Astronomické pozorovania na Zemi alebo vo vesmíre. Štruktúra a mierka vesmíru. Pozorovania zatmení Mesiaca

Astronómia je jednou z najstarších vied. Od nepamäti ľudia sledovali pohyb hviezd po oblohe. Vtedajšie astronomické pozorovania pomáhali orientovať sa v teréne a boli nevyhnutné aj pri budovaní filozofických a náboženských systémov. Odvtedy sa veľa zmenilo. Astronómia sa konečne oslobodila od astrológie, nahromadila rozsiahle vedomosti a technickú silu. Astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre sú však stále jednou z hlavných metód získavania údajov v tejto vede. Zmenili sa metódy zberu informácií, no podstata metodiky zostala nezmenená.

Čo sú to astronomické pozorovania?

Existujú dôkazy, ktoré naznačujú, že ľudia mali základné vedomosti o pohybe Mesiaca a Slnka už v praveku. Diela Hipparcha a Ptolemaia svedčia o tom, že znalosti o svietidlách boli žiadané aj v staroveku a venovala sa im veľká pozornosť. V tom čase a ešte dlho potom boli astronomické pozorovania štúdiom nočnej oblohy a fixovaním toho, čo bolo vidieť na papieri, alebo jednoduchšie, náčrtom.

Až do renesancie boli asistentmi vedcov v tejto veci iba najjednoduchšie nástroje. Po vynáleze ďalekohľadu sa sprístupnilo značné množstvo údajov. Keď sa to zlepšilo, presnosť prijatých informácií sa zvýšila. Bez ohľadu na úroveň technologického pokroku sú však astronomické pozorovania hlavným spôsobom zberu informácií o nebeských objektoch. Zaujímavé je, že aj toto je jedna z oblastí vedeckej činnosti, v ktorej metódy používané v dobe pred vedeckým pokrokom, teda pozorovanie voľným okom alebo pomocou najjednoduchších zariadení, nestratili na aktuálnosti.

Klasifikácia

Dnes sú astronomické pozorovania pomerne širokou kategóriou činností. Môžu byť klasifikované podľa niekoľkých kritérií:

• kvalifikácia účastníkov;
• charakter zaznamenaných údajov;
• umiestnenie.

V prvom prípade sa rozlišujú profesionálne a amatérske pozorovania. Údaje získané v tomto prípade sú najčastejšie registráciou viditeľného svetla alebo iného elektromagnetického žiarenia vrátane infračerveného a ultrafialového. V tomto prípade možno informácie získať v niektorých prípadoch len z povrchu našej planéty alebo len z vesmíru mimo atmosféry: podľa tretieho znaku sa rozlišujú astronomické pozorovania uskutočnené na Zemi alebo vo vesmíre.

amatérska astronómia

Krása vedy o hviezdach a iných nebeských telesách je v tom, že ako jedna z mála doslova potrebuje aktívnych a neúnavných obdivovateľov z radov laikov. Obrovské množstvo objektov, ktoré si zaslúžia neustálu pozornosť, je malý počet vedcov, ktorí sa zaoberajú najzložitejšími problémami. Astronomické pozorovania zvyšku blízkeho vesmíru preto padajú na plecia amatérov.

Prínos ľudí, ktorí považujú astronómiu za svoj koníček k tejto vede, je celkom hmatateľný. Až do polovice poslednej dekády minulého storočia viac ako polovicu komét objavili amatéri. Medzi oblasti ich záujmu často patria aj premenné hviezdy, pozorovanie nov, sledovanie pokrytia nebeských telies asteroidmi. To posledné je dnes najperspektívnejšou a najžiadanejšou prácou. Čo sa týka Nových a Supernov, spravidla si ich ako prví všimnú amatérski astronómovia.

Možnosti pre neprofesionálne pozorovania

Amatérsku astronómiu možno rozdeliť do úzko súvisiacich odvetví:

• Vizuálna astronómia. Patria sem astronomické pozorovania ďalekohľadom, ďalekohľadom alebo voľným okom. Hlavným cieľom takýchto aktivít je spravidla užiť si možnosť pozorovať pohyb hviezd, ako aj zo samotného procesu. Zaujímavým odvetvím tohto smeru je „chodníková“ astronómia: niektorí amatéri vytiahnu svoje teleskopy na ulicu a pozývajú všetkých obdivovať hviezdy, planéty a Mesiac.
• Astrofotografia. Účelom tohto smeru je získať fotografické obrazy nebeských telies a ich prvkov.
• Stavba ďalekohľadu. Niekedy potrebné optické prístroje, teleskopy a príslušenstvo k nim vyrábajú amatéri takmer od začiatku. Vo väčšine prípadov však konštrukcia ďalekohľadu spočíva v doplnení existujúcich zariadení o nové komponenty.
• Výskum. Niektorí amatérski astronómovia sa okrem estetického potešenia snažia získať aj niečo materiálnejšie. Zaoberajú sa štúdiom asteroidov, premenných, nových a supernov, komét a meteorických rojov. V procese neustálych a starostlivých pozorovaní sa pravidelne objavujú objavy. Práve táto činnosť amatérskych astronómov má najväčší prínos pre vedu.

Aktivity profesionálov

Špecializovaní astronómovia na celom svete majú sofistikovanejšie vybavenie ako amatéri. Úlohy, pred ktorými stoja, si vyžadujú vysokú presnosť pri zbere informácií, dobre fungujúci matematický aparát na interpretáciu a prognózovanie. Stredobodom práce profesionálov sú spravidla pomerne zložité, často vzdialené objekty a javy. Štúdium priestorov často umožňuje osvetliť určité zákony vesmíru, objasniť, doplniť alebo vyvrátiť teoretické konštrukcie týkajúce sa jeho pôvodu, štruktúry a budúcnosti.

Klasifikácia podľa typu informácií

Pozorovania v astronómii, ako už bolo spomenuté, môžu byť spojené s fixáciou rôzneho žiarenia. Na tomto základe sa rozlišujú tieto smery:

• optická astronómia študuje žiarenie vo viditeľnom rozsahu;
• infračervená astronómia;
• ultrafialová astronómia;
• rádioastronómia;
• röntgenová astronómia;
• gama astronómia.

Okrem toho sú zvýraznené smery tejto vedy a zodpovedajúce pozorovania, ktoré nesúvisia s elektromagnetickým žiarením. To zahŕňa neutríno, štúdium neutrínového žiarenia z mimozemských zdrojov, gravitačné vlny a planetárnu astronómiu.

Z povrchu

Niektoré z javov študovaných v astronómii sú dostupné pre výskum v pozemných laboratóriách. Astronomické pozorovania na Zemi sú spojené so štúdiom trajektórií pohybu nebeských telies, meraním vzdialenosti vo vesmíre k hviezdam, fixovaním určitých druhov žiarenia a rádiových vĺn atď. Až do začiatku éry astronautiky sa astronómovia mohli uspokojiť len s informáciami získanými v podmienkach našej planéty. A to stačilo na vybudovanie teórie o vzniku a vývoji vesmíru, na objavenie mnohých vzorcov, ktoré existujú vo vesmíre.

Vysoko nad zemou

Vypustením prvého satelitu sa začala nová éra v astronómii. Údaje zhromaždené kozmickou loďou sú neoceniteľné. Prispeli k prehĺbeniu vedomostí vedcov o záhadách vesmíru.

Astronomické pozorovania vo vesmíre umožňujú odhaliť všetky druhy žiarenia, od viditeľného svetla až po gama a röntgenové lúče. Väčšina z nich nie je dostupná pre výskum zo Zeme, pretože atmosféra planéty ich pohltí a nepustí na povrch. Príkladom objavov, ktoré boli možné až po začiatku vesmírneho veku, sú röntgenové pulzary.

Baníci informácií

Astronomické pozorovania vo vesmíre sa vykonávajú pomocou rôznych zariadení inštalovaných na kozmických lodiach a na obežných satelitoch. Na Medzinárodnej vesmírnej stanici prebiehajú mnohé štúdie tohto charakteru. Neoceniteľný je prínos optických ďalekohľadov vypustených v minulom storočí niekoľkokrát. Medzi nimi vyniká slávny Hubbleov teleskop. Pre laikov je to predovšetkým zdroj úchvatne krásnych fotografických záberov hlbokého vesmíru. To však nie je všetko, čo „dokáže“. S jeho pomocou sa získalo veľké množstvo informácií o štruktúre mnohých objektov, vzorcoch ich „správania“. Hubbleov teleskopy a ďalšie teleskopy sú neoceniteľným zdrojom údajov potrebných pre teoretickú astronómiu, pracujúcu na problémoch vývoja vesmíru.

Astronomické pozorovania – pozemské aj vesmírne – sú jediné pre vedu o nebeských telesách a javoch. Bez nich by vedci mohli rozvíjať len rôzne teórie bez toho, aby ich vedeli porovnať s realitou.

Medzi metódami astronómie, inak metódami astronomického výskumu, možno rozlíšiť tri hlavné skupiny:

• pozorovanie,
• meranie,
• vesmírny experiment.

Poďme sa na tieto metódy pozrieť.

Astronomické pozorovania

Poznámka 1

Astronomické pozorovania sú hlavným spôsobom štúdia nebeských telies a udalostí. Práve s ich pomocou sa zaznamenáva dianie v blízkom i vzdialenom vesmíre. Astronomické pozorovania sú hlavným zdrojom poznatkov získaných experimentálne

Astronomické pozorovania a spracovanie ich údajov sa spravidla uskutočňuje v špecializovaných výskumných inštitúciách (astronomické observatóriá).

