Astronomska promatranja na Zemlji ili u svemiru. Struktura i razmjere Svemira. Promatranja pomrčina Mjeseca

Astronomija je jedna od najstarijih znanosti. Od pamtivijeka ljudi su pratili kretanje zvijezda po nebu. Astronomska promatranja tog vremena pomogla su u navigaciji terena, a također su bila neophodna za izgradnju filozofskih i religijskih sustava. Od tada se mnogo toga promijenilo. Astronomija se konačno oslobodila astrologije, akumulirala opsežno znanje i tehničku moć. Međutim, astronomska promatranja na Zemlji ili u svemiru i dalje su jedna od glavnih metoda dobivanja podataka u ovoj znanosti. Metode prikupljanja informacija su se promijenile, ali je bit metodologije ostala nepromijenjena.

Što su astronomska opažanja?

Postoje dokazi koji upućuju na to da su ljudi posjedovali elementarno znanje o kretanju Mjeseca i Sunca čak i u pretpovijesno doba. Djela Hiparha i Ptolomeja svjedoče da su znanja o svjetiljkama bila tražena i u antici, te im se posvećivala velika pozornost. Astronomska su promatranja u to vrijeme i dugo nakon toga bila proučavanje noćnog neba i fiksiranje onoga što se vidi na papiru, ili jednostavnije, skica.

Do renesanse, samo su najjednostavniji instrumenti bili pomoćnici znanstvenicima u ovoj stvari. Značajna količina podataka postala je dostupna nakon izuma teleskopa. Kako se poboljšavala, točnost primljenih informacija se povećavala. Međutim, na bilo kojoj razini tehnološkog napretka, astronomska su promatranja glavni način prikupljanja informacija o nebeskim objektima. Zanimljivo, ovo je također jedno od područja znanstvenog djelovanja u kojem metode koje su se koristile u doba prije znanstvenog napretka, odnosno promatranje golim okom ili uz pomoć najjednostavnije opreme, nisu izgubile na svojoj aktualnosti.

Klasifikacija

Danas su astronomska promatranja prilično široka kategorija aktivnosti. Mogu se klasificirati prema nekoliko kriterija:

• kvalifikacije sudionika;
• priroda snimljenih podataka;
• mjesto.

U prvom slučaju razlikuju se profesionalna i amaterska promatranja. Podaci dobiveni u ovom slučaju najčešće su registracija vidljive svjetlosti ili drugog elektromagnetskog zračenja, uključujući infracrveno i ultraljubičasto. U ovom slučaju, informacije se u nekim slučajevima mogu dobiti samo s površine našeg planeta ili samo iz svemira izvan atmosfere: prema trećem obilježju razlikuju se astronomska promatranja na Zemlji ili u svemiru.

amaterska astronomija

Ljepota znanosti o zvijezdama i drugim nebeskim tijelima je u tome što je jedna od rijetkih koja doslovno treba aktivne i neumorne obožavatelje među neprofesionalcima. Ogroman broj objekata vrijednih stalne pažnje, mali je broj znanstvenika koji se bave najsloženijim pitanjima. Stoga astronomska promatranja ostatka bliskog svemira padaju na ramena amatera.

Doprinos ljudi koji astronomiju smatraju svojim hobijem ovoj znanosti prilično je opipljiv. Sve do sredine posljednjeg desetljeća prošlog stoljeća više od polovice kometa otkrili su amateri. Njihova područja interesa također često uključuju promjenjive zvijezde, promatranje novih, praćenje pokrivenosti nebeskih tijela asteroidima. Potonji je danas najperspektivniji i najtraženiji posao. Što se tiče Nove i Supernove, u pravilu ih prvi primjećuju astronomi amateri.

Mogućnosti za neprofesionalna zapažanja

Amaterska astronomija može se podijeliti u usko povezane grane:

• Vizualna astronomija. To uključuje astronomska promatranja dalekozorom, teleskopom ili golim okom. Glavni cilj takvih aktivnosti je u pravilu uživati ​​u prilici promatranja kretanja zvijezda, kao i iz samog procesa. Zanimljiva grana ovog smjera je astronomija "pločnika": neki amateri iznesu svoje teleskope na ulicu i pozivaju sve da se dive zvijezdama, planetima i Mjesecu.
• Astrofotografija. Svrha ovog smjera je dobivanje fotografskih slika nebeskih tijela i njihovih elemenata.
• Zgrada teleskopa. Ponekad potrebne optičke instrumente, teleskope i pribor za njih izrađuju amateri gotovo od nule. U većini slučajeva, međutim, izgradnja teleskopa sastoji se od dopunjavanja postojeće opreme novim komponentama.
• Istraživanje. Neki astronomi amateri traže, osim estetskog užitka, i nešto materijalnije. Bave se proučavanjem asteroida, varijabli, novih i supernova, kometa i meteorskih kiša. Povremeno, u procesu stalnih i mukotrpnih promatranja, dolazi do otkrića. Upravo ta aktivnost astronoma amatera daje najveći doprinos znanosti.

Djelatnosti profesionalaca

Specijalizirani astronomi diljem svijeta imaju sofisticiraniju opremu od amatera. Zadaci s kojima se suočavaju zahtijevaju visoku točnost u prikupljanju informacija, dobro funkcionirajući matematički aparat za tumačenje i predviđanje. U pravilu, prilično složeni, često udaljeni objekti i pojave leže u središtu rada stručnjaka. Često proučavanje svemirskih prostranstava omogućuje rasvjetljavanje određenih zakona svemira, pojašnjavanje, dopunu ili opovrgavanje teoretskih konstrukcija o njegovom nastanku, strukturi i budućnosti.

Klasifikacija prema vrsti informacija

Promatranja u astronomiji, kao što je već spomenuto, mogu se povezati s fiksacijom različitih zračenja. Na temelju toga razlikuju se sljedeći pravci:

• optička astronomija proučava zračenje u vidljivom rasponu;
• infracrvena astronomija;
• ultraljubičasta astronomija;
• radioastronomija;
• rendgenska astronomija;
• gama astronomija.

Osim toga, istaknuti su pravci ove znanosti i odgovarajuća opažanja koja nisu povezana s elektromagnetskim zračenjem. To uključuje neutrino, proučavanje neutrina zračenja iz izvanzemaljskih izvora, gravitacijsko-valnu i planetarnu astronomiju.

S površine

Neki od fenomena koji se proučavaju u astronomiji dostupni su za istraživanje u zemaljskim laboratorijima. Astronomska promatranja na Zemlji povezana su s proučavanjem putanja kretanja nebeskih tijela, mjerenjem udaljenosti u svemiru do zvijezda, fiksiranjem određenih vrsta zračenja i radio valova i tako dalje. Sve do početka ere astronautike, astronomi su se mogli zadovoljiti samo informacijama dobivenim u uvjetima našeg planeta. I to je bilo dovoljno da se izgradi teorija o nastanku i razvoju Svemira, da se otkriju mnogi obrasci koji postoje u svemiru.

Visoko iznad zemlje

Lansiranjem prvog satelita započela je nova era u astronomiji. Podaci prikupljeni svemirskim letjelicama su neprocjenjivi. Pridonijeli su produbljivanju znanstvenih spoznaja o misterijama svemira.

Astronomska promatranja u svemiru omogućuju otkrivanje svih vrsta zračenja, od vidljive svjetlosti do gama i X-zraka. Većina njih nije dostupna za istraživanje sa Zemlje, jer ih atmosfera planeta apsorbira i ne dopušta im da izađu na površinu. Primjer otkrića koja su postala moguća tek nakon početka svemirskog doba su rendgenski pulsari.

Rudari informacija

Astronomska promatranja u svemiru provode se pomoću različite opreme instalirane na letjelicama i satelitima u orbiti. Mnoga istraživanja ove prirode provode se na Međunarodnoj svemirskoj postaji. Doprinos optičkih teleskopa lansiranih nekoliko puta u prošlom stoljeću je neprocjenjiv. Među njima se ističe poznati Hubble. Za laike je prvenstveno izvor zapanjujuće lijepih fotografskih slika dubokog svemira. No, nije to sve što on „može“. Uz njegovu pomoć dobivena je velika količina informacija o strukturi mnogih objekata, obrascima njihovog "ponašanja". Hubble i drugi teleskopi neprocjenjiv su izvor podataka potrebnih za teorijsku astronomiju, radeći na problemima razvoja svemira.

Astronomska promatranja – i zemaljska i svemirska – jedina su za znanost o nebeskim tijelima i pojavama. Bez njih bi znanstvenici mogli samo razvijati razne teorije, a da ih ne mogu usporediti sa stvarnošću.

Među metodama astronomije, inače metodama astronomskih istraživanja, mogu se izdvojiti tri glavne skupine:

• promatranje,
• mjerenje,
• svemirski eksperiment.

Pogledajmo ove metode.

Astronomska opažanja

Napomena 1

Astronomska promatranja glavni su način proučavanja nebeskih tijela i događaja. Uz njihovu pomoć bilježi se ono što se događa u bližem i daljem prostoru. Astronomska promatranja glavni su izvor znanja dobivenog eksperimentalnim putem

Astronomska promatranja i obrada njihovih podataka u pravilu se provode u specijaliziranim istraživačkim ustanovama (astronomskim zvjezdarnicama).

Prva ruska zvjezdarnica izgrađena je u Pulkovu, blizu Sankt Peterburga. Sastavljanje zvjezdanih kataloga zvijezda s najvećom preciznošću zasluga je Zvjezdarnice Pulkovo. Možemo reći da je u drugoj polovici 19. stoljeća iza kulisa dobila titulu "astronomske prijestolnice svijeta", a 1884. Pulkovo je polagalo pravo na nulti meridijan (Greenwich je pobijedio).

Suvremene zvjezdarnice opremljene su instrumentima za promatranje (teleskopima), opremom za prijam i analizu svjetlosti, raznim pomoćnim uređajima, računalima visokih performansi i tako dalje.

Zadržimo se na značajkama astronomskih promatranja:

• Značajka #1. Promatranja su vrlo inertna, stoga, u pravilu, zahtijevaju prilično duga razdoblja. Aktivan utjecaj na svemirske objekte, uz rijetke iznimke koje pružaju astronautika s posadom i bez posade, otežan je. U osnovi, mnoge pojave, na primjer, transformaciju kuta nagiba Zemljine osi u orbitalnu ravninu, mogu se zabilježiti samo promatranjima tijekom nekoliko tisuća godina. Prema tome, astronomsko naslijeđe Babilona i Kine od prije tisuću godina, unatoč nekim nedosljednostima sa modernim zahtjevima, još uvijek je relevantno.
• Značajka #2. Proces promatranja se u pravilu odvija sa zemljine površine, pritom zemlja vrši složeno kretanje, pa zemaljski promatrač vidi samo određeni dio zvjezdanog neba.
• Značajka broj 3. Kutna mjerenja provedena na temelju promatranja temelj su za proračune kojima se određuju linearne dimenzije objekata i udaljenosti do njih. A budući da kutne veličine zvijezda i planeta, mjerene pomoću optike, ne ovise o udaljenosti do njih, izračuni mogu biti prilično netočni.

Napomena 2

Glavni instrument astronomskih promatranja je optički teleskop.

Optički teleskop ima princip rada određen njegovom vrstom. No, bez obzira na vrstu, njegov glavni cilj i zadaća je prikupiti maksimalnu količinu svjetlosti koju emitiraju svijetleći objekti (zvijezde, planeti, kometi itd.) za stvaranje njihovih slika.

Vrste optičkih teleskopa:

• refraktori (leće),
• reflektori (ogledalo),
• kao i zrcalne leće.

U refraktorskom (lećnom) teleskopu slika se postiže lomom svjetlosti u objektivnoj leći. Nedostatak refraktora je greška koja je posljedica zamućenja slike.

Značajka reflektora je njihova upotreba u astrofizici. U njima nije glavno kako se svjetlost lomi, već kako se reflektira. Savršeniji su od leća i precizniji.

