше размера самого изображения, то они сливаются в одно. Минимальный размер изображения звезды (в секундах дуги) можно рассчитать по формуле: где λ — длина световой волны, a D — диаметр объектива. У школьного телескопа, диаметр объектива которого составляет 60 мм, теоретическая разрешающая способность будет равна примерно 2". Напомним, что это превышает разрешающую способность невооруженного глаза (2') в 60 раз. Реальная разрешающая способность телескопа будет меньше, поскольку на качество изображения существенно влияет состояние атмосферы, движение воздуха. Если в качестве объектива телескопа используется линза, то он называется рефрактор (от латинского слова refracto — преломляю), а если вогнутое зеркало, — то рефлектор (reflecto — отражаю). Преимущества рефрактора 1. Труба рефрактора закрыта с обеих сторон – объективом и окуляром. Это значит, что внутрь не попадет пыль, влага и т.п, то есть уход за трубой минимальный. Кроме того, в закрытой трубе не возникают потоки воздуха, портящие изображение. 2. Конструкция рефрактора прочнее, центрирование объектива и окуляра не нарушается со временем, поэтому его удобно брать с собой при поездках. 3. Объектив рефрактора – линза, поэтому он всегда готов к работе. Достал телескоп, установил, и все – дел на пару минут. 4. Объектив рефрактора не требует со временем никакого ухода, кроме очистки. Стекло не теряет своих свойств со временем, поэтому рефрактор и через несколько лет даст такую же по качеству картинку, как и новый. 5. У рефрактора нет дополнительных деталей на пути света, которые вносят дифракционные искажения и снижают яркость изображения. Недостатки рефрактора 1. Так как в рефракторе свет преломляется, то неизбежно возникает такое явление, как хроматическая аберрация – цветная кайма вокруг наблюдаемых объектов. Для борьбы с этим явлением используются сложные многолинзовые конструкции объективов, которые и стоят дороже. 2. Малейшие дефекты стекла или неоднородность его структуры могут вызвать заметное снижение качества изображения. 3. Так как свет проходит через линзу, то фиолетовая и ультрафиолетовая часть спектра просто поглощается стеклом, и тем больше, чем линза больше и толще. 4. В рефракторе потеря света возникает не только из-за прохождения его через многочисленные линзы, но и из-за его отражения на их поверхностях. 5. 80-90 мм рефрактор – это уже немаленький инструмент, а большие диаметры требуют стационарного размещения. Преимущества рефлектора 1. Рефлектор полностью лишен главного недостатка рефрактора – хроматической аберрации, а значит – дает ясную и четкую картинку, без всяких цветных артефактов. 2. Дефекты стекла зеркала не имеют никакого значения – свет отражается, а не преломляется. Зеркала можно делать даже из металла. 3. Никакого поглощения ультрафиолетовой и фиолетовой части спектра в рефлекторе не происходит. 4. Рефлектор может иметь очень большое относительное отверстие – 1:3, что просто недостижимо для рефрактора. 5. Рефлектор может иметь довольно большой диаметр зеркала, и при этом быть довольно компактным. 6. Рефлектор стоит гораздо дешевле аналогичного по характеристикам рефрактора. Недостатки рефлектора 1. Зеркало требует более бережного обращения и периодической юстировки. 2. Отражающее покрытие на зеркале со временем тускнеет и его нужно обновлять. 3. Зеркало подвержено температурным деформациям, искажающим изображение. 4. Открытая труба рефлектора Ньютона и подобных систем не защищает оптику от попадания пыли, а также в ней могут создаваться тепловые воздушные потоки, способные сильно испортить изображение. 5. Рефлектор – более хрупкий и тонкий прибор, поэтому брать его в поездки проблематично и нежелательно. Астрографы – телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов. Основные преимущества астрографа: 1. Документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию. 2. Моментальность – способность регистрировать кратковременные явления. 3. Панорамность – способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение. 4. Интегральность – способность накапливать свет от слабых источников. 5. Детальность получаемого изображения. Созвездия, их число и история возникновения. Звёзды были объединены в группы с целью ориентировки. Эти группы называются созвездия. Созвездия носят различные названия, полученные в разное время, от глубокой древности до 18 века. Все зодиакальные созвездия были названы очень давно и затруднительно сказать какими народами. Скорее всего египтянами и халдеями. А может быть народом, жившим раньше их. Большинство ярких созвездий Северного неба названы в честь древнегреческих героев или мифических персонажей eщё древними народами. Созвездия менее яркие названы европейскими астрономами в 16 - 18 веках. Все невидимые в Европе созвездия Южного полушария названы в эпоху Великих географических открытий. Клавдий Птолемей приводит в своём списке 48 созвездий. Звёздный каталог Птолемея содержит 1026 звёзд. Невооружённым глазом на небе в Северном полушарии видно около 5000 звёзд. В телескоп от 1-й до 14 -й величин видно около 77 млн. звёзд. Созвездиями называются определённые участки звездного неба, разделенные между собой строго установленными границами. Окончательное число и границы созвездий определены на астрономическом съезде, который проходил в 1922 году. всё небо было условно разделено на 88 частей. Видимые на небе невооруженным глазом звезды астрономы еще до нашей эры разделили на шесть величин. Самые яркие (их на небе менее 20) стали считать звездами первой величины. Чем слабее звезда, тем больше число, обозначающее ее звездную величину. Наиболее слабые, едва различимые невооруженным глазом — это звезды шестой величины. В каждом созвездии звезды обозначаются буквами греческого алфавита (приложение II), как правило, в порядке убывания их яркости. Наиболее яркая в этом созвездии звезда обозначается буквой α, вторая по яркости β и т. д. Кроме того, примерно 300 звезд получили собственные имена арабского и греческого происхождения. Когда ученые стали располагать приборами для измерения величины потока света, приходящего от звезд, оказалось, что от звезды первой величины света приходит в 2,5 раза больше, чем от звезды второй величины, от звезды второй величины в 2,5 раза больше, чем от звезды третьей величины, и т. д. Несколько звезд были отнесены к звездам нулевой величины, потому что от них света приходит в 2,5 раза больше, чем от звезд первой величины. А самая яркая звезда всего неба — Сириус (а Большого Пса) получила даже отрицательную звездную величину -1,5. С изобретением телескопа ученые получили возможность увидеть более слабые звезды, от которых приходит света гораздо меньше, чем от звезд шестой величины. Шкала звездных величин все дальше и дальше уходит в сторону их возрастания по мере того, как увеличиваются возможности телескопов. Так, например, хаббловский космический телескоп позволил получить изображение предельно слабых объектов — до тридцатой звездной величины. |