Prvé ruské observatórium bolo postavené v Pulkove neďaleko Petrohradu. Kompilácia hviezdnych katalógov hviezd s najvyššou presnosťou je zásluhou observatória Pulkovo. Dá sa povedať, že v druhej polovici 19. storočia jej v zákulisí udelili titul „astronomické hlavné mesto sveta“ a v roku 1884 si Pulkovo nárokovalo nultý poludník (vyhral Greenwich).

Moderné observatóriá sú vybavené pozorovacími prístrojmi (teleskopy), zariadeniami na príjem a analýzu svetla, rôznymi pomocnými zariadeniami, vysokovýkonnými počítačmi atď.

Zastavme sa pri charakteristikách astronomických pozorovaní:

• Funkcia #1. Pozorovania sú veľmi inertné, preto si spravidla vyžadujú pomerne dlhé časové úseky. Aktívny vplyv na vesmírne objekty, až na zriedkavé výnimky, ktoré poskytuje kozmonautika s posádkou a bez posádky, je zložitý. V podstate mnohé javy, prinajmenšom transformáciu uhla sklonu zemskej osi k orbitálnej rovine, možno zaznamenať len pozorovaniami počas niekoľkých tisícok rokov. V dôsledku toho je astronomické dedičstvo Babylonu a Číny spred tisíc rokov, napriek niektorým nezrovnalostiam s modernými požiadavkami, stále aktuálne.
• Funkcia č. 2. Proces pozorovania spravidla prebieha zo zemského povrchu, zároveň Zem vykonáva zložitý pohyb, takže pozemský pozorovateľ vidí len určitú časť hviezdnej oblohy.
• Funkcia číslo 3. Uhlové merania vykonávané na základe pozorovaní sú základom pre výpočty, ktoré určujú lineárne rozmery objektov a vzdialenosti k nim. A keďže uhlové veľkosti hviezd a planét, merané pomocou optiky, nezávisia od ich vzdialenosti, výpočty môžu byť dosť nepresné.

Poznámka 2

Hlavným prístrojom astronomických pozorovaní je optický ďalekohľad.

Optický ďalekohľad má princíp činnosti určený jeho typom. Ale bez ohľadu na typ, jeho hlavným cieľom a úlohou je zhromaždiť maximálne množstvo svetla vyžarovaného svietiacimi objektmi (hviezdy, planéty, kométy atď.) na vytvorenie ich obrazov.

Typy optických ďalekohľadov:

• refraktory (šošovky),
• reflektory (zrkadlá),
• ako aj zrkadlové šošovky.

V refraktorovom (šošovkovom) ďalekohľade sa obraz dosahuje lomom svetla v šošovke objektívu. Nevýhodou refraktorov je chyba vyplývajúca z rozmazania obrazu.

Charakteristickým rysom reflektorov je ich použitie v astrofyzike. V nich nie je hlavné, ako sa svetlo láme, ale ako sa odráža. Sú dokonalejšie ako šošovky a presnejšie.

Teleskopy so zrkadlovými šošovkami kombinujú funkcie refraktorov a reflektorov.

Obrázok 1. Malý optický ďalekohľad. Author24 - online výmena študentských prác

Astronomické merania

Keďže merania v astronomickom výskume prebiehajú pomocou rôznych prístrojov a prístrojov, v krátkosti si ich zopakujeme.

Poznámka 3

Hlavnými astronomickými meracími prístrojmi sú súradnicové meracie stroje.

Tieto stroje merajú jednu alebo dve pravouhlé súradnice z fotografického obrazu alebo spektrálneho diagramu. Súradnicové meracie stroje sú vybavené stolíkom, na ktorom sú umiestnené fotografie a mikroskopom s meracími funkciami slúžiacimi na zameranie svietiaceho telesa alebo jeho spektra. Moderné zariadenia môžu mať presnosť odčítania až 1 mikrón.

Počas procesu merania sa môžu vyskytnúť chyby:

• samotný nástroj
• operátor (ľudský faktor),
• svojvoľný.

Chyby prístroja vznikajú jeho nedokonalosťou, preto je potrebné vopred skontrolovať jeho presnosť. Overovaniu podliehajú najmä: váhy, mikrometrické skrutky, vodidlá na stolíku predmetov a meracom mikroskope, referenčné mikrometre.

Chyby spojené s ľudským faktorom a náhodnosťou sú zastavené množstvom meraní.

V astronomických meraniach je rozšírené zavádzanie automatických a poloautomatických meracích prístrojov.

Automatické zariadenia pracujú rádovo rýchlejšie ako konvenčné a majú polovičnú strednú štvorcovú chybu.

vesmírny experiment

Definícia 1

Vesmírny experiment je súbor vzájomne prepojených interakcií a pozorovaní, ktoré umožňujú získať potrebné informácie o študovanom nebeskom telese alebo jave, uskutočnenom v kozmickom lete (s ľudskou posádkou alebo bez posádky) za účelom potvrdenia teórií, hypotéz, ako aj zlepšiť rôzne technológie, ktoré môžu prispieť k rozvoju vedeckého poznania.

Hlavné trendy experimentov vo vesmíre:

1. Štúdium priebehu fyzikálnych a chemických procesov a správania sa materiálov vo vesmíre.
2. Štúdium vlastností a správania nebeských telies.
3. Vplyv priestoru na človeka.
4. Potvrdenie teórií vesmírnej biológie a biotechnológie.
5. Spôsoby prieskumu vesmíru.

Tu je vhodné uviesť príklady experimentov, ktoré na ISS uskutočnili ruskí kozmonauti.

Experiment rastu rastlín (Veg-01).

Cieľom experimentu je študovať správanie rastlín v orbitálnych podmienkach.

Experiment "Plazma Crystal"- štúdium plazmovo-prachových kryštálov a kvapalných látok pri parametroch mikrogravitácie.

Uskutočnili sa štyri etapy:

1. Študovala sa štruktúra plazma-prach v plazme s plynovým výbojom pri vysokofrekvenčnom kapacitnom výboji.
2. Štruktúra plazmy a prachu v plazme bola študovaná v žiarivom výboji s jednosmerným prúdom.
3. Skúmalo sa, ako ultrafialové spektrum kozmického žiarenia ovplyvňuje makročastice, ktoré môžu byť nabité fotoemisiou.
4. Štruktúry plazmového prachu boli študované v otvorenom priestore pod pôsobením slnečného ultrafialového a ionizujúceho žiarenia.

Obrázok 2. Experiment "Plazma Crystal". Author24 - online výmena študentských prác

Celkovo bolo ruskými kozmonautmi na ISS uskutočnených viac ako 100 vesmírnych experimentov.

Hlavný spôsob štúdia nebeských objektov a javov. Pozorovania možno vykonávať voľným okom alebo pomocou optických prístrojov: ďalekohľady vybavené rôznymi prijímačmi žiarenia (spektrografy, fotometre atď.), astrografy, špeciálne prístroje (najmä ďalekohľady). Účely pozorovaní sú veľmi rôznorodé. Presné merania polôh hviezd, planét a iných nebeských telies poskytujú materiál na určenie ich vzdialeností (pozri Paralaxa), správnych pohybov hviezd a štúdium zákonitostí pohybu planét a komét. Výsledky meraní viditeľného jasu svietidiel (vizuálne alebo pomocou astrofotometrov) umožňujú odhadnúť vzdialenosti hviezd, hviezdokop, galaxií, študovať procesy prebiehajúce v premenných hviezdach atď. Štúdium spektier nebeských telies pomocou spektrálnych prístrojov umožňuje merať teplotu svietidiel, radiálne rýchlosti a poskytuje neoceniteľný materiál pre hlboké štúdium fyziky hviezd a iných objektov.

Ale výsledky astronomických pozorovaní majú vedecký význam len vtedy, keď sú bezpodmienečne splnené ustanovenia pokynov, ktoré určujú postup pre pozorovateľa, požiadavky na prístroje, miesto pozorovania a formu evidencie pozorovacích údajov.

Pozorovacie metódy dostupné mladým astronómom zahŕňajú vizuálne bez prístrojov, vizuálne teleskopické, fotografické a fotoelektrické pozorovanie nebeských objektov a javov. V závislosti od prístrojovej základne, umiestnenia 1 pozorovacích bodov (mesto, mesto, obec), 1 klimatických podmienok a záujmov amatéra možno na pozorovanie zvoliť ľubovoľnú (alebo viacero) navrhovaných tém.

Pozorovania slnečnej aktivity. Pri pozorovaní slnečnej aktivity sa denne zakresľujú slnečné škvrny a pomocou vopred pripravenej goniometrickej siete sa určujú ich súradnice. Najlepšie je robiť pozorovania pomocou veľkého školského refraktorového ďalekohľadu alebo podomácky vyrobeného ďalekohľadu na paralaktickom statíve (pozri Podomácky vyrobený ďalekohľad). Vždy si musíte pamätať, že by ste sa nikdy nemali pozerať do Slnka bez tmavého (ochranného) filtra. Je vhodné pozorovať Slnko premietaním jeho obrazu na obrazovku špeciálne prispôsobenú ďalekohľadu. Na papierovú šablónu načrtnite obrysy skupín škvŕn a jednotlivých škvŕn, vyznačte póry. Potom sa vypočítajú ich súradnice, spočíta sa počet slnečných škvŕn v skupinách a v čase pozorovaní sa zobrazí index slnečnej aktivity, Wolfovo číslo. Pozorovateľ tiež študuje všetky zmeny, ktoré sa vyskytujú v rámci skupiny škvŕn, pričom sa snaží čo najpresnejšie vyjadriť ich tvar, veľkosť a relatívnu polohu detailov. Slnko je možné pozorovať aj fotograficky s použitím prídavnej optiky v ďalekohľade, ktorá zväčšuje ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť prístroja a teda umožňuje fotografovať väčšie jednotlivé útvary na jeho povrchu. Doštičky a filmy na fotografovanie Slnka by mali mať čo najnižšiu citlivosť.