Teleskopi sa zrcalnim lećama kombiniraju funkcije refraktora i reflektora.

Slika 1. Mali optički teleskop. Author24 - online razmjena studentskih radova

Astronomska mjerenja

Budući da se mjerenja u astronomskim istraživanjima provode raznim instrumentima i instrumentima, ukratko ćemo ih osvrnuti.

Napomena 3

Glavni astronomski mjerni instrumenti su koordinatni mjerni strojevi.

Ovi strojevi mjere jednu ili dvije pravokutne koordinate iz fotografske slike ili dijagrama spektra. Koordinatni mjerni strojevi opremljeni su stolom na kojem su postavljene fotografije i mikroskopom s mjernim funkcijama kojim se cilja svjetlosno tijelo ili njegov spektar. Moderni uređaji mogu imati točnost očitanja do 1 mikrona.

Tijekom postupka mjerenja mogu se pojaviti pogreške:

• sam instrument
• operater (ljudski faktor),
• proizvoljan.

Pogreške instrumenta proizlaze iz njegove nesavršenosti, stoga se mora prethodno provjeriti njegova točnost. Provjeri su posebno: vage, mikrometrijski vijci, vodilice na stolu predmeta i mjerni mikroskop, referentni mikrometri.

Pogreške povezane s ljudskim faktorom i slučajnošću zaustavljaju se mnoštvom mjerenja.

U astronomskim mjerenjima dolazi do širokog uvođenja automatskih i poluautomatskih mjernih instrumenata.

Automatski uređaji rade red veličine brže od konvencionalnih i imaju polovicu srednje kvadratne pogreške.

svemirski eksperiment

Definicija 1

Svemirski pokus je skup međusobno povezanih interakcija i opažanja koji omogućuju dobivanje potrebnih informacija o proučavanom nebeskom tijelu ili fenomenu, provedenim u svemirskom letu (sa posadom ili bez posade) kako bi se potvrdile teorije, hipoteze, kao i unaprijediti različite tehnologije koje mogu doprinijeti razvoju znanstvenih spoznaja.

Glavni trendovi eksperimenata u svemiru:

1. Proučavanje tijeka fizikalnih i kemijskih procesa i ponašanja materijala u svemiru.
2. Proučavanje svojstava i ponašanja nebeskih tijela.
3. Utjecaj prostora na čovjeka.
4. Potvrda teorija svemirske biologije i biotehnologije.
5. Načini istraživanja svemira.

Ovdje je prikladno navesti primjere eksperimenata koje su na ISS-u izveli ruski kozmonauti.

Eksperiment rasta biljaka (Veg-01).

Cilj eksperimenta je proučavanje ponašanja biljaka u orbitalnim uvjetima.

Eksperiment "Plazma kristal"- proučavanje kristala plazma-prašine i tekućih tvari pod parametrima mikrogravitacije.

Provedene su četiri faze:

1. Proučavana je struktura plazma-prašine u plazmi plinskog pražnjenja pri visokofrekventnom kapacitivnom pražnjenju.
2. Proučavana je struktura plazma-prašine u plazmi u svjetlećem pražnjenju s istosmjernom strujom.
3. Ispitano je kako ultraljubičasti spektar kozmičkog zračenja utječe na makročestice koje se mogu nabiti fotoemisijom.
4. Strukture plazma-prašine proučavane su na otvorenom prostoru pod djelovanjem sunčevog ultraljubičastog i ionizirajućeg zračenja.

Slika 2. Eksperiment "Plazma kristal". Author24 - online razmjena studentskih radova

Ukupno su ruski kozmonauti na ISS-u izveli više od 100 svemirskih eksperimenata.

Glavni način proučavanja nebeskih objekata i pojava. Promatranja se mogu vršiti golim okom ili uz pomoć optičkih instrumenata: teleskopa opremljenih raznim prijemnicima zračenja (spektrografi, fotometri itd.), astrografa, posebnih instrumenata (osobito dalekozora). Svrhe promatranja su vrlo raznolike. Precizna mjerenja položaja zvijezda, planeta i drugih nebeskih tijela daju materijal za određivanje njihovih udaljenosti (vidi Paralaksa), pravilna gibanja zvijezda i proučavanje zakona gibanja planeta i kometa. Rezultati mjerenja vidljivog sjaja svjetiljki (vizualno ili uz pomoć astrofotometara) omogućuju procjenu udaljenosti do zvijezda, zvjezdanih skupova, galaksija, proučavanje procesa koji se odvijaju u promjenjivim zvijezdama itd. Proučavanje spektra nebeskih tijela uz pomoć spektralnih instrumenata omogućuje mjerenje temperature svjetiljki, radijalnih brzina i daje neprocjenjiv materijal za duboko proučavanje fizike zvijezda i drugih objekata.

Ali rezultati astronomskih promatranja imaju znanstveni značaj samo kada su bezuvjetno ispunjene odredbe uputa koje određuju postupak za promatrača, zahtjeve za instrumente, mjesto promatranja i oblik registracije podataka promatranja.

Metode promatranja koje su dostupne mladim astronomima uključuju vizualno bez instrumenata, vizualno teleskopsko, fotografsko i fotoelektrično promatranje nebeskih objekata i pojava. Ovisno o instrumentalnoj bazi, lokaciji 1 točke promatranja (grad, mjesto, selo), 1 klimatskim uvjetima i interesima amatera, za promatranja se može odabrati bilo koja (ili više) od predloženih tema.

Promatranja sunčeve aktivnosti. Pri promatranju sunčeve aktivnosti svakodnevno se crtaju sunčeve pjege i određuju im se koordinate pomoću unaprijed pripremljene goniometrijske mreže. Najbolje je promatrati pomoću velikog školskog refraktorskog teleskopa ili teleskopa domaće izrade na paralaktičkom stativu (vidi Domaći teleskop). Uvijek morate zapamtiti da nikada ne biste trebali gledati u Sunce bez tamnog (zaštitnog) filtera. Sunce je prikladno promatrati projicirajući njegovu sliku na ekran posebno prilagođen teleskopu. Na papirnatom predlošku ocrtajte konture skupina mrlja i pojedinačnih mrlja, označite pore. Zatim se izračunavaju njihove koordinate, broji se broj sunčevih pjega u skupinama, a u trenutku promatranja prikazuje se indeks sunčeve aktivnosti, Wolfov broj. Promatrač također proučava sve promjene koje se događaju unutar skupine mrlja, nastojeći što točnije prenijeti njihov oblik, veličinu i relativni položaj detalja. Sunce se može promatrati i fotografski uz korištenje dodatne optike u teleskopu, što povećava ekvivalentnu žarišnu duljinu instrumenta i stoga omogućuje fotografiranje većih pojedinačnih formacija na njegovoj površini. Ploče i filmovi za fotografiranje Sunca trebaju imati najmanju moguću osjetljivost.

Promatranja Jupitera i njegovih satelita. Pri promatranju planeta, posebice Jupitera, koristi se teleskop s promjerom leće ili zrcala od najmanje 150 mm. Promatrač pažljivo skicira detalje u Jupiterovim vrpcama i samim vrpcama te određuje njihove koordinate. Promatranjem tijekom nekoliko noći može se proučavati obrazac promjena naoblake planeta. Zanimljivo za promatranje na disku Jupitera je crvena pjega, čija fizička priroda još nije u potpunosti proučena. Promatrač crta položaj Crvene pjege na disku planeta, određuje njezine koordinate, daje opise boje, svjetline mrlje i registrira opažene značajke u sloju oblaka koji ga okružuje.

Za promatranje Jupiterovih mjeseci koristi se školski refraktorski teleskop. Promatrač pomoću očnog mikrometra određuje točan položaj satelita u odnosu na rub planetovog diska. Osim toga, zanimljivo je promatrati pojave u sustavu satelita i bilježiti trenutke tih pojava. To uključuje pomrčinu satelita, ulazak i izlazak iz diska planeta, prolazak satelita između Sunca i planeta, između Zemlje i planeta.

Potražite komete i njihova opažanja. Potraga za kometima provode se pomoću optičkih instrumenata velikog otvora s velikim vidnim poljem (3-5 °). U tu svrhu mogu se koristiti terenski dalekozor, astronomska cijev AT-1, dalekozor TZK, BMT-110, kao i detektori kometa.

Promatrač sustavno ispituje zapadni dio neba nakon zalaska sunca, sjeverni i zenitni dio neba noću, a istočni dio prije izlaska sunca. Promatrač mora vrlo dobro znati položaj na nebu stacionarnih magličastih objekata - plinovitih maglica, galaksija, zvjezdanih jata, koji izgledom nalikuju kometu slabog sjaja. U ovom slučaju, pomoći će mu atlasi zvjezdanog neba, posebno "Obrazovni zvjezdani atlas" A. D. Marlenskog i "Star Atlas" A. A. Mihajlova. O pojavi novog kometa, brzojav se odmah šalje Astronomskom institutu nazvanom po PK Sternbergu u Moskvi. Potrebno je prijaviti vrijeme detekcije kometa, njegove približne koordinate, ime i prezime promatrača, njegovu poštansku adresu.

Promatrač mora nacrtati položaj kometa među zvijezdama, proučiti vidljivu strukturu glave i repa kometa (ako ih ima) i odrediti njegov sjaj. Fotografiranje područja neba na kojem se komet nalazi omogućuje točnije određivanje njegovih koordinata nego prilikom skiciranja, te, posljedično, točnije izračunavanje orbite kometa. Prilikom fotografiranja kometa, teleskop mora biti opremljen satom koji ga vodi iza zvijezda koje se kreću zbog prividne rotacije neba.

Promatranja noćnih oblaka. Noctilucentni oblaci najzanimljiviji su, ali još uvijek malo proučeni fenomen prirode. U SSSR-u se promatraju ljeti sjeverno od 50° zemljopisne širine. Mogu se vidjeti na pozadini segmenta sumraka, kada je kut uranjanja Sunca ispod horizonta od 6 do 12°. U to vrijeme sunčeve zrake osvjetljavaju samo gornje slojeve atmosfere, gdje se na visini od 70-90 km stvaraju noćni oblaci. Za razliku od običnih oblaka, koji u sumrak izgledaju tamno, noćni oblaci svijetle. Promatraju se na sjevernoj strani neba, ne visoko iznad horizonta.

Promatrač svake noći u intervalima od 15 minuta ispituje segment sumraka i, u slučaju pojave noćnih oblaka, ocjenjuje njihovu svjetlinu, bilježi promjene oblika i pomoću teodolita ili drugog goniometrijskog instrumenta mjeri duljinu polja oblaka. po visini i azimutu. Osim toga, poželjno je fotografirati noćne oblake. Ako je otvor blende 1:2, a osjetljivost filma 130-180 jedinica prema GOST-u, tada se mogu dobiti dobre slike s ekspozicijom od 1-2 s. Slika bi trebala prikazati glavni dio polja oblaka i siluete zgrada ili drveća.

Svrha patroliranja segmentom sumraka i promatranja noćnih oblaka je utvrđivanje učestalosti pojavljivanja oblaka, prevladavajućih oblika, dinamike polja sumračnih oblaka, kao i pojedinih formacija unutar polja oblaka.

Promatranja meteora. Zadaci vizualnih promatranja su brojanje meteora i određivanje radijansa meteora. U prvom slučaju, promatrači su smješteni ispod kružnog okvira koji ograničava vidno polje na 60° i registriraju samo one meteore koji se pojavljuju unutar okvira. Dnevnik promatranja bilježi serijski broj meteora, trenutak prolaska s točnošću od jedne sekunde, veličinu, kutnu brzinu, smjer meteora i njegov položaj u odnosu na okvir. Ova opažanja omogućuju proučavanje gustoće meteorskih kiša i raspodjele svjetline meteora.

