Observaciones astronómicas en la tierra o en el espacio. Estructura y escalas del Universo. Observaciones de eclipses lunares

La astronomía es una de las ciencias más antiguas. Desde tiempos inmemoriales, la gente ha seguido el movimiento de las estrellas en el cielo. Las observaciones astronómicas de esa época ayudaron a navegar el terreno, y también fueron necesarias para la construcción de sistemas filosóficos y religiosos. Mucho ha cambiado desde entonces. La astronomía finalmente se liberó de la astrología, acumuló amplios conocimientos y poder técnico. Sin embargo, las observaciones astronómicas realizadas en la Tierra o en el espacio siguen siendo uno de los principales métodos de obtención de datos en esta ciencia. Los métodos de recopilación de información han cambiado, pero la esencia de la metodología se ha mantenido sin cambios.

¿Qué son las observaciones astronómicas?

Hay evidencia que sugiere que las personas poseían conocimientos elementales sobre el movimiento de la Luna y el Sol incluso en la era prehistórica. Los trabajos de Hipparchus y Ptolomeo atestiguan que el conocimiento sobre las luminarias también fue demandado en la Antigüedad, y se les prestó mucha atención. Durante ese tiempo y durante un largo período después, las observaciones astronómicas fueron el estudio del cielo nocturno y la fijación de lo que se veía en un papel, o más simplemente, un boceto.

Hasta el Renacimiento, solo los instrumentos más simples eran ayudantes de los científicos en esta materia. Una cantidad significativa de datos estuvo disponible después de la invención del telescopio. A medida que mejoraba, aumentaba la precisión de la información recibida. Sin embargo, sea cual sea el nivel de progreso tecnológico, las observaciones astronómicas son la principal forma de recopilar información sobre los objetos celestes. Curiosamente, esta es también una de las áreas de la actividad científica en la que los métodos utilizados en la era anterior al progreso científico, es decir, la observación a simple vista o con la ayuda del equipo más simple, no han perdido relevancia.

Clasificación

Hoy en día, las observaciones astronómicas son una categoría bastante amplia de actividades. Se pueden clasificar según varios criterios:

• calificaciones de los participantes;
• la naturaleza de los datos registrados;
• ubicación.

En el primer caso, se distinguen las observaciones de profesionales y aficionados. Los datos obtenidos en este caso suelen ser el registro de luz visible u otra radiación electromagnética, incluidos los infrarrojos y ultravioleta. En este caso, la información se puede obtener en algunos casos solo de la superficie de nuestro planeta o solo del espacio fuera de la atmósfera: según la tercera característica, se distinguen las observaciones astronómicas realizadas en la Tierra o en el espacio.

astronomía aficionada

La belleza de la ciencia de las estrellas y otros cuerpos celestes es que es una de las pocas que literalmente necesita admiradores activos e incansables entre los no profesionales. Una gran cantidad de objetos dignos de atención constante, hay una pequeña cantidad de científicos ocupados con los problemas más complejos. Por lo tanto, las observaciones astronómicas del resto del espacio cercano recaen sobre los hombros de los aficionados.

La contribución de las personas que consideran la astronomía su afición a esta ciencia es bastante tangible. Hasta mediados de la última década del siglo pasado, más de la mitad de los cometas fueron descubiertos por aficionados. Sus áreas de interés también suelen incluir estrellas variables, observación de novas, seguimiento de la cobertura de cuerpos celestes por asteroides. Esta última es hoy la obra más prometedora y demandada. En cuanto a las Nuevas y Supernovas, por regla general, los astrónomos aficionados son los primeros en notarlas.

Opciones para observaciones no profesionales

La astronomía amateur se puede dividir en ramas estrechamente relacionadas:

• Astronomía visual. Esto incluye observaciones astronómicas con binoculares, un telescopio oa simple vista. El objetivo principal de tales actividades, por regla general, es disfrutar de la oportunidad de observar el movimiento de las estrellas, así como del proceso en sí. Una rama interesante de esta dirección es la astronomía de "acera": algunos aficionados sacan sus telescopios a la calle e invitan a todos a admirar las estrellas, los planetas y la Luna.
• Astrofotografía. El propósito de esta dirección es obtener imágenes fotográficas de los cuerpos celestes y sus elementos.
• Edificio del telescopio. A veces, los instrumentos ópticos necesarios, los telescopios y los accesorios para ellos están hechos por aficionados casi desde cero. En la mayoría de los casos, sin embargo, la construcción de telescopios consiste en complementar el equipo existente con nuevos componentes.
• Investigar. Algunos astrónomos aficionados buscan, además del placer estético, conseguir algo más material. Se dedican al estudio de asteroides, variables, nuevas y supernovas, cometas y lluvias de meteoros. Periódicamente, en el proceso de constantes y minuciosas observaciones, se hacen descubrimientos. Es esta actividad de los astrónomos aficionados la que hace la mayor contribución a la ciencia.

actividades de los profesionales

Los astrónomos especialistas de todo el mundo tienen equipos más sofisticados que los aficionados. Las tareas a las que se enfrentan requieren una alta precisión en la recopilación de información, un aparato matemático que funcione bien para la interpretación y la previsión. Como regla general, los objetos y fenómenos bastante complejos, a menudo distantes, se encuentran en el centro del trabajo de los profesionales. A menudo, el estudio de las extensiones del espacio permite arrojar luz sobre ciertas leyes del universo, aclarar, complementar o refutar construcciones teóricas sobre su origen, estructura y futuro.

Clasificación por tipo de información

Las observaciones en astronomía, como ya se mencionó, pueden estar asociadas con la fijación de varias radiaciones. Sobre esta base, se distinguen las siguientes direcciones:

• la astronomía óptica estudia la radiación en el rango visible;
• astronomía infrarroja;
• astronomía ultravioleta;
• astronomía radial;
• astronomía de rayos X;
• astronomía gamma.

Además, se destacan las direcciones de esta ciencia y las observaciones correspondientes que no están relacionadas con la radiación electromagnética. Esto incluye neutrinos, estudio de la radiación de neutrinos de fuentes extraterrestres, ondas gravitacionales y astronomía planetaria.

desde la superficie

Algunos de los fenómenos estudiados en astronomía están disponibles para la investigación en laboratorios terrestres. Las observaciones astronómicas en la Tierra están asociadas con el estudio de las trayectorias del movimiento de los cuerpos celestes, la medición de la distancia en el espacio a las estrellas, la fijación de ciertos tipos de radiación y ondas de radio, etc. Hasta el comienzo de la era de la astronáutica, los astrónomos solo podían contentarse con la información obtenida en las condiciones de nuestro planeta. Y esto fue suficiente para construir una teoría del origen y desarrollo del Universo, para descubrir muchos patrones que existen en el espacio.

Muy por encima de la tierra

Con el lanzamiento del primer satélite comenzó una nueva era en la astronomía. Los datos recopilados por la nave espacial son invaluables. Contribuyeron a profundizar la comprensión de los científicos sobre los misterios del Universo.

Las observaciones astronómicas en el espacio permiten detectar todo tipo de radiación, desde la luz visible hasta los rayos gamma y X. La mayoría de ellos no están disponibles para la investigación desde la Tierra, porque la atmósfera del planeta los absorbe y no les permite salir a la superficie. Un ejemplo de descubrimientos que solo fueron posibles después del comienzo de la era espacial son los púlsares de rayos X.

Mineros de información

Las observaciones astronómicas en el espacio se llevan a cabo utilizando varios equipos instalados en naves espaciales y satélites en órbita. Muchos estudios de esta naturaleza se están realizando en la Estación Espacial Internacional. La contribución de los telescopios ópticos lanzados varias veces en el último siglo es invaluable. Entre ellos destaca el famoso Hubble. Para el profano, es principalmente una fuente de imágenes fotográficas asombrosamente hermosas del espacio profundo. Sin embargo, esto no es todo lo que "puede hacer". Con su ayuda, se obtuvo una gran cantidad de información sobre la estructura de muchos objetos, los patrones de su "comportamiento". Hubble y otros telescopios son una fuente invaluable de datos necesarios para la astronomía teórica, trabajando en los problemas del desarrollo del universo.

Las observaciones astronómicas, tanto terrestres como espaciales, son las únicas para la ciencia de los cuerpos y fenómenos celestes. Sin ellos, los científicos solo podrían desarrollar varias teorías sin poder compararlas con la realidad.

Entre los métodos de la astronomía, por lo demás los métodos de investigación astronómica, se pueden distinguir tres grupos principales:

• observación,
• medición,
• experimento espacial.

Echemos un vistazo a estos métodos.

Observaciones astronómicas

Observación 1

Las observaciones astronómicas son la principal forma de estudiar los cuerpos celestes y los eventos. Es con su ayuda que se registra lo que sucede en el espacio cercano y lejano. Las observaciones astronómicas son la principal fuente de conocimiento obtenido experimentalmente

Las observaciones astronómicas y el procesamiento de sus datos, por regla general, se llevan a cabo en instituciones de investigación especializadas (observatorios astronómicos).

El primer observatorio ruso se construyó en Pulkovo, cerca de San Petersburgo. La compilación de catálogos de estrellas de estrellas con la más alta precisión es el mérito del Observatorio Pulkovo. Podemos decir que en la segunda mitad del siglo XIX, entre bastidores, se le otorgó el título de "capital astronómica del mundo", y en 1884 Pulkovo reclamó el meridiano cero (ganó Greenwich).

Los observatorios modernos están equipados con instrumentos de observación (telescopios), equipos de análisis y recepción de luz, varios dispositivos auxiliares, computadoras de alto rendimiento, etc.

Detengámonos en las características de las observaciones astronómicas:

• Característica #1. Las observaciones son muy inertes, por lo que, por regla general, requieren períodos de tiempo bastante largos. La influencia activa en los objetos espaciales, con raras excepciones proporcionadas por la astronáutica tripulada y no tripulada, es difícil. Básicamente, muchos fenómenos, por ejemplo, la transformación del ángulo de inclinación del eje de la Tierra al plano orbital, solo pueden registrarse mediante observaciones durante varios miles de años. En consecuencia, la herencia astronómica de Babilonia y China de hace mil años, a pesar de algunas inconsistencias con los requisitos modernos, sigue siendo relevante.
• Característica #2. El proceso de observación, por regla general, se lleva a cabo desde la superficie de la tierra, al mismo tiempo que la tierra realiza un movimiento complejo, por lo que el observador terrestre ve solo una cierta parte del cielo estrellado.
• Característica número 3. Las mediciones angulares realizadas sobre la base de las observaciones son la base para los cálculos que determinan las dimensiones lineales de los objetos y las distancias a ellos. Y dado que los tamaños angulares de las estrellas y los planetas, medidos mediante la óptica, no dependen de la distancia a ellos, los cálculos pueden ser bastante inexactos.

Observación 2

El instrumento principal de las observaciones astronómicas es un telescopio óptico.

Un telescopio óptico tiene un principio de funcionamiento determinado por su tipo. Pero independientemente del tipo, su principal objetivo y tarea es recolectar la máxima cantidad de luz emitida por los objetos luminosos (estrellas, planetas, cometas, etc.) para crear sus imágenes.

Tipos de telescopios ópticos:

• refractores (lente),
• reflectores (espejo),
• así como lentes de espejo.

En un telescopio refractor (lente), la imagen se logra mediante la refracción de la luz en la lente del objetivo. La desventaja de los refractores es un error resultante de la borrosidad de la imagen.