Pozorovania Jupitera a jeho satelitov. Pri pozorovaní planét, najmä Jupitera, sa používa ďalekohľad s priemerom šošovky alebo zrkadla minimálne 150 mm. Pozorovateľ pozorne načrtne detaily v Jupiterových pásoch a samotných pásoch a určí ich súradnice. Pozorovaním počas niekoľkých nocí je možné študovať model zmien v oblačnosti planéty. Zaujímavosťou na pozorovanie na disku Jupitera je Červená škvrna, ktorej fyzikálna podstata ešte nebola úplne preskúmaná. Pozorovateľ zakreslí polohu červenej škvrny na disku planéty, určí jej súradnice, popíše farbu, jasnosť škvrny, zaregistruje pozorované útvary v oblakovej vrstve, ktorá ju obklopuje.

Na pozorovanie mesiacov Jupitera sa používa školský refraktorový ďalekohľad. Pozorovateľ pomocou okulárového mikrometra určuje presnú polohu satelitov vzhľadom na okraj disku planéty. Okrem toho je zaujímavé pozorovať javy v sústave satelitov a zaznamenávať momenty týchto javov. Patria sem zatmenie satelitov, vstup a výstup z disku planéty, prechod satelitu medzi Slnkom a planétou, medzi Zemou a planétou.

Hľadajte kométy a ich pozorovania. Hľadanie komét sa vykonáva pomocou optických prístrojov s vysokou apertúrou s veľkým zorným poľom (3-5 °). Na tento účel možno použiť poľné ďalekohľady, astronomický tubus AT-1, ďalekohľady TZK, BMT-110, ale aj detektory komét.

Pozorovateľ systematicky skúma západnú časť oblohy po západe slnka, severnú a zenitovú oblasť oblohy v noci a východnú časť pred východom slnka. Pozorovateľ musí veľmi dobre poznať polohu na oblohe stacionárnych hmlových objektov – plynných hmlovín, galaxií, hviezdokôp, ktoré vzhľadom pripomínajú kométu so slabou jasnosťou. V tomto prípade mu budú pomáhať atlasy hviezdnej oblohy, najmä „Vzdelávací atlas hviezd“ A. D. Marlenského a „Atlas hviezd“ A. A. Michajlov. O objavení sa novej kométy sa okamžite odošle telegram Astronomickému inštitútu pomenovanému po PK Sternbergovi v Moskve. Je potrebné nahlásiť čas detekcie kométy, jej približné súradnice, meno a priezvisko pozorovateľa, jeho poštovú adresu.

Pozorovateľ musí nakresliť polohu kométy medzi hviezdami, študovať viditeľnú štruktúru hlavy a chvosta kométy (ak existuje) a určiť jej lesk. Fotografovanie oblasti oblohy, kde sa kométa nachádza, umožňuje presnejšie určiť jej súradnice ako pri skicovaní a následne presnejšie vypočítať obežnú dráhu kométy. Pri fotografovaní kométy musí byť teleskop vybavený hodinovým mechanizmom, ktorý ju vedie za hviezdami, ktoré sa pohybujú v dôsledku zdanlivej rotácie oblohy.

Pozorovania noctilucentných oblakov. Nočné svietiace oblaky sú najzaujímavejším, no stále málo prebádaným fenoménom prírody. V ZSSR sa pozorujú v lete severne od 50° zemepisnej šírky. Vidno ich na pozadí súmrakového segmentu, kedy je uhol ponorenia Slnka pod horizont od 6 do 12°. Slnečné lúče v tomto čase osvetľujú len horné vrstvy atmosféry, kde sa vo výške 70-90 km tvoria nočné svietiace oblaky. Na rozdiel od obyčajných oblakov, ktoré sa za súmraku javia ako tmavé, nočné svietiace oblaky žiaria. Sú pozorované na severnej strane oblohy, nie vysoko nad obzorom.

Pozorovateľ každú noc skúma v 15-minútových intervaloch súmrakový úsek a v prípade výskytu nočných luminiscenčných oblakov vyhodnocuje ich jas, registruje zmeny tvaru a pomocou teodolitu alebo iného goniometrického prístroja meria dĺžku oblačného poľa v r. výška a azimut. Okrem toho je vhodné fotografovať nočné svietiace oblaky. Ak je clona objektívu 1:2 a citlivosť filmu je 130-180 jednotiek podľa GOST, potom je možné získať dobré obrázky s expozíciou 1-2 s. Obrázok by mal zobrazovať hlavnú časť oblačného poľa a siluety budov alebo stromov.

Účelom hliadkovania v segmente súmraku a pozorovania nočnej svietiacej oblačnosti je zisťovanie frekvencie výskytu oblačnosti, prevládajúcich foriem, dynamiky poľa nočnej svietiacej oblačnosti, ako aj jednotlivých útvarov v rámci oblačného poľa.

Pozorovania meteorov. Úlohou vizuálnych pozorovaní je spočítať meteory a určiť meteorické radianty. V prvom prípade sú pozorovatelia umiestnení pod kruhovým rámom, ktorý obmedzuje zorné pole na 60° a registrujú len tie meteory, ktoré sa objavia vo vnútri rámu. Záznamník zaznamenáva poradové číslo meteoru, okamih preletu s presnosťou na jednu sekundu, veľkosť, uhlovú rýchlosť, smer meteoru a jeho polohu vzhľadom na snímku. Tieto pozorovania umožňujú študovať hustotu meteorických rojov a rozloženie jasu meteorov.

Pri určovaní meteorických radiantov pozorovateľ pozorne označí každý pozorovaný meteor na kópii mapy hviezdnej oblohy a zaznamená poradové číslo meteoru, moment prechodu, magnitúdu, dĺžku meteoru v stupňoch, uhlovú rýchlosť a farbu. Slabé meteory sa pozorujú pomocou ďalekohľadov, tubusov AT-1, ďalekohľadov TZK. Pozorovania v rámci tohto programu umožňujú študovať distribúciu malých radiantov na nebeskej sfére, určiť polohu a posunutie skúmaných malých radiantov a vedú k objavu nových radiantov.

Pozorovania premenných hviezd. Hlavné prístroje na pozorovanie premenných hviezd: poľné ďalekohľady, astronomické tubusy AT-1, ďalekohľady TZK, BMT-110, detektory komét poskytujúce veľké zorné pole. Pozorovania premenných hviezd umožňujú študovať zákonitosti zmeny ich jasnosti, špecifikovať periódy a amplitúdy zmeny jasnosti, určiť ich typ a pod.

Spočiatku sa pozorujú premenné hviezdy - cefeidy, ktoré majú pravidelné kolísanie jasnosti s dostatočne veľkou amplitúdou a až potom by sa malo pristúpiť k pozorovaniu polopravidelných a nepravidelných premenných hviezd, hviezd s malou amplitúdou jasu, ako aj k skúmaniu hviezd. podozrivých z premenlivosti a hliadkujú plápolajúce hviezdy.

Pomocou kamier môžete fotografovať hviezdnu oblohu za účelom pozorovania dlhodobých premenných hviezd a hľadania nových premenných hviezd.

Pozorovania zatmení Slnka

Program amatérskych pozorovaní úplného zatmenia Slnka môže zahŕňať: vizuálnu registráciu momentov kontaktu medzi okrajom mesačného kotúča a okrajom slnečného kotúča (štyri kontakty); náčrty vzhľadu slnečnej koróny - jej tvar, štruktúra, veľkosť, farba; teleskopické pozorovania javov, keď okraj mesačného disku pokrýva slnečné škvrny a erupcie; meteorologické pozorovania - registrácia priebehu teploty, tlaku, vlhkosti vzduchu, zmien smeru a sily vetra; pozorovanie správania zvierat a vtákov; fotografovanie čiastkových fáz zatmenia ďalekohľadom s ohniskovou vzdialenosťou 60 cm alebo viac; fotografovanie slnečnej koróny pomocou fotoaparátu s objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 20-30 cm; fotografovanie takzvaného Baileyho ruženca, ktorý sa objavuje pred vypuknutím slnečnej koróny; registrácia zmien jasu oblohy pri zvyšovaní fázy zatmenia podomácky vyrobeným fotometrom.

Pozorovania zatmení Mesiaca

Podobne ako zatmenia Slnka, aj zatmenie Mesiaca sa vyskytuje pomerne zriedkavo a zároveň sa každé zatmenie vyznačuje svojimi vlastnosťami. Pozorovania zatmení Mesiaca umožňujú spresniť obežnú dráhu Mesiaca a poskytnúť informácie o horných vrstvách zemskej atmosféry. Program pozorovania zatmenia Mesiaca môže pozostávať z nasledujúcich prvkov: určenie jasu zatienených častí mesačného disku z viditeľnosti detailov mesačného povrchu pri pozorovaní 6x uznávaným ďalekohľadom alebo ďalekohľadom s malým zväčšením; vizuálne odhady jasnosti Mesiaca a jeho farby voľným okom aj ďalekohľadom (teleskopom); pozorovania ďalekohľadom s priemerom šošovky najmenej 10 cm pri 90-násobnom zväčšení počas zatmenia kráterov Herodotus, Aristarchus, Grimaldi, Atlas a Riccioli, v oblasti ktorých sa môžu vyskytnúť farebné a svetelné javy; registrácia ďalekohľadom momentov zakrytia niektorých útvarov na mesačnom povrchu zemským tieňom (zoznam týchto objektov je uvedený v knihe "Astronomický kalendár. Stála časť"); stanovenie pomocou fotometra jasnosti povrchu Mesiaca v rôznych fázach zatmenia.