Prilikom određivanja radijanta meteora, promatrač pažljivo označava svaki promatrani meteor na kopiji karte zvjezdanog neba i bilježi serijski broj meteora, trenutak prolaska, magnitudu, duljinu meteora u stupnjevima, kutnu brzinu i boju. Slabi meteori promatraju se uz pomoć terenskih naočala, cijevi AT-1, dalekozora TZK. Promatranja u okviru ovog programa omogućuju proučavanje raspodjele malih radijanata na nebeskoj sferi, određivanje položaja i pomaka proučavanih malih radijanata te dovode do otkrića novih radijanata.

Promatranja promjenjivih zvijezda. Glavni instrumenti za promatranje promjenjivih zvijezda: terenski dalekozor, AT-1 astronomske cijevi, TZK dalekozor, BMT-110, detektori kometa koji pružaju veliko vidno polje. Promatranja promjenjivih zvijezda omogućuju proučavanje zakona promjene njihova sjaja, određivanje razdoblja i amplitude promjene sjaja, određivanje njihove vrste i tako dalje.

U početku se promatraju promjenjive zvijezde - Cefeide, koje imaju pravilne fluktuacije sjaja s dovoljno velikom amplitudom, a tek nakon toga treba pristupiti promatranju polupravilnih i nepravilnih promjenjivih zvijezda, zvijezda s malom amplitudom sjaja, kao i istraživati ​​zvijezde. osumnjičeni za promjenjivost, i patroliraju upaljene zvijezde.

Uz pomoć kamera možete fotografirati zvjezdano nebo kako biste promatrali dugotrajne promjenjive zvijezde i tražili nove promjenjive zvijezde.

Promatranja pomrčina Sunca

Program amaterskih promatranja potpune pomrčine Sunca može uključivati: vizualnu registraciju momenata kontakta između ruba Mjesečevog diska i ruba Sunčeva diska (četiri kontakta); skice izgleda solarne korone - njezin oblik, struktura, veličina, boja; teleskopska promatranja pojava kada rub Mjesečevog diska prekriva sunčeve pjege i baklje; meteorološka opažanja - registracija tijeka temperature, tlaka, vlažnosti zraka, promjena smjera i jačine vjetra; promatranje ponašanja životinja i ptica; fotografiranje djelomičnih faza pomrčine kroz teleskop sa žarišnom duljinom od 60 cm ili više; fotografiranje solarne korone pomoću fotoaparata s lećom žarišne duljine 20-30 cm; fotografiranje takozvane Baileyeve krunice, koja se pojavljuje prije izbijanja sunčeve korone; registracija promjena svjetline neba kako se faza pomrčine povećava s domaćim fotometrom.

Promatranja pomrčina Mjeseca

Kao i pomrčine Sunca, pomrčine Mjeseca se javljaju relativno rijetko, a pritom se svaka pomrčina karakterizira svojim karakteristikama. Promatranja pomrčina Mjeseca omogućuju preciziranje mjesečeve orbite i pružaju informacije o gornjim slojevima Zemljine atmosfere. Program za promatranje pomrčine Mjeseca može se sastojati od sljedećih elemenata: određivanje svjetline zasjenjenih dijelova Mjesečevog diska iz vidljivosti detalja mjesečeve površine kada se promatra kroz 6x prepoznat dalekozor ili teleskop s malim povećanjem; vizualne procjene svjetline Mjeseca i njegove boje kako golim okom tako i dalekozorom (teleskopom); promatranja kroz teleskop s promjerom leće od najmanje 10 cm uz povećanje od 90x tijekom cijele pomrčine kratera Herodot, Aristarh, Grimaldi, Atlas i Riccioli, u čijem području se mogu pojaviti fenomeni boje i svjetlosti; registracija teleskopom trenutaka prekrivanja zemljinom sjenom nekih formacija na Mjesečevoj površini (popis tih objekata dat je u knjizi "Astronomski kalendar. Stalni dio"); određivanje pomoću fotometra svjetline površine Mjeseca u različitim fazama pomrčine.

Promatranja umjetnih Zemljinih satelita

Prilikom promatranja umjetnih satelita Zemlje, bilježi se putanja satelita na zvjezdanoj karti i vrijeme njegovog prolaska oko uočljivih svijetlih zvijezda. Vrijeme se mora zabilježiti na najbližih 0,2 s pomoću štoperice. Mogu se fotografirati svijetli sateliti.

Astronomija se temelji na promatranjima sa Zemlje i tek od 60-ih godina našeg stoljeća, iz svemira - s automatskih i drugih svemirskih stanica, pa čak i s Mjeseca. Uređaji su omogućili dobivanje uzoraka mjesečevog tla, isporuku raznih instrumenata, pa čak i spuštanje ljudi na Mjesec. No, za sada se mogu istraživati ​​samo nebeska tijela najbliža Zemlji. Igrajući istu ulogu kao eksperimenti u fizici i kemiji, promatranja u astronomiji imaju niz značajki.

Prva značajka sastoji se u tome što su astronomska promatranja u većini slučajeva pasivna u odnosu na objekte koji se proučavaju. Ne možemo aktivno utjecati na nebeska tijela, izvoditi eksperimente (s izuzetkom rijetkih slučajeva), kao što se to radi u fizici, biologiji i kemiji. Samo je korištenje svemirskih letjelica pružilo neke mogućnosti u tom pogledu.

Osim toga, mnoge se nebeske pojave odvijaju tako sporo da njihovo promatranje zahtijeva ogromna razdoblja; na primjer, promjena nagiba zemljine osi prema ravnini njezine orbite postaje uočljiva tek nakon stotina godina. Stoga za nas neka zapažanja napravljena u Babilonu i u Kini prije tisuća godina nisu izgubila na značaju, a bila su, prema modernim konceptima, vrlo netočna.

Druga značajka astronomska promatranja je sljedeća. Promatramo položaj nebeskih tijela i njihovo kretanje od Zemlje koja je i sama u pokretu. Stoga pogled na nebo za zemaljskog promatrača ne ovisi samo o tome gdje se nalazi na Zemlji, već i o tome koje doba dana i godine promatra. Na primjer, kada imamo zimski dan, u Južnoj Americi je ljetna noć, i obrnuto. Zvijezde su vidljive samo ljeti ili zimi.

Treća značajka astronomska promatranja posljedica su činjenice da su sve svjetiljke jako udaljene od nas, toliko udaljene da se ni okom ni teleskopom ne može odlučiti koja je od njih bliže, a koja dalje. Svi nam se čine jednako udaljeni. Stoga se tijekom promatranja obično provode kutna mjerenja, a već se iz njih često izvlače zaključci o linearnim udaljenostima i veličinama tijela.

Udaljenost između objekata na nebu (na primjer, zvijezda) mjeri se kutom koji čine zrake koje idu prema objektima iz točke promatranja. Ta se udaljenost naziva kutna i izražava se u stupnjevima i njezinim ulomcima. U ovom slučaju smatra se da dvije zvijezde nisu udaljene jedna od druge na nebu, ako su smjerovi u kojima ih vidimo blizu jedan drugom (slika 1, zvijezde A i B). Moguće je da je treća zvijezda C, na nebu udaljenija od L, u svemiru do ALI bliže od zvijezde NA.

Mjerenja visine, kutne udaljenosti objekta od horizonta, provode se posebnim goniometrijskim optičkim instrumentima, kao što je teodolit. Teodolit je instrument čiji je glavni dio teleskop koji se okreće oko vertikalne i horizontalne osi (slika 2). Na osi su pričvršćene kružnice podijeljene na stupnjeve i lučne minute. U tim se krugovima računa smjer teleskopa. Na brodovima i zrakoplovima kutna mjerenja se vrše instrumentom koji se naziva sekstant (sextan).

Prividne dimenzije nebeskih objekata također se mogu izraziti u kutnim jedinicama. Promjeri Sunca i Mjeseca u kutnoj mjeri su približno isti - oko 0,5°, a u linearnim jedinicama Sunce je veće od Mjeseca u promjeru oko 400 puta, ali je isto toliko puta dalje od Zemlje . Stoga su nam njihovi kutni promjeri gotovo jednaki.

Vaša zapažanja

Za bolju asimilaciju astronomije trebali biste što ranije početi promatrati nebeske pojave i svjetiljke. Smjernice za promatranje golim okom dane su u Dodatku VI. Pronalaženje zviježđa, orijentacija na tlu pomoću Polarne zvijezde, koja vam je poznata iz tečaja fizičke geografije, te promatranje dnevne rotacije neba povoljno se izvodi pomoću pokretne zvjezdane karte priložene uz udžbenik. Za približnu procjenu kutnih udaljenosti na nebu, korisno je znati da je kutna udaljenost između dviju zvijezda "dipper" Velikog medvjeda približno 5°.

Prije svega, trebate se upoznati s pogledom na zvjezdano nebo, pronaći planete na njemu i osigurati da se kreću u odnosu na zvijezde ili Sunce u roku od 1-2 mjeseca. (O uvjetima vidljivosti planeta i nekih nebeskih pojava govori se u školskom astronomskom kalendaru za određenu godinu.) Uz to se treba upoznati s reljefom Mjeseca, sa sunčevim pjegama, a potom i s drugim svjetiljcima i pojavama. , koji su spomenuti u Dodatku VI. Da biste to učinili, u nastavku je dat uvod u teleskop.

1. Astronomija je nova disciplina u kolegiju, iako su vam neke od tema ukratko poznate.
2. Što trebaš:

1. Udžbenik: . Astronomija. Osnovna razina.11 razred: udžbenik / B.A. Vorontsov-Velyaminov, E.K. Strout - 5. izd., prerađeno .- M .: Drfa, 2018.-238s, sa: ilustr., 8 listova. kol. uklj. - (Ruski udžbenik).;
2. opća bilježnica - 48 listova.

1. Kako raditi s udžbenikom.

• proći kroz (a ne čitati) odlomak
• udubiti se u bit, pozabaviti se svakom pojavom i procesom
• razraditi sva pitanja i zadatke nakon odlomka, ukratko u bilježnicama
• provjerite svoje znanje na popisu pitanja na kraju teme
• pogledajte dodatni materijal na internetu

Tema 1.1 Predmet astronomije. Promatranja su osnova astronomije.

1.1.1 Što proučava astronomija. Njegov značaj i povezanost s drugim znanostima

Astronomija je jedna od najstarijih znanosti čiji začeci sežu u kameno doba (VI-III tisućljeće prije Krista).

Astronomija to je znanost koja proučava kretanje, građu, nastanak i razvoj nebeskih tijela i njihovih sustava.

Astronomija[Grčki Astron (astron) - zvijezda, nomos (nomos) - zakon] - znanost koja proučava kretanje nebeskih tijela (odjeljak "nebeska mehanika"), njihovu prirodu (odjeljak "astrofizika"), nastanak i razvoj (odjeljak "kozmogonija")

Astronomija, jedna od najfascinantnijih i najdrevnijih znanosti o prirodi, istražuje ne samo sadašnjost, već i daleku prošlost makrosvijeta oko nas, a također nam omogućuje da nacrtamo znanstvenu sliku budućnosti svemira. Čovjeka je oduvijek zanimalo pitanje kako funkcionira svijet oko njega i koje mjesto u njemu zauzima. U zoru civilizacije većina naroda imala je posebne kozmološke mitove koji govore kako prostor (red) postupno nastaje iz početnog kaosa, pojavljuje se sve što čovjeka okružuje: nebo i zemlja, planine, mora i rijeke, biljke i životinje, kao i sama osoba. Tisućama godina dolazilo je do postupnog nakupljanja informacija o pojavama koje su se događale na nebu.

Potreba za astronomskim znanjem bila je diktirana životnom nužnošću (demonstracija filmova: " Sve tajne svemira #21 - Otkriće - povijest astronomije" i Astronomija (2⁄15). Najstarija znanost.)