Una característica de los reflectores es su uso en astrofísica. En ellos, lo principal no es cómo se refracta la luz, sino cómo se refleja. Son más perfectos que las lentes y más precisos.

Los telescopios de lentes de espejo combinan las funciones de refractores y reflectores.

Figura 1. Pequeño telescopio óptico. Author24 - intercambio en línea de trabajos de estudiantes

Medidas astronómicas

Dado que las mediciones en la investigación astronómica se llevan a cabo utilizando varios instrumentos e instrumentos, los revisaremos brevemente.

Observación 3

Los principales instrumentos de medición astronómica son las máquinas de medición por coordenadas.

Estas máquinas miden una o dos coordenadas rectangulares a partir de una imagen fotográfica o diagrama de espectro. Las máquinas de medición por coordenadas están equipadas con una mesa en la que se colocan fotografías y un microscopio con funciones de medición que se utiliza para apuntar a un cuerpo luminoso o su espectro. Los dispositivos modernos pueden tener una precisión de lectura de hasta 1 micra.

Pueden ocurrir errores durante el proceso de medición:

• el instrumento mismo
• operador (factor humano),
• arbitrario.

Los errores del instrumento surgen de su imperfección, por lo tanto, su precisión debe verificarse de antemano. En particular, están sujetos a verificación: escalas, tornillos micrométricos, guías en la mesa de objetos y el microscopio de medición, micrómetros de referencia.

Los errores asociados al factor humano y la aleatoriedad son detenidos por la multiplicidad de medidas.

En las mediciones astronómicas, existe una introducción generalizada de instrumentos de medición automáticos y semiautomáticos.

Los dispositivos automáticos funcionan un orden de magnitud más rápido que los convencionales y tienen la mitad del error cuadrático medio.

experimento espacial

Definición 1

Un experimento espacial es un conjunto de interacciones y observaciones interconectadas que permiten obtener la información necesaria sobre el cuerpo celeste o fenómeno estudiado, realizado en un vuelo espacial (tripulado o no tripulado) con el fin de confirmar teorías, hipótesis, así como mejorar diversas tecnologías que pueden contribuir al desarrollo del conocimiento científico.

Las principales tendencias de los experimentos en el espacio:

1. El estudio del curso de los procesos físicos y químicos y el comportamiento de los materiales en el espacio exterior.
2. El estudio de las propiedades y el comportamiento de los cuerpos celestes.
3. La influencia del espacio en el hombre.
4. Confirmación de teorías de biología espacial y biotecnología.
5. Modos de exploración espacial.

Aquí es apropiado dar ejemplos de experimentos realizados en la ISS por cosmonautas rusos.

Experimento de Crecimiento Vegetal (Veg-01).

El objetivo del experimento es estudiar el comportamiento de las plantas en condiciones orbitales.

Experimento "Cristal de plasma"- estudio de cristales de plasma-polvo y sustancias líquidas bajo parámetros de microgravedad.

Se llevaron a cabo cuatro etapas:

1. Se estudió la estructura de polvo de plasma en un plasma de descarga de gas en una descarga capacitiva de alta frecuencia.
2. La estructura de polvo de plasma en un plasma se estudió en una descarga luminiscente con corriente continua.
3. Se investigó cómo el espectro ultravioleta de la radiación cósmica afecta a las macropartículas, que pueden cargarse de fotoemisión.
4. Las estructuras de polvo de plasma se estudiaron en espacios abiertos bajo la acción de la radiación ionizante y ultravioleta solar.

Figura 2. Experimento "Cristal de Plasma". Author24 - intercambio en línea de trabajos de estudiantes

En total, los cosmonautas rusos llevaron a cabo más de 100 experimentos espaciales en la ISS.

La principal forma de estudiar los objetos y fenómenos celestes. Las observaciones se pueden realizar a simple vista o con la ayuda de instrumentos ópticos: telescopios equipados con varios receptores de radiación (espectrógrafos, fotómetros, etc.), astrógrafos, instrumentos especiales (en particular, binoculares). Los propósitos de las observaciones son muy diversos. Las mediciones precisas de las posiciones de estrellas, planetas y otros cuerpos celestes proporcionan material para determinar sus distancias (ver Parallax), los movimientos propios de las estrellas y estudiar las leyes de movimiento de los planetas y cometas. Los resultados de las medidas del brillo visible de las luminarias (visualmente o con la ayuda de astrofotómetros) permiten estimar las distancias a estrellas, cúmulos estelares, galaxias, estudiar los procesos que ocurren en estrellas variables, etc. Los estudios de los espectros de los cuerpos celestes con la ayuda de instrumentos espectrales permiten medir la temperatura de las luminarias, las velocidades radiales y proporcionan un material invaluable para un estudio profundo de la física de las estrellas y otros objetos.

Pero los resultados de las observaciones astronómicas tienen importancia científica solo cuando se cumplen incondicionalmente las disposiciones de las instrucciones que determinan el procedimiento para el observador, los requisitos para los instrumentos, el lugar de observación y la forma de registro de los datos de observación.

Los métodos de observación disponibles para los jóvenes astrónomos incluyen observación visual sin instrumentos, telescópica visual, fotográfica y fotoeléctrica de objetos y fenómenos celestes. Dependiendo de la base instrumental, la ubicación de los puntos de observación (ciudad, pueblo, aldea), las condiciones climáticas y los intereses de un aficionado, se puede elegir cualquiera (o varios) de los temas propuestos para las observaciones.

Observaciones de la actividad solar. Al observar la actividad solar, las manchas solares se dibujan diariamente y sus coordenadas se determinan utilizando una cuadrícula goniométrica preparada previamente. Lo mejor es hacer observaciones utilizando un telescopio refractor escolar grande o un telescopio casero en un trípode paraláctico (ver Telescopio casero). Siempre debes recordar que nunca debes mirar al Sol sin un filtro oscuro (protector). Es conveniente observar el Sol proyectando su imagen en una pantalla especialmente adaptada al telescopio. En una plantilla de papel, delinee los contornos de grupos de manchas y manchas individuales, marque los poros. Luego se calculan sus coordenadas, se cuenta el número de manchas solares en grupos y, en el momento de las observaciones, se muestra el índice de actividad solar, el número de Wolf. El observador también estudia todos los cambios que ocurren dentro de un grupo de puntos, tratando de transmitir su forma, tamaño y posición relativa de los detalles con la mayor precisión posible. El Sol también se puede observar fotográficamente con el uso de óptica adicional en el telescopio, lo que aumenta la distancia focal equivalente del instrumento y, por lo tanto, permite fotografiar formaciones individuales más grandes en su superficie. Las placas y películas para fotografiar el Sol deben tener la menor sensibilidad posible.

Observaciones de Júpiter y sus satélites. Cuando se observan planetas, en particular Júpiter, se utiliza un telescopio con una lente o un espejo de al menos 150 mm de diámetro. El observador esboza cuidadosamente los detalles de las bandas de Júpiter y las propias bandas y determina sus coordenadas. Al hacer observaciones durante varias noches, se puede estudiar el patrón de cambios en la capa de nubes del planeta. Es interesante observar en el disco de Júpiter la Mancha Roja, cuya naturaleza física aún no ha sido completamente estudiada. El observador dibuja la posición de la Mancha Roja en el disco del planeta, determina sus coordenadas, da descripciones del color, el brillo de la mancha, registra las características observadas en la capa de nubes que la rodea.

Para observar las lunas de Júpiter se utiliza un telescopio refractor escolar. El observador determina la posición exacta de los satélites en relación con el borde del disco del planeta utilizando un micrómetro ocular. Además, es de interés observar fenómenos en un sistema de satélites y registrar los momentos de estos fenómenos. Estos incluyen el eclipse de los satélites, la entrada y salida del disco del planeta, el paso del satélite entre el Sol y el planeta, entre la Tierra y el planeta.

Búsqueda de cometas y sus observaciones. Las búsquedas de cometas se llevan a cabo utilizando instrumentos ópticos de alta apertura con un gran campo de visión (3-5 °). Para este propósito se pueden usar binoculares de campo, tubo astronómico AT-1, binoculares TZK, BMT-110, así como detectores de cometas.

El observador examina sistemáticamente la parte occidental del cielo después de la puesta del sol, las regiones norte y cenital del cielo durante la noche y la parte oriental antes del amanecer. El observador debe conocer muy bien la ubicación en el cielo de los objetos nebulosos estacionarios: nebulosas gaseosas, galaxias, cúmulos de estrellas, que en apariencia se asemejan a un cometa con un brillo tenue. En este caso, contará con la asistencia de atlas del cielo estrellado, en particular, el "Atlas de estrellas educativo" de A. D. Marlensky y el "Atlas de estrellas" de A. A. Mikhailov. Sobre la aparición de un nuevo cometa, se envía inmediatamente un telegrama al Instituto Astronómico que lleva el nombre de PK Sternberg en Moscú. Es necesario informar la hora de detección del cometa, sus coordenadas aproximadas, el nombre y apellido del observador, su dirección postal.

El observador debe dibujar la posición del cometa entre las estrellas, estudiar la estructura visible de la cabeza y la cola del cometa (si las hay) y determinar su brillo. Fotografiar la región del cielo donde se encuentra el cometa permite determinar sus coordenadas con mayor precisión que al dibujar y, en consecuencia, calcular la órbita del cometa con mayor precisión. Al fotografiar un cometa, el telescopio debe estar equipado con un mecanismo de reloj que lo lleve detrás de las estrellas que se mueven debido a la aparente rotación del cielo.

Observaciones de nubes noctilucentes. Las nubes noctilucentes son el fenómeno de la naturaleza más interesante, pero aún poco estudiado. En la URSS se observan en verano al norte de los 50° de latitud. Se pueden ver contra el fondo del segmento crepuscular, cuando el ángulo de inmersión del Sol bajo el horizonte es de 6 a 12°. En este momento, los rayos del sol iluminan solo las capas superiores de la atmósfera, donde se forman nubes noctilucentes a una altitud de 70-90 km. A diferencia de las nubes ordinarias, que parecen oscuras al anochecer, las nubes noctilucentes brillan. Se observan en el lado norte del cielo, no muy por encima del horizonte.

El observador examina cada noche el segmento crepuscular a intervalos de 15 minutos y, en caso de aparición de nubes noctilucentes, evalúa su brillo, registra los cambios de forma y, utilizando un teodolito u otro instrumento goniométrico, mide la longitud del campo nuboso en altura y acimut. Además, es recomendable fotografiar nubes noctilucentes. Si la apertura del objetivo es 1:2 y la sensibilidad de la película es de 130-180 unidades según GOST, se pueden obtener buenas imágenes con una exposición de 1-2 s. La imagen debe mostrar la parte principal del campo de nubes y siluetas de edificios o árboles.

El propósito de patrullar el segmento crepuscular y observar las nubes noctilucentes es determinar la frecuencia de ocurrencia de las nubes, las formas predominantes, la dinámica del campo de nubes noctilucentes, así como las formaciones individuales dentro del campo de nubes.

Observaciones de meteoros. Las tareas de las observaciones visuales son contar meteoros y determinar los radiantes de meteoros. En el primer caso, los observadores se ubican bajo un marco circular que limita el campo de visión a 60° y registran solo aquellos meteoros que aparecen dentro del marco. El registro de observación registra el número de serie del meteoro, el momento del paso con una precisión de un segundo, la magnitud, la velocidad angular, la dirección del meteoro y su posición relativa al marco. Estas observaciones permiten estudiar la densidad de las lluvias de meteoros y la distribución del brillo de los meteoros.