Pozorovania umelých družíc Zeme

Pri pozorovaní umelých satelitov Zeme sa zaznamenáva dráha satelitu na hviezdnej mape a čas jeho prechodu okolo viditeľných jasných hviezd. Čas sa musí zaznamenávať s presnosťou na 0,2 s pomocou stopiek. Jasné satelity je možné fotografovať.

Astronómia je založená na pozorovaniach zo Zeme a až od 60. rokov nášho storočia, uskutočňovaných z vesmíru - z automatických a iných vesmírnych staníc, dokonca aj z Mesiaca. Zariadenia umožnili získať vzorky lunárnej pôdy, doručiť rôzne prístroje a dokonca pristáť ľudí na Mesiaci. Ale zatiaľ možno skúmať len nebeské telesá najbližšie k Zemi. Pozorovania v astronómii, ktoré zohrávajú rovnakú úlohu ako experimenty vo fyzike a chémii, majú množstvo funkcií.

Prvá vlastnosť spočíva v tom, že astronomické pozorovania sú vo väčšine prípadov pasívne vo vzťahu k skúmaným objektom. Nemôžeme aktívne ovplyvňovať nebeské telesá, vykonávať experimenty (s výnimkou ojedinelých prípadov), ako sa to robí vo fyzike, biológii a chémii. Iba použitie kozmických lodí poskytlo v tomto smere určité príležitosti.

Navyše mnohé nebeské úkazy postupujú tak pomaly, že ich pozorovanie si vyžaduje obrovské obdobia; napríklad zmena sklonu zemskej osi k rovine jej obežnej dráhy sa prejaví až po stovkách rokov. Preto pre nás niektoré pozorovania uskutočnené v Babylone a v Číne pred tisíckami rokov nestratili svoj význam a podľa moderných predstáv boli veľmi nepresné.

Druhá vlastnosť astronomické pozorovania sú nasledovné. Polohu nebeských telies a ich pohyb pozorujeme zo Zeme, ktorá je sama v pohybe. Preto pohľad na oblohu pre pozemského pozorovateľa závisí nielen od toho, kde sa na Zemi nachádza, ale aj od toho, akú dennú a ročnú dobu pozoruje. Napríklad, keď máme zimný deň, v Južnej Amerike je letná noc a naopak. Hviezdy sú viditeľné iba v lete alebo v zime.

Tretia vlastnosť astronomické pozorovania sú spôsobené tým, že všetky svietidlá sú od nás veľmi vzdialené, tak ďaleko, že ani okom, ani ďalekohľadom sa nedá rozhodnúť, ktoré z nich je bližšie a ktoré ďalej. Všetky sa nám zdajú rovnako vzdialené. Preto sa počas pozorovaní zvyčajne vykonávajú uhlové merania a už z nich sa často vyvodzujú závery o lineárnych vzdialenostiach a veľkostiach telies.

Vzdialenosť medzi objektmi na oblohe (napríklad hviezdami) sa meria uhlom, ktorý zvierajú lúče smerujúce k objektom z bodu pozorovania. Táto vzdialenosť sa nazýva uhlová a vyjadruje sa v stupňoch a jej zlomkoch. V tomto prípade sa uvažuje, že dve hviezdy nie sú na oblohe ďaleko od seba, ak sú smery, v ktorých ich vidíme, blízko seba (obr. 1, hviezdy A a B). Je možné, že tretia hviezda C, na oblohe vzdialenejšia od L, vo vesmíre do ALE bližšie ako hviezda AT.

Merania výšky, uhlovej vzdialenosti objektu od horizontu, sa vykonávajú špeciálnymi goniometrickými optickými prístrojmi, ako je teodolit. Teodolit je prístroj, ktorého hlavnou časťou je ďalekohľad otáčajúci sa okolo vertikálnej a horizontálnej osi (obr. 2). K osám sú pripojené kruhy rozdelené na oblúkové stupne a minúty. V týchto kruhoch sa počíta smer ďalekohľadu. Na lodiach a lietadlách sa uhlové merania vykonávajú pomocou prístroja nazývaného sextant (sextan).

Zdanlivé rozmery nebeských objektov môžu byť vyjadrené aj v uhlových jednotkách. Priemery Slnka a Mesiaca v uhlovom meradle sú približne rovnaké - asi 0,5 ° a v lineárnych jednotkách je Slnko väčšie ako Mesiac v priemere asi 400-krát, ale je rovnako vzdialené od Zeme. . Preto sú ich uhlové priemery pre nás takmer rovnaké.

Vaše postrehy

Pre lepšiu asimiláciu astronómie by ste mali začať s pozorovaním nebeských javov a svietidiel čo najskôr. Pokyny na pozorovanie voľným okom sú uvedené v prílohe VI. Hľadanie súhvezdí, orientovanie sa na zemi pomocou Polárky, ktorú poznáte z kurzu fyzickej geografie, a pozorovanie dennej rotácie oblohy sa pohodlne vykonáva pomocou pohyblivej hviezdnej mapy priloženej k učebnici. Pre približný odhad uhlových vzdialeností na oblohe je užitočné vedieť, že uhlová vzdialenosť medzi dvoma hviezdami „naberačky“ Ursa Major je približne 5°.

V prvom rade sa musíte zoznámiť s pohľadom na hviezdnu oblohu, nájsť na nej planéty a uistiť sa, že sa v priebehu 1-2 mesiacov pohnú vzhľadom na hviezdy alebo Slnko. (O podmienkach viditeľnosti planét a niektorých nebeských úkazoch hovorí školský astronomický kalendár na daný rok.) Zároveň sa treba zoznámiť s reliéfom Mesiaca, so slnečnými škvrnami a potom s ďalšími svietidlami a javmi. , ktoré sú uvedené v prílohe VI . Za týmto účelom je nižšie uvedený úvod k ďalekohľadu.

1. Astronómia je nová disciplína v kurze, hoci niektoré témy v skratke poznáte.
2. Čo potrebuješ:

1. Učebnica: . Astronómia. Základná úroveň.11 stupeň: učebnica / B.A. Voroncov-Velyaminov, E.K. Strout - 5. vyd., prepracované .- M .: Drop, 2018.-238s, s: il., 8 listov. kol. vrátane - (učebnica ruštiny).;
2. všeobecný zošit - 48 listov.

1. Ako pracovať s učebnicou.

• prepracovať (skôr ako prečítať) odsek
• ponoriť sa do podstaty, zaoberať sa každým javom a procesom
• prepracujte si všetky otázky a úlohy po odseku, stručne do zošitov
• overte si svoje znalosti v zozname otázok na konci témy
• pozrite si ďalší materiál na internete

Téma 1.1 Predmet astronómia. Základom astronómie sú pozorovania.

1.1.1 Čo študuje astronómia. Jeho význam a prepojenie s inými vedami

Astronómia je jednou z najstarších vied, ktorej počiatky siahajú do doby kamennej (VI-III tisícročie pred Kristom).

Astronómia je to veda, ktorá študuje pohyb, stavbu, vznik a vývoj nebeských telies a ich sústav.

Astronómia[grécky Astron (astrón) - hviezda, nomos (nomos) - zákon] - veda, ktorá študuje pohyb nebeských telies (časť "nebeská mechanika"), ich povahu (časť "astrofyzika"), vznik a vývoj (časť "kozmogónia")

Astronómia, jedna z najfascinujúcejších a najstarších vied o prírode, skúma nielen súčasnosť, ale aj vzdialenú minulosť makrosveta okolo nás a umožňuje nám nakresliť aj vedecký obraz budúcnosti vesmíru. Človeka vždy zaujímala otázka, ako funguje svet okolo neho a aké miesto v ňom zastáva. Na úsvite civilizácie mala väčšina národov špeciálne kozmologické mýty, ktoré hovoria o tom, ako z počiatočného chaosu postupne vzniká priestor (poriadok), objavuje sa všetko, čo človeka obklopuje: nebo a zem, hory, moria a rieky, rastliny a zvieratá, ako aj samotného človeka. Po tisíce rokov sa postupne hromadili informácie o javoch, ktoré sa odohrávali na oblohe.

Potreba astronomických vedomostí bola diktovaná životnou nevyhnutnosťou (demonštrácia filmov: " Všetky tajomstvá vesmíru #21 - Discovery - história astronómie"a Astronómia (2⁄15). Najstaršia veda.)

Ukázalo sa, že periodické zmeny pozemskej prírody sú sprevádzané zmenami vzhľadu hviezdnej oblohy a zdanlivým pohybom Slnka. Bolo potrebné vypočítať začiatok určitého obdobia roka, aby sa včas vykonali určité poľnohospodárske práce: siatie, polievanie, zber. To sa však dalo urobiť len pomocou kalendára zostaveného z dlhodobých pozorovaní polohy a pohybu Slnka a Mesiaca. Takže potreba pravidelných pozorovaní nebeských telies bola spôsobená praktickými potrebami počítania času. Prísna periodicita, ktorá je vlastná pohybu nebeských telies, je základom základných jednotiek počítania času, ktoré sa dodnes používajú – deň, mesiac, rok.

Jednoduché kontemplovanie vyskytujúcich sa javov a ich naivný výklad postupne vystriedali pokusy o vedecké vysvetlenie príčin pozorovaných javov. Keď sa v starovekom Grécku (VI. storočie pred Kristom) začal prudký rozvoj filozofie ako vedy o prírode, astronomické poznatky sa stali neoddeliteľnou súčasťou ľudskej kultúry. Astronómia je jediná veda, ktorá dostala svoju patrónku múzu – Uraniu.