Pokazalo se da su periodične promjene zemaljske prirode popraćene promjenama u izgledu zvjezdanog neba i prividnog kretanja Sunca. Bilo je potrebno izračunati početak određenog doba godine kako bi se na vrijeme obavili određeni poljoprivredni radovi: sjetva, zalijevanje, žetva. Ali to se moglo učiniti samo pomoću kalendara sastavljenog iz dugoročnih promatranja položaja i kretanja Sunca i Mjeseca. Dakle, potreba za redovitim promatranjem nebeskih tijela nastala je zbog praktičnih potreba brojanja vremena. Stroga periodičnost svojstvena kretanju nebeskih tijela leži u osnovi osnovnih jedinica za računanje vremena koje se i danas koriste - dan, mjesec, godina.

Jednostavno promišljanje pojava koje se pojavljuju i njihovo naivno tumačenje postupno su zamijenjene pokušajima znanstvenog objašnjenja uzroka promatranih pojava. Kada je u Staroj Grčkoj (VI. st. pr. Kr.) započeo nagli razvoj filozofije kao znanosti o prirodi, astronomsko znanje postalo je sastavni dio ljudske kulture. Astronomija je jedina znanost koja je dobila svoju muzu zaštitnicu - Uraniju.

O početnom značaju razvoja astronomskih znanja može se suditi u vezi s praktičnim potrebama ljudi. Mogu se podijeliti u nekoliko skupina:

• poljoprivrednih potreba(potreba za brojanjem vremena su dani, mjeseci, godine. Primjerice, u starom Egiptu vrijeme sjetve i žetve određivalo se pojavljivanjem prije izlaska sunca iza ruba horizonta sjajne zvijezde Sothis, vjesnice poplava Nila);
• potrebe širenja trgovine, uključujući i pomorsku (pomorstvo, traženje trgovačkih putova, plovidba. Dakle, fenički pomorci bili su vođeni Sjevernjačom, koju su Grci zvali Fenička zvijezda);
• estetske i kognitivne potrebe, potreba za cjelovitim svjetonazorom(čovjek je nastojao objasniti periodičnost prirodnih pojava i procesa, nastanak okolnog svijeta).

Podrijetlo astronomije u astrološkim idejama karakteristično je za mitološki svjetonazor drevnih civilizacija.

I-ti antički svijet(PRIJE KRISTA). Filozofija →astronomija → elementi matematike (geometrija). Drevni Egipat, Drevna Asirija, Drevne Maje, Drevna Kina, Sumerani, Babilonija, Stara Grčka.

Znanstvenici koji su dali značajan doprinos razvoju astronomije: Tales iz Mileta(625-547, dr. Grčka), Eudoksa Knidskog(408-355, Ostala Grčka), ARISTOTEL(384-322, Makedonija, druga Grčka), Aristarh sa Samosa(310-230, Aleksandrija, Egipat), ERATOSFENE(276-194, Egipat), Hiparh s Rodosa(190-125, Stara Grčka).

Arheolozi su utvrdili da je čovjek posjedovao osnovna astronomska znanja prije 20 tisuća godina u kamenom dobu.

• Prapovijesna faza od 25 tisuća godina prije Krista do 4 tisuće prije Krista (slika na stijenama, prirodni opservatoriji itd.).
• Drevna faza se uvjetno može smatrati od 4000 godina prije Krista - 1000 prije Krista:
  • oko 4 tisuće PRIJE KRISTA astronomski spomenici starih Maja, Stonehenge kameni opservatorij (Engleska);
  • oko 3000 godina prije Krista orijentacija piramida, prvi astronomski zapisi u Egiptu, Babilonu, Kini;
  • oko 2500. pr uspostavljanje egipatskog solarnog kalendara;
  • oko 2000. pr izrada 1. karte neba (Kina);
  • oko 1100. pr određivanje nagiba ekliptike prema ekvatoru;
• antička pozornica
  • ideje o sferičnosti Zemlje (Pitagora, 535. pr. Kr.);
  • predviđanje pomrčine Sunca od Talesa iz Mileta (585. pr. Kr.);
  • uspostavljanje 19-godišnjeg ciklusa lunarnih faza (Metonov ciklus, 433. pr. Kr.);
  • ideje o rotaciji Zemlje oko svoje osi (Heraklit Pontski, 4. st. pr. Kr.);
  • ideja o koncentričnim krugovima (Eudoks), rasprava "O nebu" Aristotela (dokaz sferičnosti Zemlje i planeta) kompilacija prvog kataloga zvijezda 800 zvijezda, Kina (4. st. pr. Kr.);
  • početak sustavnog određivanja položaja zvijezda od strane grčkih astronoma, razvoj teorije sustava svijeta (3. st. pr. Kr.);
  • otkriće precesije, prve tablice kretanja Sunca i Mjeseca, zvjezdani katalog od 850 zvijezda (Hipparachus, (2. st. pr. Kr.);
  • ideja o kretanju Zemlje oko Sunca i određivanju veličine Zemlje (Aristarh sa Samosa, Eratosten 3-2 st. pr. Kr.);
  • uvođenje julijanskog kalendara u Rimsko Carstvo (46. pr. Kr.);
  • Klaudije Ptolomej - "Sintaksa" (Almogest) - enciklopedija antičke astronomije, teorija gibanja, planetarne tablice (140. god.).

Pjesme Homera i Hezioda daju predodžbu o astronomskom znanju Grka tog razdoblja: tamo se spominju brojne zvijezde i sazviježđa, daju se praktični savjeti o korištenju nebeskih tijela za navigaciju i određivanje godišnjih doba. godina. Kozmološke ideje ovog razdoblja u potpunosti su posuđene iz mitova: Zemlja se smatra ravnom, a nebo je čvrsta zdjela koja se temelji na Zemlji. Glavni likovi ovog razdoblja su filozofi, intuitivno pipajući za onim što će se kasnije nazvati znanstvenom metodom spoznaje. Istodobno se izvode prva specijalizirana astronomska promatranja, razvijaju se teorija i praksa kalendara; prvi put se geometrija uzima kao osnova astronomije, uvode se brojni apstraktni pojmovi matematičke astronomije; pokušavaju se pronaći fizički obrasci u kretanju svjetiljki. Znanstveno je objašnjen niz astronomskih pojava, dokazana sferičnost Zemlje.

II Predteleskopski razdoblje. (naše doba prije 1610.). Propadanje znanosti i astronomije. Slom Rimskog Carstva, napadi barbara, rađanje kršćanstva. Brzi razvoj arapske znanosti. Oživljavanje znanosti u Europi. Suvremeni heliocentrični sustav svjetske strukture.

Klaudije Ptolemej (Klaudije Ptolomej)(87-165, dr. Rim), BIROUNI, Abu Reyhan Mohammed ibn Ahmed al-Biruni(973-1048, moderni Uzbekistan), Mirza Mohammed ibn Shahrukh ibn Timur (Taragai) ULUGBEK(1394-1449, moderni Uzbekistan), Nicolaus COPERNICK(1473.-1543., Poljska), Tycho (Tige) BRAGE(1546-1601, Danska).

• arapsko razdoblje. Nakon pada drevnih država u Europi, drevne znanstvene tradicije (uključujući astronomiju) nastavile su se razvijati u arapskom kalifatu, kao iu Indiji i Kini.
  • 813 Osnivanje astronomske škole (kuće mudrosti) u Bagdadu;
  • 827 određivanje veličine globusa mjerenjima stupnjeva između Tigrisa i Eufrata;
  • 829 osnivanje Bagdadske opservatorije;
  • 10. stoljeće otkriće lunarne nejednakosti (Abu-l-Wafa, Bagdad);
  • katalog 1029 zvijezda, pojašnjenje nagiba ekliptike prema ekvatoru, određivanje duljine 1° meridijana (1031g, Al-Biruni);
  • brojna djela iz astronomije do kraja 15. stoljeća (kalendar Omara Khayyama, "Ilkhanske tablice" kretanja Sunca i planeta (Nasiraddin Tussi, Azerbajdžan), djela Ulugbeka);
• europski preporod. Krajem 15. stoljeća u Europi počinje oživljavanje astronomskih znanja, što dovodi do prve revolucije u astronomiji. Ovu revoluciju u astronomiji izazvali su zahtjevi prakse - započela je era velikih geografskih otkrića.
  • Daleka putovanja zahtijevala su precizne metode za određivanje koordinata. Ptolemejev sustav nije mogao zadovoljiti povećane potrebe. Zemlje koje su prve obratile pozornost na razvoj astronomskih istraživanja postigle su najveći uspjeh u otkrivanju i razvoju novih zemalja.
  • U Portugalu je još u 14. stoljeću princ Henry osnovao zvjezdarnicu kako bi zadovoljio potrebe plovidbe, a Portugal je bio prva europska zemlja koja je počela osvajati i iskorištavati nove teritorije.
  • Najvažnija dostignuća europske astronomije XV-XVI stoljeća su planetarne tablice (Regiomontanus iz Nürnberga, 1474.),
  • djela N. Kopernika, koji je napravio prvu revoluciju u astronomiji (1515.-1540.),
  • opažanja danskog astronoma Tycha Brahea u zvjezdarnici Uraniborg na otoku Vanu (najtočnije u doba pred teleskopom).

III Teleskopski prije pojave spektroskopije (1610-1814). Izum teleskopa i promatranje njime. Zakoni gibanja planeta. Otkriće planeta Urana. Prve teorije o nastanku Sunčevog sustava.

Znanstvenici koji su dali značajan doprinos razvoju astronomije u ovom razdoblju: Galileo Galilei(1564.-1642., Italija), Johannes KEPLER(1571.-1630., Njemačka), Jan GAVEL (GAVELIJUS) (1611.-1687., Poljska), Hans Christian HUYGENS(1629.-1695., Nizozemska), Giovanni Domenico (Jean Dominic) CASINI>(1625.-1712., Italija-Francuska), Isaac Newton(1643.-1727., Engleska), Edmund GALLEY (HALLEY, 1656-1742, Engleska), William (William) Wilhelm Friedrich HERSHEL(1738.-1822., Engleska), Pierre Simon Laplace(1749.-1827., Francuska).

• Početkom 17. stoljeća (Lippershey, Galileo, 1608.) stvoren je optički teleskop koji je uvelike proširio horizont spoznaje svijeta čovječanstva.
  • određena je paralaksa Sunca (1671.), što je omogućilo određivanje astronomske jedinice s velikom točnošću i određivanje brzine svjetlosti,
  • suptilna kretanja Zemljine osi, pravilna kretanja zvijezda, zakoni gibanja Mjeseca,
  • godine 1609-1618 Kepler je na temelju ovih promatranja planeta Marsa otkrio tri zakona gibanja planeta,
  • godine 1687 Newton je objavio zakon univerzalne gravitacije, koji objašnjava uzroke gibanja planeta.
  • stvara se nebeska mehanika;
  • mase planeta su određene;
  • početkom 19. stoljeća (1. siječnja 1801.) Piazzi otkriva prvi manji planet (asteroid) Ceres;
  • Palada i Juno otkrivene su 1802. i 1804. godine.

IV Spektroskopija i fotografija. (1814-1900). Spektroskopska opažanja. Prvo određivanje udaljenosti do zvijezda. Otkriće planeta Neptun.

Znanstvenici koji su dali značajan doprinos razvoju astronomije u ovom razdoblju: Joseph von Fraunhofer(1787.-1826., Njemačka), Vasilij Jakovljevič (Friedrich Wilhelm Georg) STRUVE(1793.-1864., Njemačka-Rusija), George Biddell ERI(AIRIE, 1801-1892, Engleska), Friedrich Wilhelm BESSEL(1784.-1846., Njemačka), Johann Gottfried HALLE(1812.-1910., Njemačka), William HEGGINS (Huggins, 1824-1910, Engleska), Angelo SECCHI(1818.-1878., Italija), Fedor Aleksandrovič BREDIKHIN(1831-1904, Rusija), Edward Charles Pickering(1846-1919, SAD).