Al determinar los radiantes de los meteoros, el observador marca cuidadosamente cada meteoro observado en una copia del mapa del cielo estrellado y anota el número de serie del meteoro, el momento de paso, la magnitud, la longitud del meteorito en grados, la velocidad angular y el color. Los meteoros débiles se observan con la ayuda de lentes de campo, tubos AT-1, binoculares TZK. Las observaciones bajo este programa hacen posible estudiar la distribución de pequeños radiantes en la esfera celeste, determinar la posición y el desplazamiento de los pequeños radiantes estudiados y conducir al descubrimiento de nuevos radiantes.

Observaciones de estrellas variables. Los principales instrumentos para la observación de estrellas variables: binoculares de campo, tubos astronómicos AT-1, binoculares TZK, BMT-110, detectores de cometas que proporcionan un amplio campo de visión. Las observaciones de estrellas variables permiten estudiar las leyes de cambio en su brillo, especificar los períodos y amplitudes de cambio en el brillo, determinar su tipo, etc.

Inicialmente, se observan estrellas variables: las cefeidas, que tienen fluctuaciones de brillo regulares con una amplitud suficientemente grande, y solo después de eso, se debe proceder a las observaciones de estrellas variables semirregulares e irregulares, estrellas con una amplitud de brillo pequeña, así como a investigar estrellas. sospechosas de variabilidad, y patrullan estrellas fulgurantes.

Con la ayuda de cámaras, puede fotografiar el cielo estrellado para observar estrellas variables a largo plazo y buscar nuevas estrellas variables.

Observaciones de eclipses solares

El programa de observaciones de aficionados de un eclipse solar total puede incluir: registro visual de los momentos de contacto entre el borde del disco de la Luna y el borde del disco del Sol (cuatro contactos); bocetos de la apariencia de la corona solar: su forma, estructura, tamaño, color; observaciones telescópicas de fenómenos cuando el borde del disco lunar cubre manchas solares y erupciones; observaciones meteorológicas: registro del curso de temperatura, presión, humedad del aire, cambios de dirección y fuerza del viento; observar el comportamiento de animales y pájaros; fotografiar fases parciales del eclipse a través de un telescopio con una distancia focal de 60 cm o más; fotografiar la corona solar usando una cámara con una lente que tenga una distancia focal de 20-30 cm; fotografiar el llamado rosario de Bailey, que aparece antes del estallido de la corona solar; registro de cambios en el brillo del cielo a medida que aumenta la fase del eclipse con un fotómetro casero.

Observaciones de eclipses lunares

Al igual que los eclipses solares, los eclipses lunares ocurren relativamente raramente y, al mismo tiempo, cada eclipse se caracteriza por sus propias características. Las observaciones de los eclipses lunares permiten afinar la órbita de la luna y proporcionar información sobre las capas superiores de la atmósfera terrestre. Un programa de observación de eclipses lunares puede constar de los siguientes elementos: determinación del brillo de las partes sombreadas del disco lunar a partir de la visibilidad de los detalles de la superficie lunar cuando se observa a través de binoculares reconocidos 6x o un telescopio con bajo aumento; estimaciones visuales del brillo de la Luna y su color tanto a simple vista como con binoculares (telescopio); observaciones a través de un telescopio con un diámetro de lente de al menos 10 cm con un aumento de 90x durante el eclipse de los cráteres Herodotus, Aristarchus, Grimaldi, Atlas y Riccioli, en el área de la cual pueden ocurrir fenómenos de color y luz; registro con un telescopio de los momentos de cobertura por la sombra de la tierra de algunas formaciones en la superficie lunar (la lista de estos objetos se encuentra en el libro "Calendario astronómico. Parte permanente"); determinación usando un fotómetro del brillo de la superficie de la luna en varias fases del eclipse.

Observaciones de satélites terrestres artificiales

Al observar satélites artificiales de la Tierra, se observa la ruta del satélite en el mapa de estrellas y el tiempo de su paso alrededor de estrellas brillantes notables. El tiempo debe registrarse con una precisión de 0,2 s utilizando un cronómetro. Se pueden fotografiar satélites brillantes.

La astronomía se basa en observaciones realizadas desde la Tierra y solo desde los años 60 de nuestro siglo, realizadas desde el espacio, desde estaciones espaciales automáticas y otras, e incluso desde la Luna. Los dispositivos hicieron posible obtener muestras de suelo lunar, entregar varios instrumentos e incluso llevar personas a la luna. Pero por el momento, solo se pueden explorar los cuerpos celestes más cercanos a la Tierra. Al desempeñar el mismo papel que los experimentos en física y química, las observaciones en astronomía tienen una serie de características.

Primera característica consiste en el hecho de que las observaciones astronómicas son en la mayoría de los casos pasivas en relación con los objetos bajo estudio. No podemos influir activamente en los cuerpos celestes, realizar experimentos (con la excepción de casos raros), como se hace en física, biología y química. Solo el uso de naves espaciales ha brindado algunas oportunidades a este respecto.

Además, muchos fenómenos celestes proceden tan lentamente que su observación requiere períodos enormes; por ejemplo, un cambio en la inclinación del eje de la tierra con respecto al plano de su órbita se vuelve perceptible solo después de cientos de años. Por lo tanto, para nosotros, algunas observaciones hechas en Babilonia y en China hace miles de años no han perdido su significado y eran, según los conceptos modernos, muy inexactas.

Segunda característica observaciones astronómicas es la siguiente. Observamos la posición de los cuerpos celestes y su movimiento desde la Tierra, que a su vez está en movimiento. Por lo tanto, la vista del cielo para un observador terrestre depende no solo de dónde se encuentra en la Tierra, sino también de la hora del día y del año en que observa. Por ejemplo, cuando tenemos un día de invierno, en Sudamérica es una noche de verano, y viceversa. Hay estrellas visibles sólo en verano o invierno.

Tercera característica observaciones astronómicas se debe a que todas las luminarias están muy lejos de nosotros, tan lejos que ni a simple vista ni con un telescopio se puede decidir cuál de ellas está más cerca y cuál más lejos. Todos nos parecen igualmente distantes. Por lo tanto, durante las observaciones, generalmente se realizan mediciones angulares y, a partir de ellas, a menudo se extraen conclusiones sobre las distancias lineales y los tamaños de los cuerpos.

La distancia entre objetos en el cielo (por ejemplo, estrellas) se mide por el ángulo formado por los rayos que van a los objetos desde el punto de observación. Esta distancia se llama angular y se expresa en grados y sus fracciones. En este caso, se considera que dos estrellas no están lejos en el cielo, si las direcciones en las que las vemos están cerca (Fig. 1, estrellas A y B). Es posible que la tercera estrella C, en el cielo más distante de L, en el espacio a PERO más cerca que una estrella A.

Las mediciones de la altura, la distancia angular de un objeto desde el horizonte, se realizan con instrumentos ópticos goniométricos especiales, como un teodolito. El teodolito es un instrumento, cuya parte principal es un telescopio que gira sobre los ejes vertical y horizontal (Fig. 2). Unidos a los ejes hay círculos divididos en grados y minutos de arco. En estos círculos se cuenta la dirección del telescopio. En barcos y aviones, las mediciones angulares se realizan con un instrumento llamado sextante (sextan).

Las dimensiones aparentes de los objetos celestes también se pueden expresar en unidades angulares. Los diámetros del Sol y la Luna en medida angular son aproximadamente iguales: aproximadamente 0,5 °, y en unidades lineales, el Sol es más grande que la Luna en diámetro aproximadamente 400 veces, pero está el mismo número de veces más lejos de la Tierra. . Por lo tanto, sus diámetros angulares son casi iguales para nosotros.

tus observaciones

Para una mejor asimilación de la astronomía, debes comenzar a observar los fenómenos celestes y las luminarias lo antes posible. En el Apéndice VI se dan pautas para las observaciones a simple vista. Encontrar las constelaciones, orientarse en el suelo usando la Estrella Polar, que le resulta familiar por el curso de geografía física, y observar la rotación diaria del cielo se realiza convenientemente usando el mapa estelar móvil adjunto al libro de texto. Para una estimación aproximada de las distancias angulares en el cielo, es útil saber que la distancia angular entre las dos estrellas de la Osa Mayor "dipper" es de aproximadamente 5°.

En primer lugar, debe familiarizarse con la vista del cielo estrellado, encontrar planetas en él y asegurarse de que se muevan en relación con las estrellas o el Sol dentro de 1 a 2 meses. (Las condiciones para la visibilidad de los planetas y algunos fenómenos celestes se discuten en el calendario astronómico escolar para este año). Junto con esto, uno debe familiarizarse con el relieve de la Luna, con las manchas solares y luego con otras luminarias y fenómenos. , que se mencionan en el Anexo VI . Para ello, a continuación se ofrece una introducción al telescopio.

1. La astronomía es una disciplina nueva en el curso, aunque en pocas palabras está familiarizado con algunos de los temas.
2. Que necesitas:

1. Libro de texto: . Astronomía. Nivel básico. Grado 11: libro de texto / B.A. Vorontsov-Velyaminov, E.K. Strout - 5ª ed., revisada.- M.: Bustard, 2018.-238s, con: il., 8 hojas. columna. incluido - (libro de texto ruso).;
2. cuaderno general - 48 hojas.

1. Cómo trabajar con el libro de texto.

• trabajar (en lugar de leer) un párrafo
• ahondar en la esencia, tratar cada fenómeno y proceso
• trabajar en todas las preguntas y tareas después del párrafo, brevemente en cuadernos
• comprueba tus conocimientos en la lista de preguntas al final del tema
• ver material adicional en Internet

Tema 1.1 El tema de la astronomía. Las observaciones son la base de la astronomía.

1.1.1 Qué estudia la astronomía. Su significado y conexión con otras ciencias.

La astronomía es una de las ciencias más antiguas, cuyos orígenes se remontan a la Edad de Piedra (VI-III milenio antes de Cristo).

Astronomía es una ciencia que estudia el movimiento, estructura, origen y desarrollo de los cuerpos celestes y sus sistemas.

Astronomía[Griego Astron (astron) - estrella, nomos (nomos) - ley] - una ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos celestes (sección "mecánica celeste"), su naturaleza (sección "astrofísica"), origen y desarrollo (sección "cosmogonía")

La astronomía, una de las ciencias de la naturaleza más fascinantes y antiguas, explora no solo el presente, sino también el pasado distante del macromundo que nos rodea, y también nos permite dibujar una imagen científica del futuro del Universo. El hombre siempre ha estado interesado en la cuestión de cómo funciona el mundo que lo rodea y qué lugar ocupa en él. En los albores de la civilización, la mayoría de los pueblos tenían mitos cosmológicos especiales que cuentan cómo el espacio (orden) surge gradualmente del caos inicial, aparece todo lo que rodea a una persona: cielo y tierra, montañas, mares y ríos, plantas y animales, así como la persona misma. Durante miles de años ha habido una acumulación gradual de información sobre los fenómenos que ocurrían en el cielo.

La necesidad de conocimientos astronómicos fue dictada por la necesidad vital (demostración de películas: " Todos los secretos del espacio #21 - Descubrimiento - la historia de la astronomía" y Astronomía (2⁄15). La ciencia más antigua.)