O počiatočnom význame rozvoja astronomického poznania možno posudzovať v súvislosti s praktickými potrebami ľudí. Možno ich rozdeliť do niekoľkých skupín:

• poľnohospodárske potreby(potreba počítania času sú dni, mesiace, roky. Napríklad v starovekom Egypte sa čas sejby a zberu určoval podľa toho, ako sa pred východom slnka spoza okraja obzoru objavila jasná hviezda Sothis, predzvesť tzv. povodeň Nílu);
• potreby rozšírenia obchodu, vrátane námornej (námorná plavba, hľadanie obchodných ciest, navigácia. Fénskych námorníkov teda viedla Polárka, ktorú Gréci nazývali Fénická hviezda);
• estetické a kognitívne potreby, potreba celostného videnia sveta(človek sa snažil vysvetliť periodicitu prírodných javov a procesov, vznik okolitého sveta).

Pôvod astronómie v astrologických predstavách je charakteristický pre mytologický svetonázor starovekých civilizácií.

I-tý antický svet(BC). Filozofia →astronómia → prvky matematiky (geometria). Staroveký Egypt, Staroveká Asýria, Starovekí Mayovia, Staroveká Čína, Sumeri, Babylonia, Staroveké Grécko.

Vedci, ktorí významne prispeli k rozvoju astronómie: Táles z Milétu(625-547, Dr. Grécko), Eudox z Knidosu(408-355, Iné Grécko), ARISTOTELES(384-322, Macedónsko, Iné Grécko), Aristarchos zo Samosu(310-230, Alexandria, Egypt), ERATOSFÉNY(276-194, Egypt), Hipparchos z Rhodosu(190-125, staroveké Grécko).

Archeológovia zistili, že človek mal základné astronomické znalosti už pred 20-tisíc rokmi v dobe kamennej.

• Praveké štádium od 25 tisíc rokov pred Kristom do 4 tisíc pred Kristom (skalné maľby, prírodné observatóriá atď.).
• Staroveké štádium možno podmienečne považovať za obdobie 4 000 rokov pred Kristom – 1 000 pred Kristom:
  • okolo 4 tisíc pred Kr astronomické pamiatky starých Mayov, kamenné observatórium Stonehenge (Anglicko);
  • asi 3000 pred Kr orientácia pyramíd, prvé astronomické záznamy v Egypte, Babylone, Číne;
  • okolo roku 2500 pred Kristom ustanovenie egyptského slnečného kalendára;
  • okolo roku 2000 pred Kristom vytvorenie mapy 1. oblohy (Čína);
  • asi 1100 pred Kr určenie sklonu ekliptiky k rovníku;
• antické javisko
  • predstavy o sférickosti Zeme (Pytagoras, 535 pred Kr.);
  • predpoveď zatmenia Slnka od Thalesa z Milétu (585 pred Kr.);
  • ustanovenie 19-ročného cyklu lunárnych fáz (metónsky cyklus, 433 pred Kr.);
  • predstavy o rotácii Zeme okolo svojej osi (Herakleitos Pontský, 4. storočie pred Kr.);
  • myšlienka sústredných kružníc (Eudoxus), pojednanie „O nebi“ Aristoteles (dôkaz guľovitého tvaru Zeme a planét) zostavenie prvého katalógu hviezd 800 hviezd, Čína (4. storočie pred Kristom);
  • začiatok systematického určovania polôh hviezd gréckymi astronómami, rozvoj teórie sústavy sveta (3. stor. pred n. l.);
  • objav precesie, prvé tabuľky pohybu Slnka a Mesiaca, katalóg hviezd 850 hviezd (Hipparachus, (2. stor. pred Kr.);
  • myšlienka pohybu Zeme okolo Slnka a určenie veľkosti Zeme (Aristarchus zo Samosu, Eratosthenes 3-2 storočia pred Kristom);
  • zavedenie juliánskeho kalendára do Rímskej ríše (46 pred Kr.);
  • Claudius Ptolemaios - "Syntax" (Almogest) - encyklopédia starovekej astronómie, teória pohybu, planetárne tabuľky (140 n. l.).

Básne Homéra a Hésioda dávajú predstavu o astronomických znalostiach Grékov tohto obdobia: spomína sa tam množstvo hviezd a súhvezdí, poskytujú sa praktické rady o použití nebeských telies na navigáciu a na určovanie ročných období. rok. Kozmologické myšlienky tohto obdobia boli úplne vypožičané z mýtov: Zem je považovaná za plochú a obloha je pevná misa založená na Zemi. Hlavnými postavami tohto obdobia sú filozofov, intuitívne tápajúci po tom, čo sa neskôr bude nazývať vedecká metóda poznávania. Zároveň sa uskutočňujú prvé špecializované astronomické pozorovania, rozvíja sa teória a prax kalendára; prvýkrát sa geometria berie ako základ astronómie, zavádza sa množstvo abstraktných pojmov matematickej astronómie; robia sa pokusy nájsť fyzické vzorce v pohybe svietidiel. Vedecky sa vysvetlilo množstvo astronomických javov, dokázala sa sférickosť Zeme.

II Vopred teleskopické obdobie. (naša éra pred rokom 1610). Úpadok vedy a astronómie. Rozpad Rímskej ríše, nájazdy barbarov, zrod kresťanstva. Rýchly rozvoj arabskej vedy. Oživenie vedy v Európe. Moderný heliocentrický systém štruktúry sveta.

Claudius Ptolemaios (Claudius Ptolomej)(87-165, Dr. Rím), BIROUNI, Abu Reyhan Mohammed ibn Ahmed al-Biruni(973-1048, moderný Uzbekistan), Mirza Mohammed ibn Shahrukh ibn Timur (Taragai) ULUGBEK(1394-1449, moderný Uzbekistan), Nicolaus COPERNICK(1473-1543, Poľsko), Tycho (Tige) BRAGE(1546-1601, Dánsko).

• arabské obdobie. Po páde starovekých štátov v Európe sa staroveké vedecké tradície (vrátane astronómie) naďalej rozvíjali v arabskom kalifáte, ako aj v Indii a Číne.
  • 813 Založenie astronomickej školy (domu múdrosti) v Bagdade;
  • 827 určenie veľkosti zemegule meraním stupňov medzi Tigrisom a Eufratom;
  • 829 založenie bagdadského observatória;
  • 10. storočia objav lunárnej nerovnosti (Abu-l-Wafa, Bagdad);
  • katalóg 1029 hviezd, objasnenie sklonu ekliptiky k rovníku, určenie dĺžky 1° poludníka (1031g, Al-Biruni);
  • početné práce o astronómii do konca 15. storočia (kalendár Omara Khayyama, „Ilkhanove tabuľky“ pohybu Slnka a planét (Nasiraddin Tussi, Azerbajdžan), diela Ulugbeka);
• európske obrodenie. Koncom 15. storočia začala v Európe obroda astronomických vedomostí, čo viedlo k prvej revolúcii v astronómii. Táto revolúcia v astronómii bola spôsobená požiadavkami praxe – začala sa éra veľkých geografických objavov.
  • Diaľkové plavby si vyžadovali presné metódy určovania súradníc. Ptolemaiovský systém nedokázal uspokojiť zvýšené potreby. Krajiny, ktoré ako prvé venovali pozornosť rozvoju astronomického výskumu, dosiahli najväčšie úspechy v objavovaní a rozvoji nových krajín.
  • V Portugalsku v 14. storočí princ Henry založil observatórium na uspokojenie potrieb plavby a Portugalsko bolo prvou európskou krajinou, ktorá začala zaberať a využívať nové územia.
  • Najdôležitejšími úspechmi európskej astronómie XV-XVI storočia sú planetárne tabuľky (Regiomontanus z Norimbergu, 1474),
  • diela N. Kopernika, ktorý urobil prvú revolúciu v astronómii (1515-1540),
  • pozorovania dánskeho astronóma Tycha Braheho na observatóriu Uraniborg na ostrove Van (najpresnejšie v predteleskopickej ére).

III Teleskopický pred príchodom spektroskopie (1610-1814). Vynález ďalekohľadu a pozorovanie s ním. Zákony pohybu planét. Objav planéty Urán. Prvé teórie vzniku slnečnej sústavy.

Vedci, ktorí v tomto období výrazne prispeli k rozvoju astronómie: Galileo Galilei(1564-1642, Taliansko), Johannes KEPLER(1571-1630, Nemecko), Ján GAVEL (GAVELIUS) (1611-1687, Poľsko), Hans Christian HUYGENS(1629-1695, Holandsko), Giovanni Domenico (Jean Dominic) CASINI>(1625-1712, Taliansko-Francúzsko), Isaac Newton(1643-1727, Anglicko), Edmund GALLEY (HALLEY, 1656-1742, Anglicko), William (William) Wilhelm Friedrich HERSHEL(1738-1822, Anglicko), Pierre Simon Laplace(1749-1827, Francúzsko).

• Začiatkom 17. storočia (Lippershey, Galileo, 1608) vznikol optický ďalekohľad, ktorý značne rozšíril obzor poznania ľudstva o svete.
  • je určená paralaxa Slnka (1671), čo umožnilo určiť astronomickú jednotku s vysokou presnosťou a určiť rýchlosť svetla,
  • jemné pohyby zemskej osi, správne pohyby hviezd, zákony pohybu Mesiaca,
  • v rokoch 1609-1618 Kepler na základe týchto pozorovaní planéty Mars objavil tri zákony pohybu planét,
  • v roku 1687 Newton zverejnil zákon univerzálnej gravitácie, ktorý vysvetľuje príčiny pohybu planét.
  • je vytvorená nebeská mechanika;
  • sú určené hmotnosti planét;
  • na začiatku 19. storočia (1. januára 1801) objavil Piazzi prvú planétku (asteroid) Ceres;
  • Pallas a Juno boli objavené v rokoch 1802 a 1804.