• Godine 1806. - 1817. I. Fraunthofer (Njemačka) stvorio je temelje spektralne analize, izmjerio valne duljine sunčevog spektra i apsorpcijskih linija, čime je postavio temelje astrofizike.
• Godine 1845. I. Fizeau i J. Foucault (Francuska) dobili su prve fotografije Sunca.
• Godine 1845. - 1850. Lord Ross (Irska) otkrio je spiralnu strukturu nekih maglica.
• 1846. I. Galle (Njemačka), prema proračunima W. Le Verriera (Francuska), otkrio je planet Neptun, koji je bio trijumf nebeske mehanike
• Uvođenje fotografije u astronomiju omogućilo je dobivanje fotografija solarne korone i površine Mjeseca te početak proučavanja spektra zvijezda, maglica i planeta.
• Napredak u optici i konstrukciji teleskopa omogućio je otkrivanje satelita Marsa, opisivanje površine Marsa promatrajući je u suprotnosti (D. Schiaparelli)
• Povećanje točnosti astrometrijskih promatranja omogućilo je mjerenje godišnje paralakse zvijezda (Struve, Bessel, 1838.) i otkrivanje kretanja Zemljinih polova.

V Moderna razdoblje (1900-danas). Razvoj primjene fotografije i spektroskopskih promatranja u astronomiji. Rješavanje problema izvora energije zvijezda. Otkriće galaksija. Pojava i razvoj radioastronomije. Svemirska istraživanja.

• Početkom 20. stoljeća K.E. Tsiolkovsky objavio je prvi znanstveni esej o astronautici - "Proučavanje svjetskih prostora s mlaznim uređajima".
• Godine 1905. A. Einstein stvara specijalnu teoriju relativnosti
• 1907. - 1916., opća teorija relativnosti, koja je omogućila objašnjenje postojećih proturječnosti između postojeće fizičke teorije i prakse, dala je poticaj za razotkrivanje misterija energije zvijezda, potaknula razvoj kozmoloških teorija
• Godine 1923. E. Hubble je dokazao postojanje drugih zvjezdanih sustava – galaksija
• 1929. E. Hubble je otkrio zakon "crvenog pomaka" u spektrima galaksija.
• 1918. na zvjezdarnici Mount Wilson postavljen je reflektor od 2,5 metara, a 1947. tamo je pušten u rad reflektor od 5 metara)
• Radioastronomija se pojavila 1930-ih s pojavom prvih radioteleskopa.
• Godine 1933. Karl Jansky iz Bell Labsa otkrio je radio valove koji dolaze iz središta galaksije.
• Grote Reber izgradio je prvi parabolički radio teleskop 1937. godine.
• Godine 1948. lansiranja raketa u visoke slojeve atmosfere (SAD) omogućila su detekciju rendgenskog zračenja solarne korone.
• Aronomisti su počeli proučavati fizičku prirodu nebeskih tijela i značajno proširili granice proučavanog prostora.
• Astrofizika je postala vodeća grana astronomije, a posebno je veliki razvoj dobila u 20. stoljeću. i danas nastavlja brzo rasti.
• Godine 1957. postavljeni su temelji za kvalitativno nove istraživačke metode temeljene na korištenju umjetnih nebeskih tijela, što je kasnije dovelo do pojave novih grana astrofizike.
• Godine 1957. SSSR je lansirao prvi umjetni satelit Zemlje, što je označilo početak svemirskog doba za čovječanstvo.
• Svemirske letjelice omogućile su iznošenje infracrvenih, rendgenskih i gama-zraka teleskopa iz Zemljine atmosfere).
• Prvi svemirski letovi s ljudskom posadom (1961., SSSR), prvo slijetanje ljudi na Mjesec (1969., SAD) događaji su epohalni za cijelo čovječanstvo.
• Isporuka lunarnog tla na Zemlju (Luna-16, SSSR, 1970.),
• Slijetanje spuštenih vozila na površinu Venere i Marsa,
• Slanje automatskih međuplanetarnih stanica na udaljenije planete Sunčevog sustava.

(Za više detalja vidi Vremenski okvir istraživanja svemira i vremenski okvir istraživanja svemira.)

1.1.2 Povezanost astronomije s drugim znanostima.

Izrastajući iz nekada jedinstvene znanosti o prirodi - filozofije - astronomija, matematika i fizika nikada nisu izgubile blisku povezanost jedna s drugom. Astronomija je igrala toliko vodeću ulogu u povijesti znanosti da su mnogi znanstvenici od nje preuzeli zadatke i stvorili metode za rješavanje tih problema. Astronomija, matematika i fizika nikada nisu izgubile svoj odnos, što se očituje u aktivnostima mnogih znanstvenika.

Povezanost astronomije s drugim znanostima- Međuprožimanje i međusobni utjecaj znanstvenih područja:

1.1.3 Struktura i razmjer svemira

Već znate da se naša Zemlja sa svojim satelitom Mjesecom, drugim planetima i njihovim satelitima, kometima i manjim planetima okreću oko Sunca, da sva ta tijela čine Sunčev sustav. Zauzvrat, Sunce i sve ostale zvijezde vidljive na nebu dio su ogromnog zvjezdanog sustava – našeg. Galaksija. Sunčevu sustavu najbliža zvijezda toliko je udaljena da svjetlost, koja putuje brzinom od 300 000 km/s, putuje od nje do Zemlje više od četiri godine. Zvijezde su najčešća vrsta nebeskih tijela, sa stotinama milijardi njih samo u našoj galaksiji. Volumen koji zauzima ovaj zvjezdani sustav toliko je velik da ga svjetlost može prijeći tek za 100 000 godina.

U Svemir Postoje mnoge druge galaksije poput naše. Položaj i kretanje galaksija je ono što određuje strukturu i strukturu svemira u cjelini. Galaksije su toliko udaljene da se golim okom mogu vidjeti samo sljedeće tri: dvije na južnoj hemisferi, a s područja Rusije samo jedna - maglica Andromeda. Iz najudaljenijih galaksija svjetlost stiže do Zemlje za 10 milijardi godina. Značajan dio materije zvijezda i galaksija nalazi se u takvim uvjetima da ih je nemoguće stvoriti u zemaljskim laboratorijima. Sav vanjski prostor ispunjen je elektromagnetskim zračenjem, gravitacijskim i magnetskim poljima, između zvijezda u galaksijama i između galaksija nalazi se vrlo rijetka tvar u obliku plina, prašine, pojedinačnih molekula, atoma i iona, atomskih jezgri i elementarnih čestica.

Sva tijela u Svemiru tvore sustave različite složenosti:

1. Sunčev sustav - Sunce i nebeska tijela koja se kreću oko njega (planeti, kometi, sateliti planeta, asteroidi), Sunce je samosvjetleće tijelo, druga tijela, poput Zemlje, sjaje reflektiranom svjetlošću. Starost SS-a je ~5 milijardi godina. U Svemiru postoji ogroman broj takvih zvjezdanih sustava s planetima i drugim tijelima.
2. Zvijezde vidljive na nebu , uključujući mliječna staza je mali djelić zvijezda koje čine galaksije (ili nazovite našu galaksiju Mliječni put) - sustavi zvijezda, njihovih nakupina i međuzvjezdanog medija. Mnogo je takvih galaksija, svjetlost najbližih putuje do nas milijunima godina. Starost galaksija je 10-15 milijardi godina.
3. galaksije ujediniti u svojevrsne klastere (sustave)

Sva tijela su u stalnom kretanju, mijenjanju, razvoju. Planeti, zvijezde, galaksije imaju svoju povijest, koja se često broji u milijardama godina.

Kao što znate, udaljenost do najbližeg nebeskog tijela Zemlji - Mjeseca je otprilike 400 000 km. Najudaljeniji objekti nalaze se od nas na udaljenosti koja više od 10 puta premašuje udaljenost do Mjeseca.

Pokušajmo zamisliti veličine nebeskih tijela i udaljenosti između njih u Svemiru, koristeći dobro poznati model - školski globus Zemlje, koji je 50 milijuna puta manji od našeg planeta. U ovom slučaju, Mjesec moramo prikazati kao loptu promjera 7 cm, koja se nalazi na udaljenosti od oko 7,5 m od globusa. Model Sunca će imati promjer od 28 m i biti na udaljenosti od 3 m. km, a model Plutona - najudaljenijeg planeta u Sunčevom sustavu - bit će uklonjen od nas za 120 km. Nama najbliža zvijezda u ovom mjerilu modela nalazit će se na udaljenosti od oko 800 000 km, odnosno 2 puta dalje od Mjeseca. Naša galaksija će se smanjiti na veličinu Sunčevog sustava, ali najudaljenije zvijezde i dalje će biti izvan njega.

Dijagram prikazuje sustav i udaljenosti:

1 astronomska jedinica = 149,6 milijuna km(srednja udaljenost od Zemlje do Sunca).

1 kom (parsec) = 206265 AU = 3, 26 sv. godine

1 svjetlosna godina(Sv. godina) je udaljenost koju snop svjetlosti prijeđe brzinom od gotovo 300 000 km/s za 1 godinu. 1 svjetlosna godina jednaka je 9,46 milijuna milijuna kilometara!

1.1.4 Značajke astronomije i njezinih metoda

Tisućama godina astronomi su proučavali položaj nebeskih objekata na zvjezdanom nebu i njihovo međusobno kretanje tijekom vremena. Zato je dugo, odnosno od III stoljeća prije Krista, dominirao geocentrični sustav svjetskog poretka Klaudija Ptolomeja. Podsjetimo da je prema njoj planet Zemlja bio u središtu cijelog svemira, a sva druga nebeska tijela, uključujući i Sunce, su se vrtjela oko nje.

I tek sredinom 16. stoljeća, odnosno 1543. godine, izašlo je veliko djelo Nikole Kopernika "O revoluciji nebeskih sfera", koje je tvrdilo da središte našeg sustava nije Zemlja, već Sunce . Tako je i nastalo heliocentrična doktrina, koji je dao ključ do znanja o svemiru.

Astronomska promatranja služe kao glavna metoda proučavanja nebeskih objekata i pojava.

Astronomska promatranja su svrhovito i aktivno evidentiranje informacija o procesima i pojavama koje se događaju u Svemiru.

Astronomija proučava strukturu Svemira, kretanje, fizičku prirodu, podrijetlo i evoluciju nebeskih tijela i sustava nastalih od njih. Astronomija također istražuje temeljna svojstva svemira oko nas. Ogromne prostorno-vremenske skale proučavanih predmeta i pojava određuju karakteristične značajke astronomije.

Informacije o tome što se događa izvan Zemlje u svemiru, znanstvenici dobivaju uglavnom na temelju svjetlosti i drugih vrsta zračenja koje dolaze iz tih objekata. Promatranja su glavni izvor informacija u astronomiji. Ovaj prva značajka astronomija ga razlikuje od drugih prirodnih znanosti (na primjer, fizike ili kemije), gdje eksperimenti igraju značajnu ulogu. Mogućnosti za eksperimente izvan Zemlje pojavile su se samo zahvaljujući astronautici. Ali čak i u tim slučajevima govorimo o provođenju eksperimentalnih studija u malom razmjeru, kao što je, na primjer, proučavanje kemijskog sastava lunarnih ili marsovskih stijena. Teško je zamisliti eksperimente na planetu u cjelini, zvijezdi ili galaksiji.

Druga značajka zbog značajnog trajanja niza fenomena koji se proučavaju u astronomiji (od stotina do milijuna i milijardi godina). Stoga je nemoguće izravno promatrati promjene koje se događaju. Čak se i promjene koje se događaju na Suncu bilježe na Zemlji tek nakon 8 minuta i 19 sekundi (toliko je vremena potrebno svjetlosti da prijeđe udaljenost od Sunca do Zemlje). Što se tiče udaljenih galaksija, ovdje već govorimo o milijardama godina. Odnosno, proučavajući udaljene zvjezdane sustave, proučavamo njihovu prošlost. Kada su promjene posebno spore, potrebno je promatrati mnoge povezane objekte, poput zvijezda. Na taj se način dobivaju osnovne informacije o evoluciji zvijezda.