Resultó que los cambios periódicos en la naturaleza terrestre van acompañados de cambios en la apariencia del cielo estrellado y el movimiento aparente del Sol. Era necesario calcular el inicio de una determinada época del año para poder realizar a tiempo determinados trabajos agrícolas: siembra, riego, cosecha. Pero esto solo podría hacerse usando un calendario compilado a partir de observaciones a largo plazo de la posición y el movimiento del Sol y la Luna. Entonces, la necesidad de observaciones regulares de los cuerpos celestes se debió a las necesidades prácticas de contar el tiempo. La estricta periodicidad inherente al movimiento de los cuerpos celestes subyace en las unidades básicas de conteo de tiempo que todavía se usan hoy en día: día, mes, año.

La simple contemplación de los fenómenos que ocurren y su interpretación ingenua fueron reemplazadas gradualmente por intentos de explicar científicamente las causas de los fenómenos observados. Cuando en la antigua Grecia (siglo VI aC) comenzó el rápido desarrollo de la filosofía como ciencia de la naturaleza, el conocimiento astronómico se convirtió en parte integral de la cultura humana. La astronomía es la única ciencia que ha recibido a su musa patrona: Urania.

Sobre el significado inicial del desarrollo del conocimiento astronómico puede juzgarse en relación con las necesidades prácticas de las personas. Se pueden dividir en varios grupos:

• necesidades agrícolas(la necesidad de contar el tiempo es días, meses, años. Por ejemplo, en el antiguo Egipto, el momento de la siembra y la cosecha estaba determinado por la aparición antes del amanecer detrás del borde del horizonte de la estrella brillante Sothis, un presagio de la inundación del Nilo);
• necesidades de expansión del comercio, incluida la marina (navegación, búsqueda de rutas comerciales, navegación. Así, los marineros fenicios se guiaban por la estrella polar, que los griegos llamaban estrella fenicia);
• necesidades estéticas y cognitivas, la necesidad de una cosmovisión holística(el hombre buscó explicar la periodicidad de los fenómenos y procesos naturales, el surgimiento del mundo circundante).

El origen de la astronomía en las ideas astrológicas es característico de la cosmovisión mitológica de las civilizaciones antiguas.

I-ésimo mundo antiguo(ANTES DE CRISTO). Filosofía →astronomía → elementos de las matemáticas (geometría). Antiguo Egipto, Antigua Asiria, Antigua Maya, Antigua China, Sumerios, Babilonia, Antigua Grecia.

Científicos que han hecho una contribución significativa al desarrollo de la astronomía: Tales de Mileto(625-547, Dr. Grecia), Eudoxo de Knidos(408-355, Otra Grecia), ARISTÓTELES(384-322, Macedonia, Otra Grecia), Aristarco de Samos(310-230, Alejandría, Egipto), ERATOSFENOS(276-194, Egipto), Hiparco de Rodas(190-125, Antigua Grecia).

Los arqueólogos han establecido que el hombre poseía conocimientos astronómicos básicos ya hace 20 mil años en la Edad de Piedra.

• Etapa prehistórica de 25 mil años aC a 4 mil aC (pinturas rupestres, observatorios naturales, etc.).
• La etapa antigua puede considerarse condicionalmente desde los 4.000 años a.C. hasta el 1000 a.C.:
  • alrededor de 4 mil antes de Cristo monumentos astronómicos de los antiguos mayas, observatorio de piedra de Stonehenge (Inglaterra);
  • alrededor de 3000 aC orientación de las pirámides, los primeros registros astronómicos en Egipto, Babilonia, China;
  • alrededor de 2500 aC establecimiento del calendario solar egipcio;
  • alrededor de 2000 aC creación del primer mapa del cielo (China);
  • alrededor de 1100 aC determinación de la inclinación de la eclíptica al ecuador;
• escenario antiguo
  • ideas sobre la esfericidad de la Tierra (Pitágoras, 535 aC);
  • la predicción de un eclipse solar por Tales de Mileto (585 aC);
  • el establecimiento de un ciclo de 19 años de fases lunares (ciclo metónico, 433 aC);
  • ideas sobre la rotación de la Tierra alrededor de su eje (Heráclito del Ponto, siglo IV a. C.);
  • la idea de los círculos concéntricos (Eudoxo), el tratado "Sobre el cielo" de Aristóteles (prueba de la esfericidad de la Tierra y los planetas) recopilación del primer catálogo de estrellas 800 estrellas, China (siglo IV a. C.);
  • el comienzo de las determinaciones sistemáticas de las posiciones de las estrellas por parte de los astrónomos griegos, el desarrollo de la teoría del sistema del mundo (siglo III aC);
  • descubrimiento de la precesión, las primeras tablas del movimiento del Sol y la Luna, un catálogo estelar de 850 estrellas (Hipparachus, (siglo II aC);
  • la idea del movimiento de la Tierra alrededor del Sol y la determinación del tamaño de la Tierra (Aristarco de Samos, Eratóstenes 3-2 siglos a. C.);
  • la introducción del calendario juliano en el Imperio Romano (46 a. C.);
  • Claudio Ptolomeo - "Syntax" (Almogest) - enciclopedia de astronomía antigua, teoría del movimiento, tablas planetarias (140 d. C.).

Los poemas de Homero y Hesíodo dan una idea del conocimiento astronómico de los griegos de este período: allí se mencionan una serie de estrellas y constelaciones, se dan consejos prácticos sobre el uso de los cuerpos celestes para la navegación y para determinar las estaciones del año. el año. Las ideas cosmológicas de este período se tomaron prestadas por completo de los mitos: la Tierra se considera plana y el cielo es un cuenco sólido basado en la Tierra. Los personajes principales de este período son filósofos, buscando intuitivamente a tientas lo que más tarde se llamará el método científico de la cognición. Al mismo tiempo, se realizan las primeras observaciones astronómicas especializadas, se desarrolla la teoría y práctica del calendario; por primera vez se toma la geometría como base de la astronomía, se introducen una serie de conceptos abstractos de la astronomía matemática; se están haciendo intentos para encontrar patrones físicos en el movimiento de las luminarias. Se explicaron científicamente una serie de fenómenos astronómicos, se probó la esfericidad de la Tierra.

Yo Pre-telescópico período. (nuestra era antes de 1610). El declive de la ciencia y la astronomía. El colapso del Imperio Romano, las incursiones de los bárbaros, el nacimiento del cristianismo. El rápido desarrollo de la ciencia árabe. El renacimiento de la ciencia en Europa. Sistema heliocéntrico moderno de estructura mundial.

Claudio Ptolomeo (Claudio Ptolomeo)(87-165, Dr. Roma), BIROUNI, Abu Reyhan Mohamed ibn Ahmed al-Biruni(973-1048, Uzbekistán moderno), Mirza Mohammed ibn Shahrukh ibn Timur (Taragai) ULUGBEK(1394 -1449, Uzbekistán moderno), Nicolás Copérnico(1473-1543, Polonia), Tycho (Tige) BRAGE(1546-1601, Dinamarca).

• periodo árabe. Después de la caída de los antiguos estados de Europa, las antiguas tradiciones científicas (incluida la astronomía) continuaron desarrollándose en el califato árabe, así como en la India y China.
  • 813 Establecimiento de una escuela astronómica (casa de la sabiduría) en Bagdad;
  • 827 determinación del tamaño del globo por medidas de grado entre el Tigris y el Éufrates;
  • 829 fundación del Observatorio de Bagdad;
  • siglo 10 el descubrimiento de la desigualdad lunar (Abu-l-Wafa, Bagdad);
  • catálogo de 1029 estrellas, aclaración de la inclinación de la eclíptica al ecuador, determinación de la longitud del meridiano 1° (1031g, Al-Biruni);
  • numerosas obras sobre astronomía hasta finales del siglo XV (calendario de Omar Khayyam, "Tablas Ilkhan" del movimiento del Sol y los planetas (Nasiraddin Tussi, Azerbaiyán), obras de Ulugbek);
• renacimiento europeo. A finales del siglo XV, se inició en Europa un renacimiento del conocimiento astronómico, que condujo a la primera revolución en astronomía. Esta revolución en la astronomía fue causada por los requisitos de la práctica: comenzó la era de los grandes descubrimientos geográficos.
  • Los viajes de larga distancia requerían métodos precisos para determinar las coordenadas. El sistema ptolemaico no pudo satisfacer las crecientes necesidades. Los países que fueron los primeros en prestar atención al desarrollo de la investigación astronómica lograron el mayor éxito en el descubrimiento y desarrollo de nuevas tierras.
  • En Portugal, allá por el siglo XIV, el príncipe Enrique fundó un observatorio para satisfacer las necesidades de la navegación, y Portugal fue el primer país europeo en comenzar a capturar y explotar nuevos territorios.
  • Los logros más importantes de la astronomía europea de los siglos XV-XVI son las tablas planetarias (Regiomontanus de Nuremberg, 1474),
  • los trabajos de N. Copérnico, quien hizo la primera revolución en Astronomía (1515-1540),
  • observaciones del astrónomo danés Tycho Brahe en el observatorio de Uraniborg en la isla de Van (las más precisas en la era pretelescópica).

tercero Telescópico antes del advenimiento de la espectroscopia (1610-1814). La invención del telescopio y la observación con él. Las leyes del movimiento planetario. Descubrimiento del planeta Urano. Las primeras teorías de la formación del sistema solar.

Científicos que hicieron una contribución significativa al desarrollo de la astronomía en este período: Galileo Galilei(1564-1642, Italia), johannes kepler(1571-1630, Alemania), Martillo de enero (GAVELIUS) (1611-1687, Polonia), Hans Christian HUYGENS(1629-1695, Países Bajos), Giovanni Domenico (Jean Dominic) CASINI>(1625-1712, Italia-Francia), isaac newton(1643-1727, Inglaterra), edmund galera (HALLEY, 1656-1742, Inglaterra), William (Guillermo) Wilhelm Friedrich HERSHEL(1738-1822, Inglaterra), Pedro Simón Laplace(1749-1827, Francia).

• A principios del siglo XVII (Lippershey, Galileo, 1608) se creó un telescopio óptico que amplió enormemente el horizonte del conocimiento del mundo por parte de la humanidad.
  • se determina el paralaje del Sol (1671), lo que permitió determinar la unidad astronómica con alta precisión y determinar la velocidad de la luz,
  • los movimientos sutiles del eje de la Tierra, los movimientos propios de las estrellas, las leyes del movimiento de la Luna,
  • en 1609-1618 Kepler, basado en estas observaciones del planeta Marte, descubrió tres leyes del movimiento planetario,
  • en 1687 Newton publicó la ley de la gravitación universal, que explica las causas del movimiento de los planetas.
  • se crea la mecánica celeste;
  • las masas de los planetas están determinadas;
  • a principios del siglo XIX (1 de enero de 1801), Piazzi descubre el primer planeta menor (asteroide) Ceres;
  • Pallas y Juno fueron descubiertas en 1802 y 1804.

IV Espectroscopía y fotografía. (1814-1900). Observaciones espectroscópicas. La primera determinación de la distancia a las estrellas. Descubrimiento del planeta Neptuno.

Científicos que hicieron una contribución significativa al desarrollo de la astronomía en este período: José von Fraunhofer(1787-1826, Alemania), Vasili Yakovlevich (Friedrich Wilhelm Georg) STRUVE(1793-1864, Alemania-Rusia), George Biddell ERI(AIRIE, 1801-1892, Inglaterra), Federico Guillermo BESSEL(1784-1846, Alemania), Johann Gottfried HALLE(1812-1910, Alemania), Guillermo HEGGINS (abrazos, 1824-1910, Inglaterra), Ángelo SECCHI(1818-1878, Italia), Fyodor Alexandrovich BREDIKHIN(1831-1904, Rusia), Eduardo Charles Pickering(1846-1919, Estados Unidos).