IV Spektroskopia a fotografia. (1814-1900). Spektroskopické pozorovania. Prvé určenie vzdialenosti ku hviezdam. Objav planéty Neptún.

Vedci, ktorí v tomto období výrazne prispeli k rozvoju astronómie: Jozef von Fraunhofer(1787-1826, Nemecko), Vasilij Jakovlevič (Friedrich Wilhelm Georg) STRUVE(1793-1864, Nemecko-Rusko), George Biddell ERI(AIRIE, 1801-1892, Anglicko), Friedrich Wilhelm BESSEL(1784-1846, Nemecko), Johann Gottfried HALLE(1812-1910, Nemecko), William HEGGINS (Huggins, 1824-1910, Anglicko), Angelo SECCHI(1818-1878, Taliansko), Fedor Alexandrovič BREDIKHIN(1831-1904, Rusko), Edward Charles Pickering(1846-1919, USA).

• V rokoch 1806 - 1817 I. Fraunthofer (Nemecko) vytvoril základy spektrálnej analýzy, zmeral vlnové dĺžky slnečného spektra a absorpčné čiary, čím položil základy astrofyziky.
• V roku 1845 získali I. Fizeau a J. Foucault (Francúzsko) prvé fotografie Slnka.
• V rokoch 1845 - 1850 objavil Lord Ross (Írsko) špirálovitú štruktúru niektorých hmlovín.
• v roku 1846 objavil I. Galle (Nemecko) podľa výpočtov W. Le Verriera (Francúzsko) planétu Neptún, ktorá bola triumfom nebeskej mechaniky.
• Zavedenie fotografie do astronómie umožnilo získať fotografie slnečnej koróny a povrchu Mesiaca a začať študovať spektrá hviezd, hmlovín a planét.
• Pokrok v optike a konštrukcii ďalekohľadov umožnil objaviť satelity Marsu, opísať povrch Marsu pozorovaním v opozícii (D. Schiaparelli)
• Zvýšenie presnosti astrometrických pozorovaní umožnilo zmerať ročnú paralaxu hviezd (Struve, Bessel, 1838) a objaviť pohyb zemských pólov.

V-tý Moderné obdobie (1900-súčasnosť). Rozvoj aplikácie fotografie a spektroskopických pozorovaní v astronómii. Riešenie problému zdroja energie hviezd. Objav galaxií. Vznik a rozvoj rádioastronómie. Vesmírny výskum.

• Na začiatku 20. storočia K.E. Tsiolkovsky publikoval prvú vedeckú esej o astronautike - „Štúdium svetových priestorov pomocou prúdových zariadení“.
• V roku 1905 A. Einstein vytvoril špeciálnu teóriu relativity
• v rokoch 1907 - 1916 všeobecná teória relativity, ktorá umožnila vysvetliť existujúce rozpory medzi existujúcou fyzikálnou teóriou a praxou, dala impulz k objasneniu záhady energie hviezd, podnietila rozvoj kozmologických teórií.
• V roku 1923 E. Hubble dokázal existenciu ďalších hviezdnych sústav – galaxií
• v roku 1929 objavil E. Hubble zákon „červeného posunu“ v spektrách galaxií.
• v roku 1918 bol na observatóriu Mount Wilson nainštalovaný 2,5-metrový reflektor a v roku 1947 tam bol uvedený do prevádzky 5-metrový reflektor)
• Rádioastronómia sa objavila v 30. rokoch 20. storočia s príchodom prvých rádioteleskopov.
• V roku 1933 Karl Jansky z Bell Labs objavil rádiové vlny prichádzajúce zo stredu galaxie.
• Grote Reber postavil prvý parabolický rádioteleskop v roku 1937.
• V roku 1948 štarty rakiet do vysokých vrstiev atmosféry (USA) umožnili detekovať röntgenové žiarenie zo slnečnej koróny.
• Aronomisti začali skúmať fyzickú podstatu nebeských telies a výrazne rozšírili hranice skúmaného priestoru.
• Astrofyzika sa stala vedúcim odvetvím astronómie, obzvlášť veľký rozvoj zaznamenala v 20. storočí. a dnes rýchlo rastie.
• V roku 1957 bol položený základ pre kvalitatívne nové výskumné metódy založené na využití umelých nebeských telies, čo následne viedlo k vzniku nových odborov astrofyziky.
• V roku 1957 vypustil ZSSR prvú umelú družicu Zeme, ktorá znamenala začiatok vesmírneho veku pre ľudstvo.
• Kozmické lode umožnili vyniesť infračervené, röntgenové a gama ďalekohľady zo zemskej atmosféry).
• Prvé vesmírne lety s ľudskou posádkou (1961, ZSSR), prvé pristátie ľudí na Mesiaci (1969, USA) sú epochálnymi udalosťami pre celé ľudstvo.
• Dodávka lunárnej pôdy na Zem (Luna-16, ZSSR, 1970),
• Pristátie zostupových vozidiel na povrchu Venuše a Marsu,
• Vysielanie automatických medziplanetárnych staníc na vzdialenejšie planéty slnečnej sústavy.

(Viac podrobností pozri Časová os prieskumu vesmíru a časová os prieskumu vesmíru.)

1.1.2 Prepojenie astronómie s inými vedami.

Astronómia, matematika a fyzika, vyrastajúce z kedysi jedinej vedy o prírode – filozofie – nikdy nestratili medzi sebou úzke prepojenie. Astronómia hrala v dejinách vedy takú vedúcu úlohu, že mnohí vedci z nej prevzali úlohy a vytvorili metódy na riešenie týchto problémov. Astronómia, matematika a fyzika nikdy nestratili svoj vzťah, čo sa odráža aj v činnosti mnohých vedcov.

Spojenie astronómie s inými vedami- Prelínanie a vzájomné ovplyvňovanie vedných odborov:

1.1.3 Štruktúra a mierka vesmíru

Už viete, že naša Zem so svojím satelitom Mesiac, ďalšie planéty a ich satelity, kométy a malé planéty sa točia okolo Slnka, že všetky tieto telesá tvoria slnečná sústava. Na druhej strane Slnko a všetky ostatné hviezdy viditeľné na oblohe sú súčasťou obrovského hviezdneho systému - nášho. Galaxia. Najbližšia hviezda k slnečnej sústave je tak ďaleko, že svetlo, ktoré sa pohybuje rýchlosťou 300 000 km/s, putuje z nej na Zem viac ako štyri roky. Hviezdy sú najbežnejším typom nebeských telies, len v našej galaxii sú ich stovky miliárd. Objem, ktorý zaberá tento hviezdny systém, je taký veľký, že svetlo ním môže prejsť len za 100 000 rokov.

In Vesmír Existuje mnoho ďalších galaxií, ako je tá naša. Je to umiestnenie a pohyb galaxií, ktoré určuje štruktúru a štruktúru vesmíru ako celku. Galaxie sú tak ďaleko od seba, že voľným okom môžete vidieť iba ďalšie tri: dve na južnej pologuli a z územia Ruska iba jednu - hmlovinu Andromeda. Z najvzdialenejších galaxií sa svetlo dostane na Zem za 10 miliárd rokov. Značná časť hmoty hviezd a galaxií je v takých podmienkach, ktoré nie je možné vytvoriť v pozemských laboratóriách. Celý vonkajší priestor je vyplnený elektromagnetickým žiarením, gravitačnými a magnetickými poľami, medzi hviezdami v galaxiách a medzi galaxiami sa nachádza veľmi riedka látka vo forme plynu, prachu, jednotlivých molekúl, atómov a iónov, atómových jadier a elementárnych častíc.

Všetky telesá vo vesmíre tvoria systémy rôznej zložitosti:

1. slnečná sústava - Slnko a okolo neho sa pohybujúce nebeské telesá (planéty, kométy, satelity planét, asteroidy), Slnko je samosvietiace teleso, ostatné telesá ako Zem žiaria odrazeným svetlom. Vek SS je ~ 5 miliárd rokov. Vo vesmíre je obrovské množstvo takýchto hviezdnych systémov s planétami a inými telesami.
2. Hviezdy viditeľné na oblohe , počítajúc do toho mliečna dráha je malý zlomok hviezd, ktoré tvoria galaxie (alebo nazývame našu galaxiu Mliečna dráha) - sústavy hviezd, ich hviezdokopy a medzihviezdneho prostredia. Takých galaxií je veľa, svetlo z najbližších k nám putuje milióny rokov. Vek galaxií je 10-15 miliárd rokov.
3. galaxie zjednocovať sa v akomsi zhlukoch (systémoch)

Všetky telesá sú v neustálom pohybe, zmene, vývoji. Planéty, hviezdy, galaxie majú svoju históriu, ktorá sa často počíta na miliardy rokov.

Ako viete, vzdialenosť od najbližšieho nebeského telesa k Zemi - Mesiaca je približne 400 000 km. Najvzdialenejšie objekty sa od nás nachádzajú vo vzdialenosti, ktorá viac ako 10-krát presahuje vzdialenosť k Mesiacu.

Skúsme si predstaviť veľkosti nebeských telies a vzdialenosti medzi nimi vo Vesmíre pomocou známeho modelu – školskej zemegule Zeme, ktorá je 50 miliónov krát menšia ako naša planéta. V tomto prípade musíme Mesiac znázorniť ako guľu s priemerom 7 cm, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti asi 7,5 m od zemegule Model Slnka bude mať priemer 28 m a bude vo vzdialenosti 3 km a model Pluta - najvzdialenejšej planéty slnečnej sústavy - sa od nás vzdiali na 120 km. Najbližšia hviezda k nám v tejto mierke modelu sa bude nachádzať vo vzdialenosti asi 800 000 km, t.j. 2-krát ďalej ako Mesiac. Naša galaxia sa zmenší približne na veľkosť slnečnej sústavy, no najvzdialenejšie hviezdy budú stále mimo nej.