Treća značajka astronomija je zbog potrebe da se naznači položaj nebeskih tijela u prostoru (njihove koordinate) i nemogućnosti razlikovanja koje je od njih bliže, a koje dalje od nas. Na prvi pogled nam se sva promatrana svjetiljka čine jednako udaljenima. Nama se, kao i ljudima u antici, čini da su sve zvijezde podjednako udaljene od nas i da se nalaze na određenoj sfernoj površini neba - nebeskoj sferi - koja se, kao cjelina, okreće oko Zemlje.

Dakle, astronomija se kao znanost temelji prvenstveno na promatranjima. Za razliku od fizičara, astronomi su lišeni mogućnosti eksperimentiranja. Gotovo sve informacije o nebeskim tijelima donosi nam elektromagnetsko zračenje. Tek u posljednjih četrdesetak godina pojedini svjetovi su proučavani izravno: da se ispituju atmosfere planeta, da se proučava lunarno i marsovsko tlo, da se izravno proučava atmosfera Titana.

U 19. stoljeću fizikalne metode istraživanja prodrle su u astronomiju, a nastala je simbiotska znanost - astrofizika, koja proučava fizička svojstva kozmičkih tijela. Astrofizika podijeljeno na: a) praktična astrofizika, koja razvija i primjenjuje praktične metode astrofizičkih istraživanja te srodne alate i instrumente koji mogu dobiti najpotpunije i objektivnije informacije o kozmičkim tijelima; b) teorijska astrofizika, u kojem se na temelju zakona fizike daju objašnjenja za promatrane fizikalne pojave.

Moderna astronomija – temeljna fizikalna i matematička znanost čiji je razvoj izravno povezan sa znanstvenim i tehnološkim napretkom (STP). Za proučavanje i objašnjenje procesa koristi se cijeli suvremeni arsenal različitih, novonastalih odjeljaka matematike i fizike. Postoji također zvanje astronoma. Astronomi u našoj zemlji se školuju na fakultetima fizike ili fizike i matematike u Moskvi, Sankt Peterburgu, Kazanju, Jekaterinburgu i nekim drugim sveučilištima. Godišnje se školuje oko 100 stručnjaka. Na području bivšeg SSSR-a radilo je oko 2000 astronoma (sada ih je u Rusiji oko 1000, a aktivno radi oko 100), a profesionalnih astronoma u svijetu je oko 10 000. Pravi astronom je osoba širokih pogleda. Da bi radio kao astronom, mora se poznavati fizika, kemija, biologija, a da ne govorim o obaveznoj matematici. Ruski znanstvenici napravili su najvažnija temeljna otkrića u astronomiji. Georgy Gamow je predvidio širenje svemira. Alexander Friedman stvorio je teoriju o nestacionarnom svemiru, iako je Einstein tvrdio da je on stacionaran. Zel'dovich je predvidio akreciju, odnosno ispadanje materije u crne rupe. Shklovsky je predvidio radijske linije neutralnog vodika. Sinkrotronsko zračenje opisao je Ginzburg. No eksperimentalnu provjeru tih teorijskih radova proveli su Amerikanci, za što su dobili Nobelove nagrade. Nikada nismo imali takvu opremu, takve teleskope kao u SAD-u.

Glavna staništa astronoma:

• Državni institut. P.K. Sternberg (GAISH MSU)
• Institut za svemirska istraživanja
• Institut za astronomiju i Fizički institut Ruske akademije znanosti
• Glavni (Pulkovo) astronomski opservatorij
• Specijalni astrofizički opservatorij Ruske akademije znanosti (Sjeverni Kavkaz)

Glavni dijelovi astronomije:

1.1.5 Teleskopi

Da bi istraživanje bilo točno, potrebni su posebni alati i uređaji.

jedan). Utvrđeno je da je Tales iz Mileta 595. pr prvi put korišten gnomon(drevni astronomski instrument, okomiti objekt (obelska šipka, stup, stup), koji omogućuje određivanje kutne visine Sunca najkraćom duljinom njegove sjene (u podne). To je omogućilo koristiti ovaj instrument kao sunčani sat, te odrediti faze solsticija, ekvinocija, duljinu godine, geografsku širinu promatrača i još mnogo toga.

2). Hiparh (180-125. AD, Stara Grčka) koristio je astrolab, koji mu je omogućio da izmjeri paralaksu Mjeseca, 129. godine prije Krista, postavi duljinu godine na 365,25 dana, odredi procesiju i sastavi 130. godine prije Krista. zvjezdani katalog za 1008 zvjezdica itd.

U raznim vremenima postojali su i astronomski štap i astrolabon (ovo je prva vrsta teodolita), kvadrant i mnogi drugi uređaji i instrumenti. Promatranja nebeskih tijela i objekata provode se u posebnim ustanovama - zvjezdarnicama, koje su nastale na samom početku razvoja astronomije pr. e.

Astronomske zvjezdarnice stvorene su za moguća istraživanja i promatranja u različitim zemljama. U našoj zemlji ih ima oko dva desetaka: Glavni astronomski opservatorij Pulkovo Ruske akademije znanosti (GAO RAS), Državni astronomski institut. P.K. Sternberg (GAISh), Kavkaski planinski opservatorij (KGO SAISH) itd.

Prava astronomska istraživanja započela su kada su 1609. izumili teleskop.

Revolucija u astronomiji dogodila se 1608. godine, nakon što je nizozemski proizvođač naočala John Lippershey otkrio da dvije leće postavljene u ravnoj liniji mogu povećati objekte. Tako je izumljen nišan.

Ovu ideju odmah je iskoristio Galileo. Godine 1609. napravio je svoj prvi teleskop 3x i uperio ga u nebo. Tako se teleskop pretvorio u teleskop.

Teleskop je postao glavni instrument koji se koristi u astronomiji za promatranje nebeskih tijela, primanje i analizu zračenja koje dolazi od njih. . Ova riječ dolazi od dvije grčke riječi: tele - daleko i skopeo - gledam.

Teleskop - optički instrument koji povećava kut gledanja pod kojim su vidljiva nebeska tijela ( razlučivost), i skuplja višestruko više svjetla od oka promatrača ( prodorna moć).

Teleskop se koristi, prvo, kako bi se prikupilo što više svjetla koje dolazi od proučavanog objekta, a drugo, da bi se pružila mogućnost proučavanja njegovih malih detalja koji su nedostupni golim okom. Što su blijedi objekti što teleskop omogućuje vidjeti, to više prodorna moć. Karakterizira sposobnost razlikovanja finih detalja razlučivost teleskop. Obje ove karakteristike teleskopa ovise o promjeru njegovog objektiva.

Količina svjetlosti koju sakuplja leća povećava se proporcionalno njezinoj površini (kvadratu promjera). Promjer zjenice ljudskog oka, čak i u potpunom mraku, ne prelazi 8 mm. Leća teleskopa može premašiti promjer zjenice oka za desetke i stotine puta. To omogućuje teleskopu da otkrije zvijezde i druge objekte koji su 100 milijuna puta blijeđi od objekata vidljivih golim okom.

Kako radi teleskop:

Paralelne zrake svjetlosti (na primjer, iz zvijezde) padaju na leću. Objektiv gradi sliku u žarišnoj ravnini. Zrake svjetlosti paralelne s glavnom optičkom osi skupljaju se u fokusu F koji leži na ovoj osi. Ostale zrake svjetlosti skupljaju se u blizini fokusa - iznad ili ispod. Ovu sliku promatrač promatra pomoću okulara.

Kao što znate, ako je objekt udaljeniji od dvostruke žarišne duljine, to daje njegovu smanjenu, obrnutu i stvarnu sliku. Ova se slika nalazi između fokusne i dvostruke točke fokusa leće. Udaljenosti do Mjeseca, planeta, pa čak i više zvijezda su tolike da se zrake koje dolaze iz njih mogu smatrati paralelnim. Stoga, slika objekta bit će smještena u žarišnoj ravnini.

Promjeri ulaznih i izlaznih zraka su vrlo različiti (ulaz ima promjer objektiva, a izlaz ima promjer slike objektiva koju gradi okular). U pravilno podešenom teleskopu, sva svjetlost koju prikupi leća ulazi u zjenicu promatrača. U ovom slučaju, dobitak je proporcionalan kvadratu omjera promjera leće i zjenice. Za velike teleskope ova vrijednost je desetke tisuća puta. Tako se rješava jedan od glavnih zadataka teleskopa – prikupiti više svjetla s promatranih objekata. Ako govorimo o fotografskom teleskopu - astrografu, tada se u njemu povećava osvjetljenje fotografske ploče.

Glavne karakteristike teleskopa.

1) Otvor teleskopa(D)- je promjer glavnog zrcala teleskopa ili njegove konvergentne leće.

Više otvor, više svjetla će leća prikupiti i blijeđe objekte ćete vidjeti.

2) F žarišna duljina teleskopa - To je udaljenost na kojoj zrcalo ili leća objektiva konstruiraju sliku beskonačno udaljenog objekta.

Obično se to odnosi na žarišnu duljinu leće (F), budući da su okulari izmjenjivi, a svaki od njih ima svoju žarišnu duljinu.

Iz žarišna duljina ovisi ne samo o povećanju, već i o kvaliteti slike. Više žarišna duljina, to je bolja kvaliteta slike. Duljina teleskopa, posebno Newtonovih reflektora i refraktora, također ovisi o žarišnoj duljini teleskopa.

3) Povećanje (ili povećanje) teleskopa(W) pokazuje koliko puta teleskop može povećati predmet ilikut pod kojim promatrač vidi objekt. Jednaka je omjeru žarišnih duljina objektiva F i okulara f.

Teleskop povećava vidljive kutne dimenzije Sunca, Mjeseca, planeta i detalja na njima, ali su zvijezde, zbog svoje kolosalne udaljenosti, još uvijek vidljive kroz teleskop kao svjetleće točkice.

F najčešće ne možete promijeniti, ali ako imate okulare s različitim f, možete promijeniti povećanje ili povećanje teleskopa D. Imajući izmjenjive okulare, moguće je dobiti različita povećanja s istom lećom. Tako sposobnosti teleskopa u astronomiji obično se ne karakteriziraju povećanjem, već promjerom njegove leće. U astronomiji se u pravilu koriste povećanja manja od 500 puta. Korištenje velikih povećanja ometa Zemljina atmosfera. Kretanje zraka, neprimjetno golim okom (ili pri malim povećanjima), dovodi do činjenice da mali detalji slike postaju mutni, zamućeni. Astronomske zvjezdarnice, koje koriste velike teleskope s promjerom zrcala od 2-3 m, pokušavaju locirati u područjima s dobrom astroklimom: velikim brojem vedrih dana i noći, s visokom prozirnošću atmosfere.

4) Rezolucija – minimalni kut između dvije zvijezde gledane odvojeno. Jednostavno rečeno, razlučivost se može shvatiti kao "jasnoća" slike.

Rezolucija može se izračunati pomoću formule:

gdje je δ kutna rezolucija u sekundama, D

Mjeri se udaljenost između objekata na nebu u astronomiji kutu, koju tvore zrake povučene od točke na kojoj se nalazi promatrač do predmeta. Ova udaljenost se zove kutu, i izraženo u stupnjevima i dijelovima stupnja:

stupnjeva - 5 o, minuta - 13 "sekunde - 21"

Ljudsko oko, bez posebnih instrumenata, razlikuje 2 zvijezde odvojeno jednu od druge ako je njihova kutna udaljenost najmanje 1-2 udjela.

Kut pod kojim vidimo promjer Sunca i Mjeseca ~ 0,5 o = 30".