• En 1806 - 1817, I. Fraunthofer (Alemania) creó las bases del análisis espectral, midió las longitudes de onda del espectro solar y las líneas de absorción, sentando así las bases de la astrofísica.
• En 1845, I. Fizeau y J. Foucault (Francia) obtuvieron las primeras fotografías del Sol.
• En 1845 - 1850, Lord Ross (Irlanda) descubrió la estructura espiral de algunas nebulosas.
• en 1846, I. Galle (Alemania), según los cálculos de W. Le Verrier (Francia), descubrió el planeta Neptuno, que supuso un triunfo de la mecánica celeste
• La introducción de la fotografía en la astronomía hizo posible obtener fotografías de la corona solar y de la superficie de la Luna, y comenzar a estudiar los espectros de estrellas, nebulosas y planetas.
• Los avances en la óptica y la construcción de telescopios permitieron descubrir los satélites de Marte, describir la superficie de Marte observándola en oposición (D. Schiaparelli)
• El aumento de la precisión de las observaciones astrométricas hizo posible medir la paralaje anual de las estrellas (Struve, Bessel, 1838) y descubrir el movimiento de los polos terrestres.

V-ésimo Moderno período (1900-presente). Desarrollo de la aplicación de la fotografía y observaciones espectroscópicas en astronomía. Resolviendo el problema de la fuente de energía de las estrellas. Descubrimiento de galaxias. El surgimiento y desarrollo de la radioastronomía. Investigación del espacio.

• A principios del siglo XX, K. E. Tsiolkovsky publicó el primer ensayo científico sobre astronáutica: "El estudio de los espacios mundiales con dispositivos a reacción".
• En 1905, A. Einstein crea la teoría especial de la relatividad.
• en 1907 - 1916, la teoría general de la relatividad, que permitió explicar las contradicciones existentes entre la teoría física existente y la práctica, dio impulso para desentrañar el misterio de la energía de las estrellas, estimuló el desarrollo de teorías cosmológicas
• En 1923, E. Hubble demostró la existencia de otros sistemas estelares: las galaxias.
• en 1929, E. Hubble descubrió la ley del "desplazamiento hacia el rojo" en los espectros de las galaxias.
• en 1918, se instaló un reflector de 2,5 metros en el Observatorio Mount Wilson, y en 1947 se puso en funcionamiento un reflector de 5 metros allí)
• La radioastronomía surgió en la década de 1930 con la aparición de los primeros radiotelescopios.
• En 1933, Karl Jansky de Bell Labs descubrió ondas de radio provenientes del centro de la galaxia.
• Grote Reber construyó el primer radiotelescopio parabólico en 1937.
• En 1948, los lanzamientos de cohetes a las capas altas de la atmósfera (EE. UU.) permitieron detectar la radiación de rayos X de la corona solar.
• Los aronomistas comenzaron a estudiar la naturaleza física de los cuerpos celestes y ampliaron significativamente los límites del espacio bajo estudio.
• La astrofísica se ha convertido en la principal rama de la astronomía, ha recibido un desarrollo especialmente grande en el siglo XX. y sigue creciendo rápidamente en la actualidad.
• En 1957, se sentaron las bases para métodos de investigación cualitativamente nuevos basados ​​en el uso de cuerpos celestes artificiales, lo que posteriormente condujo al surgimiento de nuevas ramas de la astrofísica.
• En 1957, la URSS lanzó el primer satélite terrestre artificial, lo que marcó el comienzo de la era espacial para la humanidad.
• Las naves espaciales hicieron posible sacar de la atmósfera terrestre telescopios infrarrojos, de rayos X y de rayos gamma).
• Los primeros vuelos espaciales tripulados (1961, URSS), el primer aterrizaje de personas en la luna (1969, EE. UU.) son eventos que marcan una época para toda la humanidad.
• Entrega de suelo lunar a la Tierra (Luna-16, URSS, 1970),
• Aterrizaje de vehículos de descenso en la superficie de Venus y Marte,
• Envío de estaciones interplanetarias automáticas a los planetas más distantes del sistema solar.

(Para más detalles ver Cronología de la exploración espacial y Cronología de la exploración espacial.)

1.1.2 Conexión de la astronomía con otras ciencias.

Al surgir de una única ciencia de la naturaleza, la filosofía, la astronomía, las matemáticas y la física nunca han perdido una estrecha conexión entre sí. La astronomía ha jugado un papel tan destacado en la historia de la ciencia que muchos científicos han tomado tareas de ella y han creado métodos para resolver estos problemas. La astronomía, las matemáticas y la física nunca han perdido su relación, lo que se refleja en las actividades de muchos científicos.

La conexión de la astronomía con otras ciencias- Interpenetración e influencia mutua de campos científicos:

1.1.3 Estructura y escala del universo

Ya sabes que nuestra Tierra con su satélite Luna, otros planetas y sus satélites, cometas y planetas menores giran alrededor del Sol, que todos estos cuerpos forman sistema solar. A su vez, el Sol y todas las demás estrellas visibles en el cielo son parte de un enorme sistema estelar: el nuestro. Galaxia. La estrella más cercana al sistema solar está tan lejos que la luz, que viaja a una velocidad de 300.000 km/s, viaja desde ella hasta la Tierra durante más de cuatro años. Las estrellas son el tipo más común de cuerpos celestes, con cientos de miles de millones de ellas solo en nuestra galaxia. El volumen que ocupa este sistema estelar es tan grande que la luz solo puede atravesarlo en 100.000 años.

En universo Hay muchas otras galaxias como la nuestra. Es la ubicación y el movimiento de las galaxias lo que determina la estructura y estructura del universo como un todo. Las galaxias están tan separadas que a simple vista solo se pueden ver las siguientes tres: dos en el hemisferio sur, y desde el territorio de Rusia solo una: la nebulosa de Andrómeda. Desde las galaxias más distantes, la luz llega a la Tierra en 10 mil millones de años. Una parte significativa de la materia de estrellas y galaxias se encuentra en tales condiciones que es imposible crearlas en laboratorios terrestres. Todo el espacio exterior está lleno de radiación electromagnética, campos gravitatorios y magnéticos, entre las estrellas de las galaxias y entre las galaxias existe una sustancia muy enrarecida en forma de gas, polvo, moléculas individuales, átomos e iones, núcleos atómicos y partículas elementales.

Todos los cuerpos en el Universo forman sistemas de diversa complejidad:

1. sistema solar - El Sol y los cuerpos celestes que se mueven a su alrededor (planetas, cometas, satélites de planetas, asteroides), el Sol es un cuerpo autoluminoso, otros cuerpos, como la Tierra, brillan con luz reflejada. La edad de las SS es de ~5 mil millones de años. Hay una gran cantidad de tales sistemas estelares con planetas y otros cuerpos en el Universo.
2. Estrellas visibles en el cielo , incluido vía Láctea es una pequeña fracción de las estrellas que forman galaxias (o llame a nuestra galaxia la Vía Láctea) - sistemas de estrellas, sus cúmulos y el medio interestelar. Hay muchas de esas galaxias, la luz de las más cercanas viaja hacia nosotros durante millones de años. La edad de las galaxias es de 10 a 15 mil millones de años.
3. galaxias unirse en una especie de agrupaciones (sistemas)

Todos los cuerpos están en constante movimiento, cambio, desarrollo. Los planetas, las estrellas, las galaxias tienen su propia historia, a menudo contada en miles de millones de años.

Como saben, la distancia al cuerpo celeste más cercano a la Tierra, la Luna, es de aproximadamente 400 000 km. Los objetos más distantes se encuentran a una distancia que supera en más de 10 veces la distancia a la luna.

Tratemos de imaginar los tamaños de los cuerpos celestes y las distancias entre ellos en el Universo, utilizando un modelo bien conocido: el globo escolar de la Tierra, que es 50 millones de veces más pequeño que nuestro planeta. En este caso, debemos representar a la Luna como una bola con un diámetro de 7 cm, ubicada a una distancia de aproximadamente 7,5 m del globo, el modelo del Sol tendrá un diámetro de 28 m y estará a una distancia de 3 km, y el modelo de Plutón, el planeta más distante del sistema solar, se alejará de nosotros durante 120 km. La estrella más cercana a nosotros a esta escala del modelo estará situada a una distancia de unos 800.000 km, es decir, 2 veces más lejos que la Luna. Nuestra galaxia se reducirá al tamaño del sistema solar, pero las estrellas más distantes seguirán estando fuera de ella.

El diagrama muestra el sistema y distancias:

1 unidad astronómica = 149,6 millones de km(distancia media de la Tierra al Sol).

1pc (parsec) = 206265 AU = 3, calle 26 años

1 año luz(St. año) es la distancia que recorre un haz de luz a una velocidad de casi 300.000 km/s en 1 año. ¡1 año luz equivale a 9,46 millones de millones de kilómetros!

1.1.4 Características de la astronomía y sus métodos

Durante miles de años, los astrónomos han estudiado la posición de los objetos celestes en el cielo estrellado y su movimiento mutuo a lo largo del tiempo. Por eso, durante mucho tiempo, o mejor dicho desde el siglo III a.C., dominó sistema geocéntrico del orden mundial de Claudio Ptolomeo. Recuerde que, según él, el planeta Tierra estaba en el centro de todo el universo y todos los demás cuerpos celestes, incluido el Sol, giraban a su alrededor.

Y recién a mediados del siglo XVI, o más bien en 1543, salió a la luz la gran obra de Nicolás Copérnico “Sobre la revolución de las esferas celestes”, en la que argumentaba que el centro de nuestro sistema no es la Tierra, sino el sol. así fue como sucedió doctrina heliocéntrica, que dio la clave para el conocimiento del universo.

Las observaciones astronómicas sirven como el método principal para estudiar objetos y fenómenos celestes.

Las observaciones astronómicas son un registro útil y activo de información sobre los procesos y fenómenos que ocurren en el Universo.

La astronomía estudia la estructura del Universo, el movimiento, la naturaleza física, el origen y la evolución de los cuerpos celestes y los sistemas formados por ellos. La astronomía también explora las propiedades fundamentales del universo que nos rodea. Enormes escalas espacio-temporales de los objetos y fenómenos estudiados determinan características distintivas de la astronomía.

La información sobre lo que está sucediendo fuera de la Tierra en el espacio exterior, los científicos la reciben principalmente sobre la base de la luz y otros tipos de radiación que provienen de estos objetos. Las observaciones son la principal fuente de información en astronomía. Este primera característica la astronomía la distingue de otras ciencias naturales (por ejemplo, la física o la química), donde los experimentos juegan un papel importante. Las oportunidades para experimentos fuera de la Tierra aparecieron solo gracias a la astronáutica. Pero incluso en estos casos, estamos hablando de realizar estudios experimentales a pequeña escala, como, por ejemplo, estudiar la composición química de las rocas lunares o marcianas. Es difícil imaginar experimentos en un planeta como un todo, una estrella o una galaxia.

Segunda característica debido a la duración significativa de una serie de fenómenos estudiados en astronomía (desde cientos hasta millones y miles de millones de años). Por lo tanto, es imposible observar directamente los cambios que tienen lugar. Incluso los cambios que ocurren en el Sol se registran en la Tierra solo después de 8 minutos y 19 segundos (este es el tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia del Sol a la Tierra). En cuanto a galaxias lejanas, aquí ya estamos hablando de miles de millones de años. Es decir, al estudiar sistemas estelares distantes, estamos estudiando su pasado. Cuando los cambios son especialmente lentos, hay que observar muchos objetos relacionados, como las estrellas. De esta forma se obtiene información básica sobre la evolución de las estrellas.