Diagram znázorňuje systém a vzdialenosti:

1 astronomická jednotka = 149,6 milióna km(stredná vzdialenosť od Zeme k Slnku).

1ks (parsek) = 206265 AU = 3, 26 sv. rokov

1 svetelný rok(St. rok) je vzdialenosť, ktorú prejde lúč svetla rýchlosťou takmer 300 000 km/s za 1 rok. 1 svetelný rok sa rovná 9,46 miliónom kilometrov!

1.1.4 Vlastnosti astronómie a jej metódy

Astronómovia po tisíce rokov skúmali polohu nebeských objektov na hviezdnej oblohe a ich vzájomný pohyb v čase. To je dôvod, prečo dlho, alebo skôr od tretieho storočia pred naším letopočtom, dominovalo geocentrický systém svetového poriadku Claudia Ptolemaia. Pripomeňme si, že podľa nej bola planéta Zem stredom celého vesmíru a okolo nej sa točili všetky ostatné nebeské telesá vrátane Slnka.

A až v polovici 16. storočia, alebo skôr v roku 1543, vyšlo veľké dielo Mikuláša Koperníka „O revolúcii nebeských sfér“, v ktorom tvrdil, že stredom našej sústavy nie je Zem, ale slnko. Tak to vzniklo heliocentrická doktrína, ktorý dal kľúč k poznaniu vesmíru.

Astronomické pozorovania slúžia ako hlavná metóda štúdia nebeských objektov a javov.

Astronomické pozorovania sú cieľavedomé a aktívne zaznamenávanie informácií o procesoch a javoch vyskytujúcich sa vo vesmíre.

Astronómia študuje štruktúru vesmíru, pohyb, fyzickú povahu, pôvod a vývoj nebeských telies a systémov nimi tvorených. Astronómia tiež skúma základné vlastnosti vesmíru okolo nás. Obrovské časopriestorové mierky skúmaných objektov a javov určujú charakteristické črty astronómie.

Informácie o dianí mimo Zeme vo vesmíre vedci získavajú najmä na základe svetla a iných druhov žiarenia pochádzajúceho z týchto objektov. Pozorovania sú hlavným zdrojom informácií v astronómii. Toto prvá vlastnosť astronómia ju odlišuje od iných prírodných vied (napríklad fyziky alebo chémie), kde experimenty zohrávajú významnú úlohu. Príležitosti na experimenty mimo Zeme sa objavili až vďaka astronautike. Ale aj v týchto prípadoch hovoríme o vykonávaní experimentálnych štúdií v malom rozsahu, ako je napríklad štúdium chemického zloženia mesačných alebo marťanských hornín. Je ťažké si predstaviť experimenty na planéte ako celku, hviezde alebo galaxii.

Druhá vlastnosť kvôli značnému trvaniu množstva javov študovaných v astronómii (od stoviek po milióny a miliardy rokov). Preto nie je možné priamo pozorovať prebiehajúce zmeny. Aj zmeny, ktoré nastanú na Slnku, sa na Zemi zaznamenajú až po 8 minútach a 19 sekundách (toľko času trvá, kým svetlo prekoná vzdialenosť od Slnka k Zemi). Čo sa týka vzdialených galaxií, tu už hovoríme o miliardách rokov. To znamená, že štúdiom vzdialených hviezdnych systémov študujeme ich minulosť. Keď sú zmeny obzvlášť pomalé, človek musí pozorovať veľa súvisiacich objektov, ako sú hviezdy. Takto sa získavajú základné informácie o vývoji hviezd.

Tretia vlastnosť astronómia je spôsobená potrebou udávať polohu nebeských telies v priestore (ich súradnice) a nemožnosťou rozlíšiť, ktoré z nich je bližšie a ktoré je od nás ďalej. Na prvý pohľad sa nám všetky pozorované svietidlá zdajú rovnako vzdialené. Zdá sa nám, ako ľuďom v staroveku, že všetky hviezdy sú od nás rovnako vzdialené a nachádzajú sa na určitom guľovom povrchu oblohy - nebeskej sfére - ktorá sa ako celok točí okolo Zeme.

Astronómia je teda ako veda založená predovšetkým na pozorovaniach. Na rozdiel od fyzikov sú astronómovia zbavení možnosti experimentovať. Takmer všetky informácie o nebeských telesách nám prináša elektromagnetické žiarenie. Až v posledných štyridsiatich rokoch sa jednotlivé svety študujú priamo: skúmať atmosféru planét, študovať mesačnú a marťanskú pôdu, priamo študovať atmosféru Titanu.

V 19. storočí prenikli do astronómie fyzikálne výskumné metódy a vznikla symbiotická veda – astrofyzika, ktorá skúma fyzikálne vlastnosti kozmických telies. astrofyzika rozdelené na: a) praktická astrofyzika, ktorá vyvíja a aplikuje praktické metódy astrofyzikálneho výskumu a súvisiace nástroje a prístroje, ktoré dokážu získať čo najúplnejšie a najobjektívnejšie informácie o kozmických telesách; b) teoretická astrofyzika, v ktorej sa na základe fyzikálnych zákonov uvádzajú vysvetlenia k pozorovaným fyzikálnym javom.

Moderná astronómia – základná fyzikálna a matematická veda, ktorej rozvoj priamo súvisí s vedecko-technickým pokrokom (VTP). Na štúdium a vysvetlenie procesov sa využíva celý moderný arzenál rôznych, novovzniknutých odvetví matematiky a fyziky. Je tu tiež povolanie astronóma. Astronómovia sa u nás pripravujú na fyzikálnej alebo fyzikálnej a matematickej fakulte v Moskve, Petrohrade, Kazani, Jekaterinburgu a niektorých ďalších univerzitách. Ročne sa vyškolí asi 100 špecialistov. Na území bývalého ZSSR pracovalo asi 2000 astronómov (teraz v Rusku je ich asi 1000 a aktívne pracuje asi 100) a profesionálnych astronómov je na svete asi 10 000. Skutočný astronóm je človek so širokým rozhľadom. Na prácu astronóma musí človek poznať fyziku, chémiu, biológiu, nehovoriac o povinnej matematike. Ruskí vedci urobili najdôležitejšie základné objavy v astronómii. Georgy Gamow predpovedal expanziu vesmíru. Alexander Friedman vytvoril teóriu nestacionárneho vesmíru, hoci Einstein tvrdil, že je stacionárny. Zel'dovich predvídal narastanie, teda spad hmoty do čiernych dier. Shklovsky predpovedal rádiové čiary neutrálneho vodíka. Synchrotrónové žiarenie opísal Ginzburg. Experimentálne overenie týchto teoretických prác však vykonali Američania, za čo dostali Nobelove ceny. Nikdy sme nemali také vybavenie, také teleskopy ako v USA.

Hlavné biotopy astronómov:

• Štátny ústav. P.K. Sternberg (GAISH MSU)
• Inštitút pre výskum vesmíru
• Ústav astronómie a fyzikálneho inštitútu Ruskej akadémie vied
• Hlavné (Pulkovo) astronomické observatórium
• Špeciálne astrofyzikálne observatórium Ruskej akadémie vied (Severný Kaukaz)

Hlavné časti astronómie:

1.1.5 Ďalekohľady

Aby bol výskum presný, sú potrebné špeciálne nástroje a zariadenia.

jeden). Je dokázané, že Táles z Milétu v roku 595 pred Kr prvýkrát použitý gnomon(starodávny astronomický prístroj, vertikálny objekt (tyč obelisku, stĺp, stĺp), ktorý umožňuje určiť uhlovú výšku Slnka podľa najkratšej dĺžky jeho tieňa (na poludnie).To umožnilo použite tento prístroj ako slnečné hodiny a na určenie štádií slnovratu, rovnodennosti, dĺžky roka, zemepisnej šírky pozorovateľa a oveľa viac.

2). Hipparchos (180-125 n.l., staroveké Grécko) používal astroláb, ktorý mu umožnil zmerať paralaxu Mesiaca v roku 129 pred Kristom, stanoviť dĺžku roka na 365,25 dňa, určiť procesiu a zostaviť v roku 130 pred Kristom. katalóg hviezd pre 1008 hviezd atď.

V rôznych časoch existovala astronomická palica aj astrolabón (ide o prvý typ teodolitu), kvadrant a mnoho ďalších zariadení a nástrojov. Pozorovania nebeských telies a objektov sa vykonávajú v špeciálnych inštitúciách - observatóriách, ktoré vznikli na samom začiatku rozvoja astronómie pred naším letopočtom. e.

Astronomické observatóriá boli vytvorené pre možné výskumy a pozorovania v rôznych krajinách. V našej krajine sú ich asi dve desiatky: Hlavné astronomické observatórium Pulkovo Ruskej akadémie vied (GAO RAS), Štátny astronomický ústav. P.K. Sternberg (GAISh), Kaukazské horské observatórium (KGO SAISH) atď.

Skutočný astronomický výskum sa začal, keď v roku 1609 vynašli ďalekohľad.

Revolúcia v astronómii nastala v roku 1608, keď holandský výrobca okuliarov John Lippershey zistil, že dve šošovky umiestnené v jednej priamke dokážu zväčšiť objekty. Tak bol vynájdený ďalekohľad.

Túto myšlienku okamžite využil Galileo. V roku 1609 zostrojil svoj prvý 3x ďalekohľad a namieril ho do neba. Ďalekohľad sa teda zmenil na ďalekohľad.