Ograničenje maksimalnog povećanja nameće se fenomenom difrakcije – savijanjem svjetlosnih valova oko rubova leće. Zbog difrakcije umjesto slike točke dobivaju se prstenovi. Kutna veličina središnje točke ( teorijska kutna rezolucija):

gdje je δ kutna rezolucija u sekundama, λ - valna duljina zračenja , D je promjer leće u milimetrima.

Što je manja veličina slike svjetleće točke (zvijezde) koju daje leća teleskopa, to je njena rezolucija bolja. Ako je udaljenost između slika dviju zvijezda manja od veličine same slike, one se spajaju u jednu. Minimalna veličina slike zvijezde (u lučnim sekundama) može se izračunati pomoću formule:

Gdje je λ valna duljina svjetlosti, a D je promjer leće. Školski teleskop s objektivom od 60 mm imao bi teorijsku rezoluciju od oko 2 Ѕ . Podsjetimo, to premašuje rezoluciju golim okom (2") za 60 puta. Stvarna razlučivost teleskopa bit će manja, budući da na kvalitetu slike značajno utječe stanje atmosfere, kretanje zraka.

Za vidljive valne duljine na λ = 550 nm na teleskopu s promjerom D= 1 m, teoretska kutna razlučivost bit će δ = 0,1". U praksi je kutna razlučivost velikih teleskopa ograničena atmosferskim podrhtavanjem. U fotografskim promatranjima razlučivost je uvijek ograničena Zemljinom atmosferom i greškama vođenja i ne može biti bolja od 0,3". Prilikom promatranja okom, zbog činjenice da se može pokušati uhvatiti trenutak kada je atmosfera relativno mirna (dovoljno je nekoliko sekundi), razlučivost teleskopa promjera D, velika 2 m, može biti blizu teoretskom. Teleskop se smatra dobrim ako prikupi više od 50% zračenja u krugu od 0,5 inča.

Načini povećanja razlučivosti teleskopa:

1) povećanje promjera teleskopa

2) smanjenje valne duljine proučavanog zračenja

5) Prodorni teleskopa karakterizira granična veličina m najslabije zvijezde koja se može vidjeti ovim instrumentom u najboljim uvjetima promatranja. Za takve uvjete, sila prodiranja može se odrediti formulom:

m= 2,1 + 5 lg D

gdje D je promjer leće u milimetrima, m je granična veličina.

6) Relativna rupa – omjer promjeraDna žarišnu duljinu F:

Teleskopi za vizualna promatranja obično imaju omjer otvora 1/10 ili manji. Za moderne teleskope to je 1/4 ili više.

7) Često se umjesto relativne rupe koristi koncept luminoznost jednak ( D/F) 2 . Otvor karakterizira osvjetljenje koje stvara leća u žarišnoj ravnini.

8) Relativna žarišna duljina teleskopa(označeno obrnutim slovom A) je recipročna vrijednost relativne rupe:

U fotografiji se ova količina često naziva dijafragma .

Relativni otvor blende i relativna žarišna duljina važne su karakteristike objektiva teleskopa. To su suprotne jedna drugoj. Što je veći relativni otvor blende, to je manja relativna žarišna duljina i veće je osvjetljenje u žarišnoj ravnini objektiva teleskopa, što je korisno za fotografiju (omogućuje vam smanjenje brzine zatvarača uz zadržavanje ekspozicije). Ali istovremeno se na okviru fotodetektora dobiva manja skala slike.

Izgradimo sliku Mjeseca, koji daje leću sa žarišnom duljinom F(slika 1.6). Iz slike se vidi da leća ne mijenja kutne dimenzije promatranog predmeta – kut α. Upotrijebimo sada još jednu leću - okular 2, stavljajući ga sa slike Mjeseca (točka F1) na udaljenosti jednakoj žarišnoj duljini ovog objektiva - f, točno F2.Žarišna duljina okulara mora biti manja od žarišne duljine objektiva. Izgradivši sliku koju okular daje, pobrinut ćemo se da on povećava kutne dimenzije Mjeseca: kut β je osjetno veći od kuta α.

Vrste teleskopa:

1. Optički teleskopi
   1. Refraktor.
   2. Reflektor.
   3. Zrcalna leća.

Ako se leća koristi kao cilj teleskopa, onda se zove refraktor(od latinske riječi refracto - lomim), a ako je konkavno zrcalo, onda reflektor(reflecto - odražavam). Teleskopi sa zrcalnim lećama koriste kombinaciju zrcala i leća.

Teleskop - refraktor koristi lom svjetlosti. Zrake koje dolaze iz nebeskih tijela prikupljaju se pomoću leća ili sustava leća.

Glavni dio protozoa refraktor – leće - bikonveksna leća postavljena ispred teleskopa. Leća prikuplja zračenje. Što je veća leća D, što više zračenja teleskop skuplja, slabije izvore može detektirati. Kako bi se izbjegle kromatske aberacije, leće su izrađene od kompozita. Međutim, u slučajevima kada je potrebno minimizirati raspršivanje u sustavu, također se mora koristiti jedna leća. Udaljenost od leće do glavnog fokusa naziva se glavna žarišna duljina F.

Teleskop - reflektor koristi refleksiju svjetlosti. Koriste konkavno zrcalo sposobno fokusirati reflektirane zrake.

glavni element reflektor je zrcalo - reflektirajuća površina sfernog, paraboličnog ili hiperboličnog oblika. Obično se izrađuje od okruglog komada stakla ili kvarca, a zatim se oblaže reflektirajućim premazom (tanki sloj srebra ili aluminija). Točnost izrade zrcalne površine, tj. najveća dopuštena odstupanja od zadanog oblika ovise o valnoj duljini svjetlosti na kojoj će zrcalo djelovati. Točnost bi trebala biti bolja od λ/8. Na primjer, zrcalo koje djeluje u vidljivoj svjetlosti (valna duljina λ = 0,5 mikrona) mora biti proizvedeno s točnošću od 0,06 mikrona (0,00006 mm).

Optički sustav okrenut prema promatračevom oku naziva se okular . U najjednostavnijem slučaju, okular se može sastojati od samo jedne pozitivne leće (u ovom slučaju dobit ćemo sliku jako izobličenu kromatskom aberacijom).

Osim refraktora i reflektora, trenutno se koriste razne vrste. teleskopi sa zrcalnim lećama.

Školski teleskopi su uglavnom refraktori, obično s bikonveksnom sabirnom lećom kao ciljem.

U sadašnjim zvjezdarnicama možemo vidjeti velike optičke teleskope. Najveći reflektirajući teleskop u Rusiji, koji ima zrcalo promjera 6 m, projektirala je i izgradila Lenjingradska optičko-mehanička udruga. Zove se "Veliki azimutski teleskop" (skraćeno BTA).

Njegovo ogromno konkavno zrcalo, koje ima masu od oko 40 tona, brušeno je do djelića mikrometra. Žarišna duljina zrcala je 24 m. Masa cjelokupne teleskopske instalacije je veća od 850 tona, a visina je 42 m. Teleskopom upravlja računalo, što omogućuje precizno usmjeravanje teleskopa prema objektu ispod proučavati i držati ga u vidnom polju dugo vremena, glatko okrećući teleskop prateći rotaciju Zemlje. Teleskop je dio Specijalnog astrofizičkog opservatorija Ruske akademije znanosti i postavljen je na Sjevernom Kavkazu (u blizini sela Zelenčukskaja u Karačajsko-Čerkeskoj Republici) na nadmorskoj visini od 2100 m.

Trenutno je postalo moguće koristiti u zemaljskim teleskopima ne monolitna zrcala, već zrcala koja se sastoje od zasebnih fragmenata. Već su izgrađena i rade dva teleskopa od kojih svaki ima leću promjera 10 m, koji se sastoji od 36 zasebnih šesterokutnih zrcala. Upravljanjem ovim zrcalima pomoću računala, uvijek ih možete rasporediti tako da sva skupljaju svjetlost promatranog objekta u jednom fokusu. Planira se izrada teleskopa s kompozitnim zrcalom promjera 32 m, koji radi na istom principu.

Teleskopi su vrlo različiti – optički (opće astrofizičke namjene, koronografi, teleskopi za promatranje satelita), radioteleskopi, infracrveni, neutrin, rendgenski. Za svu svoju raznolikost odlučuju svi teleskopi koji primaju elektromagnetsko zračenje dva glavna zadatka:

• stvoriti što oštriju sliku i, u slučaju vizualnih promatranja, povećati kutne udaljenosti između objekata (zvijezde, galaksije itd.);
• prikupiti što više energije zračenja, povećati osvijetljenost slike objekata.

Moderni teleskopi često se koriste za fotografiranje slike koju daje leća. Tako su dobivene one fotografije Sunca, galaksija i drugih objekata koje ćete vidjeti na stranicama udžbenika, u popularnim knjigama i časopisima te na stranicama na internetu. Zovu se teleskopi prilagođeni za fotografiranje nebeskih objekata astrografi. Fotografska promatranja imaju niz prednosti u odnosu na vizualna. Glavne prednosti uključuju:

1. dokumentacija - sposobnost bilježenja pojava i procesa koji se događaju, te dugo vremena spremanja primljenih informacija;
2. neposrednost - sposobnost registriranja kratkoročnih pojava koje se događaju u ovom trenutku;
3. panorama - sposobnost snimanja više objekata na fotografskoj ploči u isto vrijeme i njihov relativni položaj;
4. integralnost - sposobnost akumulacije svjetlosti iz slabih izvora; detalj rezultirajuće slike.

Uz pomoć teleskopa ne obavljaju se samo vizualna i fotografska promatranja, već uglavnom visokofrekventna fotoelektrična i spektralna promatranja. Podaci o temperaturi, kemijskom sastavu, magnetskim poljima nebeskih tijela, kao i njihovom kretanju dobivaju se iz spektralnih promatranja. Osim svjetlosti, nebeska tijela emitiraju i elektromagnetske valove koji su duži od svjetlosti (infracrveni, radio valovi) ili kraći od svjetlosti (UV, X-zrake i gama-zrake).

Proučavanje svemira započelo je i traje nekoliko tisućljeća, ali sve do sredine prošlog stoljeća istraživanja su bila isključivo u optički raspon Elektromagnetski valovi. Stoga je dostupno područje zračenja bilo u rasponu od 400 do 700 nm. Prva astronomska znanstvena promatranja bila su astrometrijska, proučavao se samo položaj planeta, zvijezda i njihovo prividno kretanje u nebeskoj sferi.

Ali nebeska tijela daju različito zračenje: vidljivo svjetlo, infracrveno, ultraljubičasto, radio valove, x-zrake, gama zračenje. U 20. stoljeću astronomija je postala svevalni. Astronomija se zove svevalna, budući da se promatranja objekata provode ne samo u optičkom rasponu. Trenutno se zračenje svemirskih objekata bilježi u cijelom rasponu elektromagnetskog spektra od dugovalne radioemisije (frekvencija 10 7 , valna duljina l = 30 m) do gama zračenja (frekvencija 10 27 Hz, valna duljina l = 3∙10 –19 ×m = 3∙10 –10 nm). U tu svrhu koriste se različiti uređaji, od kojih je svaki sposoban primati zračenje u određenom rasponu elektromagnetskih valova: infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko, gama i radio zračenje.

Za primanje i analizu optičkih i drugih vrsta zračenja u suvremenoj astronomiji koristi se cijeli arsenal dostignuća u fizici i tehnologiji - fotomultiplikatori, elektronsko-optički pretvarači itd. Trenutno su najosjetljiviji prijemnici svjetlosti uređaji s nabojom (CCD). ), koji omogućuju snimanje pojedinačnih svjetlosnih kvanta. Oni su složeni sustav poluvodiča (poluvodičkih nizova) koji koriste unutarnji fotoelektrični efekt. U ovom i drugim slučajevima dobiveni podaci mogu se reproducirati na zaslonu računala ili prezentirati na obradu i analizu u digitalnom obliku.