Tercera característica la astronomía se debe a la necesidad de indicar la posición de los cuerpos celestes en el espacio (sus coordenadas) y la incapacidad de distinguir cuál de ellos está más cerca y cuál está más lejos de nosotros. A primera vista, todas las luminarias observadas nos parecen igualmente distantes. Nos parece, como a la gente de la antigüedad, que todas las estrellas están a la misma distancia de nosotros y están ubicadas en cierta superficie esférica del cielo, la esfera celeste, que, en su conjunto, gira alrededor de la Tierra.

Entonces, como ciencia, la astronomía se basa principalmente en observaciones. A diferencia de los físicos, los astrónomos se ven privados de la oportunidad de experimentar. Casi toda la información sobre los cuerpos celestes nos llega a través de la radiación electromagnética. Solo en los últimos cuarenta años se han estudiado directamente mundos individuales: sondear las atmósferas de los planetas, estudiar el suelo lunar y marciano, estudiar directamente la atmósfera de Titán.

En el siglo XIX, los métodos de investigación física penetraron en la astronomía y surgió una ciencia simbiótica: la astrofísica, que estudia las propiedades físicas de los cuerpos cósmicos. Astrofísica dividido en: a) astrofísica práctica, que desarrolla y aplica métodos prácticos de investigación astrofísica y herramientas e instrumentos relacionados que pueden obtener la información más completa y objetiva sobre los cuerpos cósmicos; b) astrofísica teórica, en el que, sobre la base de las leyes de la física, se dan explicaciones de los fenómenos físicos observados.

astronomía moderna – ciencia física y matemática fundamental, cuyo desarrollo está directamente relacionado con el progreso científico y tecnológico (STP). Para estudiar y explicar los procesos, se utiliza todo el arsenal moderno de diversas ramas recién emergidas de las matemáticas y la física. También hay profesión de astrónomo. Los astrónomos de nuestro país se forman en las facultades de física o física y matemáticas de Moscú, San Petersburgo, Kazán, Ekaterimburgo y algunas otras universidades. Se forman unos 100 especialistas al año. Alrededor de 2000 astrónomos trabajaron en el territorio de la antigua URSS (ahora en Rusia hay alrededor de 1000 y alrededor de 100 están trabajando activamente), y hay alrededor de 10 000 astrónomos profesionales en el mundo. Un verdadero astrónomo es una persona de amplia perspectiva. Para trabajar como astrónomo hay que saber física, química, biología, sin olvidar las matemáticas obligatorias. Los científicos rusos hicieron los descubrimientos fundamentales más importantes en astronomía. Georgy Gamow predijo la expansión del universo. Alexander Friedman creó la teoría de un universo no estacionario, aunque Einstein argumentó que era estacionario. Zel'dovich previó la acumulación, es decir, la precipitación de materia en agujeros negros. Shklovsky predijo las líneas de radio de hidrógeno neutro. La radiación sincrotrón fue descrita por Ginzburg. Pero la verificación experimental de estos trabajos teóricos la llevaron a cabo los estadounidenses, por lo que recibieron premios Nobel. Nunca hemos tenido tales equipos, tales telescopios como en los Estados Unidos.

Los principales hábitats de los astrónomos:

• Instituto Estatal. PK Sternberg (GAISH MSU)
• Instituto de Investigaciones Espaciales
• Instituto de Astronomía e Instituto de Física de la Academia Rusa de Ciencias
• Observatorio astronómico principal (Pulkovo)
• Observatorio Astrofísico Especial de la Academia Rusa de Ciencias (Cáucaso del Norte)

Las secciones principales de la astronomía:

1.1.5 Telescopios

Para que la investigación sea precisa, se necesitan herramientas y dispositivos especiales.

una). Se establece que Tales de Mileto en el 595 a.C. usado por primera vez estilo(un antiguo instrumento astronómico, un objeto vertical (una barra de obelisco, una columna, un poste), que permite determinar la altura angular del Sol por la longitud más corta de su sombra (al mediodía). Esto hizo posible utiliza este instrumento como reloj de sol, y para determinar las etapas del solsticio, equinoccio, la duración del año, latitud del observador y mucho más.

2). Hiparco (180-125 d. C., Antigua Grecia) utilizó un astrolabio, que le permitió medir la paralaje de la Luna, en el 129 a. C., establecer la duración del año en 365,25 días, determinar la procesión y compilar en el 130 a. C. catálogo de estrellas para 1008 estrellas, etc.

En varias épocas, también hubo un bastón astronómico y un astrolabón (este es el primer tipo de teodolito), un cuadrante y muchos otros dispositivos e instrumentos. Las observaciones de cuerpos y objetos celestes se llevan a cabo en instituciones especiales: observatorios, que surgieron al comienzo del desarrollo de la astronomía antes de Cristo. mi.

Se crearon observatorios astronómicos para posibles investigaciones y observaciones en diferentes países. En nuestro país, hay alrededor de dos docenas de ellos: el Observatorio Astronómico Principal Pulkovo de la Academia de Ciencias de Rusia (GAO RAS), el Instituto Astronómico Estatal. P.K. Sternberg (GAISh), Observatorio de las Montañas del Cáucaso (KGO SAISH), etc.

La verdadera investigación astronómica comenzó cuando, en 1609, inventaron telescopio.

En 1608 se produjo una revolución en la astronomía, después de que el fabricante de gafas holandés John Lippershey descubriera que dos lentes colocadas en línea recta podían aumentar los objetos. Así se inventó el catalejo.

Esta idea fue inmediatamente aprovechada por Galileo. En 1609, construyó su primer telescopio 3x y lo apuntó hacia el cielo. Entonces el telescopio se convirtió en un telescopio.

El telescopio se ha convertido en el principal instrumento utilizado en astronomía para observar los cuerpos celestes, recibir y analizar la radiación procedente de ellos. . Esta palabra proviene de dos palabras griegas: tele - lejos y skopeo - miro.

Telescopio - un instrumento óptico que aumenta el ángulo de visión en el que los cuerpos celestes son visibles ( resolución), y recoge muchas veces más luz que el ojo del observador ( fuerza de penetración).

El telescopio se usa, en primer lugar, para recolectar la mayor cantidad de luz posible proveniente del objeto en estudio y, en segundo lugar, para brindar la oportunidad de estudiar sus pequeños detalles que son inaccesibles a simple vista. Cuanto más débiles sean los objetos que el telescopio permite ver, más poder de penetración. La capacidad de distinguir detalles finos caracteriza resolución telescopio. Ambas características de un telescopio dependen del diámetro de su objetivo.

La cantidad de luz captada por la lente aumenta en proporción a su área (cuadrado de diámetro). El diámetro de la pupila del ojo humano, incluso en completa oscuridad, no supera los 8 mm. La lente de un telescopio puede exceder el diámetro de la pupila del ojo por decenas y centenas de veces. Esto permite que el telescopio detecte estrellas y otros objetos que son 100 millones de veces más débiles que los objetos visibles a simple vista.

Cómo funciona el telescopio:

Los rayos de luz paralelos (por ejemplo, de una estrella) caen sobre la lente. La lente construye una imagen en el plano focal. Los rayos de luz paralelos al eje óptico principal se recogen en un foco F que se encuentra sobre este eje. Otros haces de luz se recogen cerca del foco, arriba o abajo. Esta imagen es vista por un observador usando un ocular.

Como sabes, si el objeto está a más del doble de la distancia focal, da una imagen reducida, invertida y real del mismo. Esta imagen se encuentra entre los puntos de enfoque y de enfoque dual de la lente. Las distancias a la Luna, a los planetas y aún más a las estrellas son tan grandes que los rayos que emanan de ellos pueden considerarse paralelos. Como consecuencia, la imagen del objeto se ubicará en el plano focal.

Los diámetros de los haces de entrada y salida son muy diferentes (la entrada tiene el diámetro del objetivo y la salida tiene el diámetro de la imagen del objetivo construida por el ocular). En un telescopio correctamente ajustado, toda la luz captada por la lente entra en la pupila del observador. En este caso, la ganancia es proporcional al cuadrado de la relación de los diámetros de la lente y la pupila. Para telescopios grandes, este valor es decenas de miles de veces. Así es como se resuelve una de las tareas principales del telescopio: recolectar más luz de los objetos observados. Si estamos hablando de un telescopio fotográfico, un astrógrafo, entonces aumenta la iluminación de la placa fotográfica.

Principales características de los telescopios.

1) Apertura del telescopio(D)- es el diámetro del espejo principal del telescopio o su lente convergente.

Cuanto más abertura, más luz recogerá la lente y verá los objetos más débiles.

2) F distancia focal del telescopio - Esta es la distancia a la que un espejo o lente objetivo construye una imagen de un objeto infinitamente distante.

Normalmente se refiere a la distancia focal de la lente (F), ya que los oculares son intercambiables y cada uno de ellos tiene su propia distancia focal.

De longitud focal depende no sólo de la ampliación, sino también de la calidad de la imagen. Cuanto más longitud focal, mejor será la calidad de la imagen. La longitud de un telescopio, especialmente los reflectores y refractores de Newton, también depende de la distancia focal del telescopio.

3) Aumento (o magnificación) del telescopio(W) muestra cuántas veces el telescopio puede ampliar un objeto oel ángulo en el que un observador ve un objeto. Es igual a la relación de las distancias focales del objetivo F y el ocular f.

El telescopio aumenta las dimensiones angulares visibles del Sol, la Luna, los planetas y los detalles sobre ellos, pero las estrellas, debido a su colosal distancia, siguen siendo visibles a través del telescopio como puntos luminosos.

F, la mayoría de las veces no puede cambiar, pero si tiene oculares con diferente f, puede cambiar aumento o magnificación del telescopio D. Al tener oculares intercambiables, es posible obtener diferentes aumentos con la misma lente. Es por eso las capacidades de un telescopio en astronomía generalmente se caracterizan no por el aumento, sino por el diámetro de su lente. En astronomía, por regla general, se utilizan aumentos de menos de 500 veces. El uso de grandes aumentos se ve obstaculizado por la atmósfera de la Tierra. El movimiento del aire, imperceptible a simple vista (o con bajos aumentos), hace que los detalles finos de la imagen se vuelvan borrosos, borrosos. Los observatorios astronómicos, que utilizan grandes telescopios con un diámetro de espejo de 2 a 3 m, intentan ubicarse en áreas con un buen astroclima: una gran cantidad de días y noches despejados, con una alta transparencia atmosférica.

4) Resolución – ángulo mínimo entre dos estrellas vistas por separado. En pocas palabras, la resolución puede entenderse como la "claridad" de una imagen.

Resolución se puede calcular usando la fórmula:

donde δ es la resolución angular en segundos, D

La distancia entre objetos en el cielo en astronomía se mide ángulo, que está formado por rayos dibujados desde el punto en el que se encuentra el observador a los objetos. Esta distancia se llama esquina, y expresado en grados y fracciones de grado:

grados - 5 o, minutos - 13 "segundos - 21"

El ojo humano, sin instrumentos especiales, distingue 2 estrellas por separado si su distancia angular es de al menos 1-2 acciones.

El ángulo en el que vemos el diámetro del Sol y la Luna ~ 0,5 o = 30".

La limitación del aumento máximo viene impuesta por el fenómeno de la difracción: la curvatura de las ondas de luz alrededor de los bordes de la lente. Por difracción, en lugar de la imagen de un punto, se obtienen anillos. El tamaño angular de la mancha central ( resolución angular teórica):

donde δ es la resolución angular en segundos, λ - longitud de onda de radiación , D es el diámetro de la lente en milímetros.

Cuanto menor sea el tamaño de la imagen de un punto luminoso (estrella) que da la lente de un telescopio, mejor será su resolución. Si la distancia entre las imágenes de dos estrellas es menor que el tamaño de la imagen en sí, entonces se fusionan en una sola. El tamaño mínimo de la imagen de una estrella (en segundos de arco) se puede calcular usando la fórmula:

Donde λ es la longitud de onda de la luz, a D es el diámetro de la lente. Un telescopio escolar con una lente de objetivo de 60 mm tendría un poder de resolución teórico de aproximadamente 2 Ѕ . Recuerde que esto supera la resolución a simple vista (2") en 60 veces. La resolución real del telescopio será menor, ya que la calidad de la imagen se ve afectada significativamente por el estado de la atmósfera, el movimiento del aire.

Para longitudes de onda visibles a λ = 550 nm en un telescopio con un diámetro D= 1 m, la resolución angular teórica será δ = 0,1". En la práctica, la resolución angular de los grandes telescopios está limitada por el temblor atmosférico. En las observaciones fotográficas, la resolución siempre está limitada por la atmósfera terrestre y los errores de guiado y no puede ser mejor de 0,3". Al observar con el ojo, debido a que se puede intentar captar el momento en que la atmósfera está relativamente tranquila (unos pocos segundos son suficientes), la resolución de los telescopios con un diámetro D, grande 2 m, puede estar cerca de lo teórico. Un telescopio se considera bueno si recoge más del 50% de la radiación en un círculo de 0,5".

Formas de aumentar la resolución del telescopio:

1) aumentar el diámetro del telescopio

2) disminución de la longitud de onda de la radiación estudiada

5) Telescopio de potencia penetrantea caracterizado por la magnitud límite m de la estrella más débil que se puede ver con este instrumento en las mejores condiciones de observación. Para tales condiciones, la fuerza de penetración se puede determinar mediante la fórmula:

metro= 2,1 + 5 lg D

dónde D es el diámetro de la lente en milímetros, m es la magnitud límite.

6) Agujero relativo – relación de diámetroDa la distancia focal F:

Los telescopios para observaciones visuales suelen tener relaciones de apertura de 1/10 o menos. Para los telescopios modernos, es 1/4 o más.

7) A menudo, en lugar de un agujero relativo, se usa el concepto luminosidad igual a ( D/F) 2 . Abertura caracteriza la iluminación creada por la lente en el plano focal.

8) Distancia focal relativa del telescopio(denotado por la letra A invertida) es el recíproco del agujero relativo:

En fotografía, esta cantidad a menudo se llama diafragma .

La apertura relativa y la distancia focal relativa son características importantes del objetivo de un telescopio. Estos son opuestos entre sí. Cuanto mayor sea la apertura relativa, menor será la distancia focal relativa y mayor será la iluminación en el plano focal de la lente del telescopio, lo que es beneficioso para la fotografía (permite reducir la velocidad de obturación manteniendo la exposición). Pero al mismo tiempo, se obtiene una escala de imagen más pequeña en el marco del fotodetector.

Construyamos la imagen de la Luna, que da la lente. con distancia focal F(Figura 1.6). Se puede ver en la figura que la lente no cambia las dimensiones angulares del objeto observado: el ángulo α. Usemos ahora una lente más, el ocular 2, colocándolo desde la imagen de la Luna (punto F1) a una distancia igual a la distancia focal de esta lente - F, exactamente F2. La distancia focal del ocular debe ser menor que la distancia focal del objetivo. Habiendo construido la imagen que da el ocular, nos aseguraremos de que aumente las dimensiones angulares de la Luna: el ángulo β es notablemente mayor que el ángulo α.

Tipos de telescopios:

1. Telescopios ópticos
   1. Refractor.
   2. Reflector.
   3. Lente de espejo.

Si se usa una lente como objetivo de un telescopio, entonces se llama refractor(de la palabra latina refracto - yo refracto), y si es un espejo cóncavo, entonces reflector(reflejo - yo reflejo). Los telescopios de lentes de espejo utilizan una combinación de un espejo y lentes.

Telescopio - refractor utiliza la refracción de la luz. Los rayos que provienen de los cuerpos celestes son captados por una lente o sistema de lentes.

La parte principal del protozoario. refractor – lente - una lente biconvexa montada delante del telescopio. La lente recoge la radiación. Cuanto más grande es la lente D, cuanta más radiación recoge el telescopio, las fuentes más débiles pueden ser detectadas por él. Para evitar la aberración cromática, las lentes están hechas de material compuesto. Sin embargo, en los casos en que se requiera minimizar la dispersión en el sistema, también se debe usar una sola lente. La distancia de la lente al foco principal se llama distancia focal principal F.

Telescopio - reflector utiliza la reflexión de la luz. Utilizan un espejo cóncavo capaz de enfocar los rayos reflejados.

elemento principal reflector es un espejo: una superficie reflectante de forma esférica, parabólica o hiperbólica. Por lo general, está hecho de una pieza redonda de vidrio o cuarzo y luego se cubre con una capa reflectante (una capa delgada de plata o aluminio). La precisión de fabricación de la superficie del espejo, es decir. las desviaciones máximas permitidas de una forma determinada dependen de la longitud de onda de la luz a la que operará el espejo. La precisión debe ser mejor que λ/8. Por ejemplo, un espejo que funcione con luz visible (longitud de onda λ = 0,5 micras) debe fabricarse con una precisión de 0,06 micras (0,00006 mm).

El sistema óptico que mira hacia el ojo del observador se llama ocular . En el caso más sencillo, el ocular puede constar de una única lente positiva (en este caso obtendremos una imagen muy distorsionada por la aberración cromática).

Además de refractores y reflectores, actualmente se utilizan varios tipos. telescopios de lentes de espejo.

Los telescopios escolares son en su mayoría refractores, generalmente con una lente convergente biconvexa como objetivo.

En los observatorios actuales podemos ver grandes telescopios ópticos. El telescopio reflector más grande de Rusia, que tiene un espejo con un diámetro de 6 m, fue diseñado y construido por la Asociación de Óptica y Mecánica de Leningrado. Se llama "Telescopio de gran azimut" (abreviado como BTA).

Su enorme espejo cóncavo, que tiene una masa de unas 40 toneladas, está molido en fracciones de micrómetro. La distancia focal del espejo es de 24 m. La masa de toda la instalación del telescopio es de más de 850 toneladas, y la altura es de 42 m. El telescopio está controlado por una computadora, lo que le permite apuntar con precisión el telescopio al objeto bajo estudie y manténgalo en el campo de visión durante mucho tiempo, girando suavemente el telescopio siguiendo la rotación de la Tierra. El telescopio es parte del Observatorio Astrofísico Especial de la Academia Rusa de Ciencias y está instalado en el Cáucaso del Norte (cerca del pueblo de Zelenchukskaya en la República de Karachay-Cherkess) a una altitud de 2100 m sobre el nivel del mar.

En la actualidad, se ha vuelto posible usar en telescopios terrestres no espejos monolíticos, sino espejos que consisten en fragmentos separados. Ya se han construido y están en funcionamiento dos telescopios, cada uno de los cuales tiene una lente diámetro 10m, que consta de 36 espejos hexagonales separados. Al controlar estos espejos con una computadora, siempre puede organizarlos para que todos recojan la luz del objeto observado en un solo foco. Está previsto crear un telescopio con un espejo compuesto con un diámetro de 32 m, que funcione según el mismo principio.

Los telescopios son muy diferentes: ópticos (propósito astrofísico general, coronógrafos, telescopios para observar satélites), radiotelescopios, infrarrojos, neutrinos, rayos X. Por toda su diversidad, todos los telescopios que reciben radiación electromagnética deciden dos tareas principales:

• crear la imagen más nítida posible y, en caso de observaciones visuales, aumentar las distancias angulares entre objetos (estrellas, galaxias, etc.);
• recoger tanta energía de radiación como sea posible, aumentar la iluminación de la imagen de los objetos.

Los telescopios modernos se utilizan a menudo para fotografiar la imagen que da una lente. Así se obtuvieron esas fotografías del Sol, las galaxias y otros objetos que verás en las páginas del libro de texto, en libros y revistas populares, y en sitios de Internet. Los telescopios adaptados para fotografiar objetos celestes se llaman astrógrafos. Las observaciones fotográficas tienen una serie de ventajas sobre las visuales. Los principales beneficios incluyen:

1. documentación: la capacidad de registrar los fenómenos y procesos que ocurren, y durante mucho tiempo guardar la información recibida;
2. inmediatez: la capacidad de registrar fenómenos a corto plazo que ocurren en el momento;
3. panorama: la capacidad de capturar varios objetos en una placa fotográfica al mismo tiempo y su posición relativa;
4. integralidad: la capacidad de acumular luz de fuentes débiles; el detalle de la imagen resultante.

Con la ayuda de los telescopios, no solo se realizan observaciones visuales y fotográficas, sino principalmente observaciones fotoeléctricas y espectrales de alta frecuencia. La información sobre la temperatura, la composición química, los campos magnéticos de los cuerpos celestes, así como su movimiento, se obtiene a partir de observaciones espectrales. Además de la luz, los cuerpos celestes emiten ondas electromagnéticas que son más largas que la luz (infrarrojas, ondas de radio) o más cortas que la luz (UV, rayos X y rayos gamma).

El estudio del Universo comenzó y continúa durante varios milenios, pero hasta mediados del siglo pasado, la investigación se centró exclusivamente en rango óptico ondas electromagnéticas. Por lo tanto, la región de radiación disponible fue el rango de 400 a 700 nm. Las primeras observaciones científicas astronómicas eran astrométricas, solo se estudiaba la ubicación de los planetas, estrellas y su movimiento aparente en la esfera celeste.

Pero los cuerpos celestes emiten diferentes radiaciones: luz visible, infrarrojos, ultravioleta, ondas de radio, rayos X, radiación gamma. En el siglo XX, la astronomía se convirtió en todo onda. La astronomía se llama todo-onda., ya que las observaciones de los objetos se realizan no solo en el rango óptico. Actualmente, la radiación de los objetos espaciales se registra en todo el rango del espectro electromagnético, desde la emisión de radio de onda larga (frecuencia 10 7 , longitud de onda l = 30 m) hasta la radiación gamma (frecuencia 10 27 Hz, longitud de onda l = 3∙10 –19 ×m = 3∙10 –10 nm). Para este propósito, se utilizan varios dispositivos, cada uno de los cuales es capaz de recibir radiación en un cierto rango de ondas electromagnéticas: radiación infrarroja, ultravioleta, rayos X, gamma y radio.

Para recibir y analizar la radiación óptica y de otro tipo en la astronomía moderna, se utiliza todo el arsenal de logros en física y tecnología: fotomultiplicadores, convertidores electro-ópticos, etc. En la actualidad, los receptores de luz más sensibles son dispositivos de carga acoplada (CCD). ), que permiten registrar cuantos de luz individuales. Son un sistema complejo de semiconductores (matrices de semiconductores) que utilizan un efecto fotoeléctrico interno. En este y otros casos, los datos obtenidos pueden reproducirse en una pantalla de computadora o presentarse para su procesamiento y análisis en forma digital.