Promatranja u drugim spektralnim rasponima omogućila su važna otkrića. Prvo izmišljen radio teleskopi. Radio emisija iz svemira dopire do površine Zemlje bez značajnije apsorpcije. Da bi ga primili, izgrađeni su najveći astronomski instrumenti, radio teleskopi.

Njihova metalna antenska zrcala, koja dosežu promjer od nekoliko desetaka metara, reflektiraju radio valove i skupljaju ih poput optičkog reflektirajućeg teleskopa. Za registraciju radijske emisije koriste se posebni osjetljivi radio prijemnici. Bilo koji radio teleskop u principu je sličan optičkom: prikuplja zračenje i fokusira ga na detektor podešen na odabranu valnu duljinu, a zatim pretvara taj signal, pokazujući konvencionalno obojenu sliku neba ili objekta.

Dakle, radio valovi su donijeli informacije o prisutnosti velikih molekula u hladnim molekularnim oblacima, o aktivnim galaksijama, o strukturi jezgri galaksija, pa tako i naše Galaksije, dok optičko zračenje iz središta Galaksije u potpunosti odgađa kozmička prašina.

Za značajno poboljšanje kutne rezolucije koristi se radioastronomija radio interferometri. Najjednostavniji radio interferometar sastoji se od dva radioteleskopa razdvojena udaljenosti tzv baza interferometra. Radio teleskopi koji se nalaze u različitim zemljama, pa čak i na različitim kontinentima, također se mogu povezati u jedinstven promatrački sustav. Takvi se sustavi nazivaju ultra-dugi bazni radio interferometri(RSDB). Takvi sustavi pružaju najveću moguću kutnu razlučivost, nekoliko tisuća puta bolju od bilo kojeg optičkog teleskopa.

Naša je Zemlja pouzdano zaštićena atmosferom od prodora tvrdog elektromagnetskog zračenja, od infracrvenog zračenja. Budući da atmosfera sprječava prodor zraka u zemlju 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.

Instrumenti za proučavanje drugih vrsta zračenja također se obično nazivaju teleskopi, iako se po svom dizajnu ponekad značajno razlikuju od optičkih teleskopa. U pravilu se postavljaju na umjetne satelite, orbitalne stanice i druge svemirske letjelice, jer ta zračenja praktički ne prodiru kroz Zemljinu atmosferu. Ona ih raspršuje i upija.

Čak i optički teleskopi u orbiti imaju određene prednosti u odnosu na one na zemlji. Najviše velik od njih svemirski teleskop. Hubble stvorena u SAD-u s promjerom ogledala 2,4 m dostupni su objekti koji su 10-15 puta slabiji od istog teleskopa na Zemlji. Njegova rezolucija je 0,1S, što je nedostižno čak i za veće zemaljske teleskope. Slike maglica i drugih udaljenih objekata pokazuju fine detalje koji se ne mogu razlikovati kada se promatraju sa Zemlje.

1.1.6 Razmotrimo teleskope po njihovim vrstama detaljnije.

1) Refraktor(refrakto - lomim se) - koristi se lom svjetlosti u leći (refrakcijski).

Prvi teleskop bio je refraktorski teleskop s jednom lećom kao objektivom. "Spotting scope" proizveden u Nizozemskoj [H. Lippershey]. Prema grubom opisu, Galileo Galilei ga je napravio 1609. i prvi put poslao na nebo u studenom 1609., a u siječnju 1610. otkrio je 4 satelita Jupitera.

Danas se refraktori s jednom lećom koriste, možda, samo u koronografima i nekim spektralnim instrumentima. Svi moderni refraktori opremljeni su akromatskim objektivima. Najveći refraktor na svijetu je teleskop opservatorija Yerk (SAD) s lećom od 1m. Proizvođač Alvan Clark (američki optičar). Njegova leća je 102 cm (40 inča) i postavljena je 1897. u opservatoriju Yerk (blizu Chicaga). Sagrađena je krajem prošlog stoljeća, a od tada profesionalci nisu gradili divovske refraktore. Clark je napravio još jedan refraktor od 30 inča, koji je postavljen 1885. u Pulkovskoj zvjezdarnici i uništen tijekom Drugog svjetskog rata.

40-inčni refraktorski teleskop u opservatoriju Yerkes. Snimak 2006. (Wikipedia)

b) Reflektor(reflekto - odraziti) - za fokusiranje zraka koristi se konkavno zrcalo.

Newtonov reflektor.

Godine 1667. prvi zrcalni teleskop izumio je I. Newton (1643-1727, Engleska) s promjerom zrcala od 2,5 cm pri povećanju od 41 x. Ovdje ravno dijagonalno zrcalo smješteno blizu fokusa odbija snop svjetlosti izvan cijevi, gdje se slika gleda kroz okular ili fotografira. Glavno zrcalo je parabolično, ali ako relativni otvor blende nije prevelik, može biti sferno. U to vrijeme, ogledala su se izrađivala od metalnih legura i brzo su se zatamnjivala.

Najveći teleskop na svijetu W. Keka je 1996. postavio zrcalo promjera 10 m (prvo od dva, ali zrcalo nije monolitno, već se sastoji od 36 šesterokutnih zrcala) u zvjezdarnici Maun Kea (Kalifornija, SAD).

zvjezdarnica Keck

Segmentirano primarno zrcalo teleskopa Keck II

1995. pušten je u rad prvi od četiri teleskopa (promjer zrcala 8m) (ESO opservatorij, Čile).

Prije toga, najveći je bio u SSSR-u, promjer zrcala bio je 6 m, postavljen na Stavropoljskom teritoriju (planina Pastukhov, h = 2070 m) u Specijalnoj astrofizičkoj opservatoriji Akademije znanosti SSSR-a (monolitno ogledalo 42 t, teleskop 600 t, vi mogu vidjeti zvijezde 24 m). Specijalni astrofizički opservatorij Akademije znanosti SSSR-a osnovan je 1966., 6 godina nakon odluke Vlade o osnivanju najveće zvjezdarnice u zemlji za temeljna svemirska istraživanja. Zvjezdarnica je nastala kao centar za kolektivnu uporabu radi osiguranja rada optičkog teleskopa BTA (Large Azimuthal Telescope) promjera zrcala 6 metara i radioteleskopa RATAN-600 s prstenastom antenom promjera 600 metara, tada svjetski najveći astronomski instrumenti. Pušteni su u rad 1975.-1977. i namijenjeni su proučavanju objekata bliskog i dalekog svemira korištenjem zemaljskih astronomskih metoda.

BTA toranj

c) Ogledalo-leća.(Schmidtova komora) - kombinacija obje vrste.

Schmidt-Cassegrain teleskop. Veliki otvor blende, bez kome (aberacija kome) i s velikim vidnim poljem.

Prvi je izgrađen 1930. godine. B.V. Schmidt (1879-1935, Estonija) s promjerom leće od 44 cm Estonski optičar, zaposlenik hamburške zvjezdarnice Barnhard Schmidt ugradio je dijafragmu u središte zakrivljenosti sfernog zrcala, odmah eliminirajući i komu (komatska aberacija) i astigmatizam. Kako bi eliminirao sfernu aberaciju, postavio je posebno oblikovanu leću u dijafragmu. Rezultat je fotografska kamera s jedinom aberacijom - zakrivljenošću polja i nevjerojatnim kvalitetama: što je veći otvor blende fotoaparata, to daje bolje slike i veće je vidno polje!

Godine 1946 James Baker ugradio je konveksno sekundarno zrcalo u Schmidtovu komoru i dobio ravno polje. Nešto kasnije ovaj je sustav modificiran i postao jedan od najnaprednijih sustava: Schmidt-Cassegrain, koji na polju promjera 2 stupnja daje difrakcijsku kvalitetu slike.

Schmidt-Cassegrain teleskop

Godine 1941 DD. Maksutov(SSSR) napravio teleskop za meniskus, koji je povoljan s kratkom cijevi. Koriste ga astronomi amateri.

Teleskop Maksutov-Cassegrain.

Godine 1941 D. D. Maksutov je otkrio da se sferna aberacija sfernog zrcala može kompenzirati meniskusom velike zakrivljenosti. Nakon što je pronašao dobru udaljenost između meniskusa i zrcala, Maksutov se uspio riješiti kome i astigmatizma. Zakrivljenost polja, kao kod Schmidtove kamere, može se eliminirati ugradnjom planokonveksne leće blizu žarišne ravnine – takozvane Piazzi-Smith leće. Nakon aluminiziranja središnjeg dijela meniskusa, Maksutov je dobio analoge meniskusa Cassegrain i Gregory teleskopa. Predloženi su analozi meniskusa gotovo svih teleskopa od interesa za astronome.

Teleskop Maksutov - Cassegrain promjera 150 mm

1995. za optički interferometar pušten je u rad prvi teleskop s zrcalom od 8 m (od 4) s bazom od 100 m (pustinja ATACAMA, Čile; ESO).

1996. prvi teleskop promjera 10 m (od dva s bazom od 85 m) nazvan po. W. Keka predstavljen na zvjezdarnici Maun Kea (Kalifornija, Havaji, SAD)

2. - Prednosti: u bilo koje vrijeme i doba dana, možete promatrati objekte koji su nedostupni optičkim. Predstavljaju zdjelu (poput lokatora).

Radioastronomija se razvila nakon rata. Najveći radioteleskopi sada su fiksni RATAN-600, Rusija (poručen 1967., 40 km od optičkog teleskopa, sastoji se od 895 pojedinačnih zrcala veličine 2,1x7,4m i ima zatvoreni prsten promjera 588m), Arecibo ( Puerto Rico, 305 m- betonska zdjela ugašenog vulkana, uvedena 1963.). Od mobilnih imaju dva radioteleskopa sa zdjelom od 100 m.

Posebnu važnost u našem svemirskom dobu pridaje se orbitalne zvjezdarnice. Najpoznatiji od njih je svemirski teleskop. Hubble- lansiran u travnju 1990. i ima promjer 2,4 m. Nakon postavljanja korektivnog bloka 1993. godine, teleskop registruje objekte do 30. magnitude, a kutno mu je povećanje bolje od 0,1" (pod ovim kutom vidljiv je grašak iz udaljenost nekoliko desetaka kilometara).

Shematski dijagram teleskopa. Hubble

l. Učvršćivanje materijala.

1. Koje ste astronomske podatke proučavali na kolegijima iz drugih predmeta? (prirodoslovlje, fizika, povijest itd.)
2. Što ste naučili?
3. Što je astronomija? Značajke astronomije itd.
4. Koja je specifičnost astronomije u odnosu na druge prirodne znanosti?
5. Koje vrste nebeskih tijela poznajete?
6. Koji su objekti znanja u astronomiji?
7. Koje metode i alate znanja u astronomiji poznajete?
8. Svrha teleskopa i njegove vrste
9. Koja je važnost astronomije u nacionalnoj ekonomiji danas?

Vrijednosti u nacionalnoj ekonomiji:

• - Orijentacija po zvijezdama za određivanje strana horizonta
• - Navigacija (navigacija, zrakoplovstvo, astronautika) - umjetnost navigacije zvijezdama
• - Istraživanje svemira za razumijevanje prošlosti i predviđanje budućnosti
• - astronautika:
• - Istraživanje Zemlje u cilju očuvanja njene jedinstvene prirode
• - Dobivanje materijala koje je nemoguće dobiti u kopnenim uvjetima
• - Vremenska prognoza i predviđanje prirodnih katastrofa
• - Spašavanje brodova u nevolji
• - Istraživanje drugih planeta za predviđanje razvoja Zemlje

1. Pogledajte Observer's Calendar, primjer astronomskog časopisa (elektronskog, kao što je Sky).
2. Na internetu idite, pronađite predavanja o astronomiji, pogledajte Astrotop astrolinks, portal: Astronomija u Wikipedia, - pomoću koje možete dobiti informacije o temi koja vas zanima ili ih pronaći.