Las observaciones en otros rangos espectrales permitieron realizar importantes descubrimientos. primero inventado radiotelescopios. La emisión de radio del espacio llega a la superficie de la Tierra sin una absorción significativa. Para recibirlo se construyeron los mayores instrumentos astronómicos, los radiotelescopios.

Sus espejos de antena metálicos, que alcanzan un diámetro de varias decenas de metros, reflejan las ondas de radio y las recogen como un telescopio óptico reflector. Para registrar la emisión de radio, se utilizan receptores de radio sensibles especiales. Ningún Radio telescopio es similar a la óptica en principio de funcionamiento: recoge la radiación y la enfoca en un detector sintonizado a una longitud de onda seleccionada, y luego convierte esta señal, mostrando una imagen de color convencional del cielo o del objeto.

Entonces, las ondas de radio trajeron información sobre la presencia de moléculas grandes en nubes moleculares frías, sobre galaxias activas, sobre la estructura de los núcleos de las galaxias, incluida nuestra Galaxia, mientras que la radiación óptica del centro de la Galaxia está completamente retrasada por el polvo cósmico.

Para mejorar significativamente la resolución angular, la radioastronomía utiliza interferómetros de radio. El interferómetro de radio más simple consta de dos radiotelescopios separados por una distancia llamada base del interferómetro. Los radiotelescopios ubicados en diferentes países e incluso en diferentes continentes también se pueden conectar en un solo sistema de observación. Tales sistemas se denominan interferómetros de radio de línea de base ultra larga(RSDB). Dichos sistemas proporcionan la resolución angular más alta posible, varios miles de veces mejor que cualquier telescopio óptico.

Nuestra Tierra está protegida de manera confiable por la atmósfera contra la penetración de la radiación electromagnética fuerte, desde la radiación infrarroja. Dado que la atmósfera impide la penetración de los rayos a la tierra c λ< λ света (ультрафиолетовые, рентгеновские, γ - излучения), то последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории: (т.е развиваются внеатмосферные наблюдения). Т.е. современные инфракрасные, рентгеновские и гамма обсерватории вынесены за пределы земной атмосферы.

Los instrumentos para estudiar otros tipos de radiación también suelen denominarse telescopios, aunque en su diseño a veces difieren significativamente de los telescopios ópticos. Como regla general, se instalan en satélites artificiales, estaciones orbitales y otras naves espaciales, ya que estas radiaciones prácticamente no penetran a través de la atmósfera terrestre. Ella los dispersa y los absorbe.

Incluso los telescopios ópticos en órbita tienen ciertas ventajas sobre los que están en tierra. La mayoría grande de ellos telescopio espacial Hubble creado en los EE.UU. con diámetro de espejo 2,4 m Hay objetos disponibles que son de 10 a 15 veces más débiles que el mismo telescopio en la Tierra. Su resolución es de 0.1S, que es inalcanzable incluso para telescopios terrestres más grandes. Las imágenes de nebulosas y otros objetos distantes muestran detalles finos que son indistinguibles cuando se observan desde la Tierra.

1.1.6 Consideremos los telescopios por sus tipos con más detalle.

1) refractor(refracto - yo refracto) - se utiliza la refracción de la luz en la lente (refractiva).

El primer telescopio fue un telescopio refractor con una sola lente como objetivo. "Telescopio terrestre" fabricado en Holanda [H. Lippershey]. Según una descripción aproximada, Galileo Galilei lo hizo en 1609 y lo envió por primera vez al cielo en noviembre de 1609, y en enero de 1610 descubrió 4 satélites de Júpiter.

Hoy en día, los refractores de una sola lente se utilizan, quizás, solo en coronógrafos y algunos instrumentos espectrales. Todos los refractores modernos están equipados con objetivos acromáticos. El refractor más grande del mundo es el telescopio del Observatorio Yerk (EEUU) con una lente de 1m. Fabricado por Alvan Clark (óptico estadounidense). Su lente es de 102 cm (40 pulgadas) y se instaló en 1897 en el Observatorio Yerk (cerca de Chicago). Fue construido a finales del siglo pasado y, desde entonces, los profesionales no han construido refractores gigantes. Clark fabricó otro refractor de 30 pulgadas, que se instaló en 1885 en el Observatorio Pulkovo y se destruyó durante la Segunda Guerra Mundial.

Telescopio refractor de 40 pulgadas en el Observatorio Yerkes. Instantánea 2006 (Wikipedia)

b) Reflector(reflejar - reflejar) - se utiliza un espejo cóncavo para enfocar los rayos.

Reflector de Newton.

En 1667, I. Newton (1643-1727, Inglaterra) inventó el primer telescopio de espejo con un diámetro de espejo de 2,5 cm con un aumento de 41x. Aquí, un espejo diagonal plano ubicado cerca del foco desvía el haz de luz fuera del tubo, donde la imagen se ve a través del ocular o se fotografía. El espejo principal es parabólico, pero si la relación de apertura no es demasiado grande, puede ser esférico. En aquellos días, los espejos se fabricaban con aleaciones de metal y se oscurecían rápidamente.

El telescopio más grande del mundo. W. Keka instaló en 1996 un espejo de 10 m de diámetro (el primero de dos, pero el espejo no es monolítico, sino que consta de 36 espejos hexagonales) en el Observatorio de Maun Kea (California, EE. UU.).

Observatorio Keck

Espejo primario segmentado del telescopio Keck II

En 1995, se puso en funcionamiento el primero de cuatro telescopios (diámetro de espejo de 8 m) (observatorio ESO, Chile).

Antes de esto, el más grande estaba en la URSS, el diámetro del espejo era de 6 m, instalado en el Territorio de Stavropol (Monte Pastukhov, h = 2070 m) en el Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de la URSS (espejo monolítico 42t, telescopio 600t, usted puede ver estrellas 24 m). El Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de la URSS fue fundado en 1966, 6 años después de la decisión del Gobierno de establecer el observatorio más grande del país para la investigación espacial fundamental. El observatorio se creó como un centro de uso colectivo para asegurar el funcionamiento del telescopio óptico BTA (Large Azimuthal Telescope) con un diámetro de espejo de 6 metros y el radiotelescopio RATAN-600 con un diámetro de antena anular de 600 metros, entonces el instrumentos astronómicos más grandes. Se pusieron en funcionamiento entre 1975 y 1977 y están diseñados para estudiar objetos del espacio cercano y lejano utilizando métodos astronómicos terrestres.

torre BTA

c) Espejo-lente.(Cámara de Schmidt) - una combinación de ambos tipos.

Telescopio Schmidt-Cassegrain. Gran apertura, libre de coma (aberración de coma) y con un gran campo de visión.

El primero fue construido en 1930. BV Schmidt (1879-1935, Estonia) con un diámetro de lente de 44 cm El óptico estonio, empleado del Observatorio de Hamburgo Barnhard Schmidt instaló un diafragma en el centro de la curvatura de un espejo esférico, eliminando inmediatamente tanto el coma (aberración comática) como el astigmatismo. Para eliminar la aberración esférica, colocó una lente de forma especial en el diafragma. El resultado es una cámara fotográfica con la única aberración: la curvatura del campo y cualidades asombrosas: ¡cuanto mayor sea la apertura de la cámara, mejores serán las imágenes que proporcione y mayor será el campo de visión!

en 1946 James Baker instaló un espejo secundario convexo en la cámara de Schmidt y obtuvo un campo plano. Algo más tarde, este sistema fue modificado y se convirtió en uno de los sistemas más avanzados: Schmidt-Cassegrain, que sobre un campo de 2 grados de diámetro da una calidad de imagen difractiva.

Telescopio Schmidt-Cassegrain

en 1941 D.D. Maksutov(URSS) hizo un telescopio de menisco, que es ventajoso con un tubo corto. Utilizado por astrónomos aficionados.

Telescopio Maksutov-Cassegrain.

en 1941 D. D. Maksutov descubrió que la aberración esférica de un espejo esférico puede compensarse con un menisco de gran curvatura. Habiendo encontrado una buena distancia entre el menisco y el espejo, Maksutov logró deshacerse del coma y el astigmatismo. La curvatura del campo, como en la cámara Schmidt, se puede eliminar instalando una lente plano-convexa cerca del plano focal, la llamada lente Piazzi-Smith. Habiendo aluminizado la parte central del menisco, Maksutov obtuvo análogos de menisco de los telescopios Cassegrain y Gregory. Se han propuesto análogos de menisco de casi todos los telescopios de interés para los astrónomos.

Telescopio Maksutov - Cassegrain con un diámetro de 150 mm

En 1995, para un interferómetro óptico, se puso en funcionamiento el primer telescopio con un espejo de 8 m (de 4) con una base de 100 m (desierto de ATACAMA, Chile; ESO).

En 1996, el primer telescopio con un diámetro de 10 m (de dos con una base de 85 m) lleva el nombre. W. Keka presentado en el Observatorio Maun Kea (California, Hawái, EE. UU.)

2. - Beneficios: en cualquier clima y hora del día, puede observar objetos que son inaccesibles a los ópticos. Representan un cuenco (como un localizador).

La radioastronomía se desarrolló después de la guerra. Los radiotelescopios más grandes ahora son el fijo RATAN-600, Rusia (puesto en servicio en 1967, a 40 km del telescopio óptico, consta de 895 espejos individuales de 2,1x7,4 m de tamaño y tiene un anillo cerrado con un diámetro de 588 m), Arecibo ( Puerto Rico, 305m- cuenco de hormigón de un volcán extinto, introducido en 1963). De los móviles, tienen dos radiotelescopios con un cuenco de 100 m.

De particular importancia en nuestra era espacial se le da a observatorios orbitales. El más famoso de ellos es telescopio espacial Hubble- lanzado en abril de 1990 y tiene un diámetro de 2,4 m. Después de instalar el bloque correctivo en 1993, el telescopio registra objetos hasta la magnitud 30, y su aumento angular es mejor que 0,1 "(en este ángulo, un guisante es visible desde un distancia varias decenas de kilómetros).

Diagrama esquemático del telescopio. Hubble

yo Fijación del material.

1. ¿Qué información astronómica estudiaste en cursos de otras materias? (ciencias naturales, física, historia, etc.)
2. ¿Que has aprendido?
3. ¿Qué es la astronomía? Características de la astronomía, etc.
4. ¿Cuál es la especificidad de la astronomía en comparación con otras ciencias naturales?
5. ¿Qué tipos de cuerpos celestes conoces?
6. ¿Cuáles son los objetos de conocimiento en astronomía?
7. ¿Qué métodos y herramientas de conocimiento en astronomía conoces?
8. El propósito del telescopio y sus tipos.
9. ¿Cuál es la importancia de la astronomía en la economía nacional en la actualidad?

Valores en la economía nacional:

• - Orientación por estrellas para determinar los lados del horizonte
• - Navegación (navegación, aviación, astronáutica) - el arte de navegar por las estrellas
• - Exploración del universo para entender el pasado y predecir el futuro
• - Astronáutica:
• - Exploración de la Tierra para preservar su naturaleza única
• - Obtención de materiales imposibles de obtener en condiciones terrestres
• - Pronóstico del tiempo y predicción de desastres naturales.
• - Salvamento de barcos en peligro
• - Exploración de otros planetas para predecir el desarrollo de la Tierra

1. Vea el Calendario del observador, un ejemplo de un diario astronómico (electrónico, como el Sky).
2. En Internet, vaya a, encuentre conferencias sobre astronomía, vea Astrotop astrolinks, portal: Astronomía en Wikipedia, - mediante el cual puede obtener información sobre el tema de interés o encontrarlo.