Ďalekohľad sa stal hlavným prístrojom používaným v astronómii na pozorovanie nebeských telies, príjem a analýzu žiarenia z nich. . Toto slovo pochádza z dvoch gréckych slov: tele - ďaleko a skopeo - pozerám sa.

Ďalekohľad - optický prístroj, ktorý zväčšuje uhol pohľadu, pri ktorom sú viditeľné nebeské telesá ( rozhodnutie) a zbiera mnohonásobne viac svetla ako oko pozorovateľa ( prenikavá sila).

Ďalekohľad sa používa po prvé na to, aby zhromaždil čo najviac svetla prichádzajúceho zo skúmaného objektu a po druhé na to, aby poskytol príležitosť študovať jeho malé detaily, ktoré sú voľným okom neprístupné. Čím slabšie objekty teleskop umožňuje vidieť, tým viac prenikavú silu. Charakteristická je schopnosť rozlišovať jemné detaily rozhodnutie ďalekohľad. Obe tieto vlastnosti ďalekohľadu závisia od priemeru jeho objektívu.

Množstvo svetla zhromaždeného šošovkou sa zvyšuje v pomere k jej ploche (štvorec priemeru). Priemer zrenice ľudského oka ani v úplnej tme nepresahuje 8 mm. Šošovka ďalekohľadu môže presahovať priemer očnej zrenice desiatky a stovky krát. To umožňuje teleskopu detekovať hviezdy a iné objekty, ktoré sú 100 miliónov krát slabšie ako objekty viditeľné voľným okom.

Ako ďalekohľad funguje:

Na šošovku dopadajú paralelné lúče svetla (napríklad z hviezdy). Objektív vytvára obraz v ohniskovej rovine. Lúče svetla rovnobežné s hlavnou optickou osou sa zhromažďujú v ohnisku F ležiacom na tejto osi. Ďalšie lúče svetla sa zhromažďujú v blízkosti ohniska - nad alebo pod. Tento obraz pozorovateľ sleduje pomocou okuláru.

Ako viete, ak je objekt ďalej ako dvojnásobok ohniskovej vzdialenosti, poskytuje jeho zmenšený, prevrátený a skutočný obraz. Tento obrázok sa nachádza medzi bodmi zaostrenia a dvojitého zaostrenia objektívu. Vzdialenosti Mesiaca, planét a ešte viac hviezd sú také veľké, že lúče z nich prichádzajúce možno považovať za paralelné. teda obraz objektu bude umiestnený v ohniskovej rovine.

Priemery vstupných a výstupných lúčov sú veľmi rozdielne (vstup má priemer objektívu a výstup má priemer obrazu objektívu vytvoreného okulárom). V správne nastavenom ďalekohľade sa všetko svetlo zhromaždené šošovkou dostane do zrenice pozorovateľa. V tomto prípade je zisk úmerný druhej mocnine pomeru priemerov šošovky a zrenice. Pre veľké teleskopy je táto hodnota desaťtisíckrát. Takto je vyriešená jedna z hlavných úloh ďalekohľadu – nazbierať viac svetla z pozorovaných objektov. Ak hovoríme o fotografickom ďalekohľade - astrografe, potom sa v ňom zvyšuje osvetlenie fotografickej dosky.

Hlavné charakteristiky ďalekohľadov.

1) Clona ďalekohľadu(D)- je priemer hlavného zrkadla ďalekohľadu alebo jeho spojovacej šošovky.

Viac clona, tým viac svetla objektív zachytí a tým slabšie objekty uvidíte.

2) F ohnisková vzdialenosť ďalekohľadu - Toto je vzdialenosť, pri ktorej zrkadlo alebo šošovka objektívu vytvorí obraz nekonečne vzdialeného objektu.

Zvyčajne sa to vzťahuje na ohniskovú vzdialenosť šošovky (F), pretože okuláre sú vzájomne zameniteľné a každý z nich má svoju vlastnú ohniskovú vzdialenosť.

Od ohnisková vzdialenosť závisí nielen od zväčšenia, ale aj od kvality obrazu. Viac ohnisková vzdialenosť, tým lepšia je kvalita obrazu. Dĺžka ďalekohľadu, najmä Newtonových reflektorov a refraktorov, závisí aj od ohniskovej vzdialenosti ďalekohľadu.

3) Zväčšenie (alebo zväčšenie) ďalekohľadu(W) ukazuje, koľkokrát dokáže ďalekohľad zväčšiť objekt respuhol, pod ktorým pozorovateľ vidí predmet. Rovná sa pomeru ohniskových vzdialeností objektívu F a okuláru f.

Ďalekohľad zväčšuje viditeľné uhlové rozmery Slnka, Mesiaca, planét a detailov na nich, no hviezdy sú vďaka svojej kolosálnej vzdialenosti stále viditeľné cez ďalekohľad ako svietiace bodky.

F väčšinou nemôžete zmeniť, ale ak máte okuláre s rôznym f, môžete zmeniť zväčšenie alebo zväčšenie ďalekohľadu D. S vymeniteľnými okulármi je možné dosiahnuť rôzne zväčšenia s tou istou šošovkou. Takže schopnosti teleskopu v astronómii sa zvyčajne nevyznačujú zväčšením, ale priemerom jeho šošovky. V astronómii sa spravidla používa zväčšenie menšie ako 500 krát. Využitie veľkých zväčšení bráni zemská atmosféra. Pohyb vzduchu, nepostrehnuteľný voľným okom (alebo pri malom zväčšení), vedie k tomu, že malé detaily obrazu sú rozmazané, rozmazané. Astronomické observatóriá, ktoré používajú veľké teleskopy s priemerom zrkadla 2–3 m, sa ich snažia umiestniť do oblastí s dobrou astroklímou: veľkým počtom jasných dní a nocí, s vysokou atmosférickou transparentnosťou.

4) Rozlíšenie – minimálny uhol medzi dvomi hviezdami videný oddelene. Jednoducho povedané, rozlíšenie možno chápať ako „čistotu“ obrazu.

Rozhodnutie možno vypočítať pomocou vzorca:

kde δ je uhlové rozlíšenie v sekundách, D

V astronómii sa meria vzdialenosť medzi objektmi na oblohe rohu, ktorý je tvorený lúčmi ťahanými z bodu, v ktorom sa nachádza pozorovateľ k objektom. Táto vzdialenosť je tzv rohu a vyjadrené v stupňoch a zlomkoch stupňa:

stupne - 5 o, minúty - 13 "sekúnd - 21"

Ľudské oko bez špeciálnych prístrojov rozozná 2 hviezdy oddelene od seba, ak je ich uhlová vzdialenosť aspoň 1-2.

Uhol, pod ktorým vidíme priemer Slnka a Mesiaca ~ 0,5 o = 30".

Obmedzenie maximálneho zväčšenia je dané fenoménom difrakcie - ohybom svetelných vĺn okolo okrajov šošovky. V dôsledku difrakcie sa namiesto obrazu bodu získajú prstence. Uhlová veľkosť centrálneho bodu ( teoretické uhlové rozlíšenie):

kde δ je uhlové rozlíšenie v sekundách, λ - vlnová dĺžka žiarenia , D je priemer šošovky v milimetroch.

Čím menšia je veľkosť obrazu svetelného bodu (hviezdy), ktorý šošovka ďalekohľadu poskytuje, tým lepšie je jej rozlíšenie. Ak je vzdialenosť medzi obrázkami dvoch hviezd menšia ako veľkosť samotného obrázka, potom sa spoja do jednej. Minimálnu veľkosť obrázka hviezdy (v oblúkových sekundách) možno vypočítať pomocou vzorca:

Kde λ je vlnová dĺžka svetla, a D je priemer šošovky. Školský ďalekohľad so 60 mm objektívom by mal teoretické rozlíšenie asi 2 Ѕ . Pripomeňme, že to prevyšuje rozlíšenie voľného oka (2") 60-krát. Skutočné rozlíšenie ďalekohľadu bude menšie, keďže kvalitu obrazu výrazne ovplyvňuje stav atmosféry a pohyb vzduchu.

Pre viditeľné vlnové dĺžky pri λ = 550 nm na ďalekohľade s priem D= 1 m, teoretické uhlové rozlíšenie bude δ = 0,1". V praxi je uhlové rozlíšenie veľkých ďalekohľadov obmedzené atmosférickým otrasom. Pri fotografických pozorovaniach je rozlíšenie vždy obmedzené zemskou atmosférou a chybami navádzania a nemôže byť lepšie ako 0,3". Pri pozorovaní okom sa vďaka tomu, že sa možno pokúsiť zachytiť moment, keď je atmosféra relatívne pokojná (stačí pár sekúnd), rozlišovacia schopnosť ďalekohľadov s priem. D, veľká 2 m, môže byť blízko teoretickej. Teleskop sa považuje za dobrý, ak zachytí viac ako 50 % žiarenia v 0,5-palcovom kruhu.

Spôsoby, ako zvýšiť rozlíšenie ďalekohľadu:

1) zväčšenie priemeru ďalekohľadu

2) zníženie vlnovej dĺžky študovaného žiarenia

5) Ďalekohľad s penetračným výkonoma charakterizované hraničnou veľkosťou m najslabšej hviezdy, ktorú možno s týmto prístrojom vidieť za najlepších pozorovacích podmienok. Pre takéto podmienky možno penetračnú silu určiť podľa vzorca:

m= 2,1 + 5 lg D

kde D je priemer šošovky v milimetroch, m je hraničná veľkosť.

6) Relatívna diera – pomer priemeruDna ohniskovú vzdialenosť F:

Ďalekohľady na vizuálne pozorovanie majú zvyčajne pomer clony 1/10 alebo menej. Pre moderné teleskopy je to 1/4 alebo viac.

7) Často sa namiesto relatívnej diery používa koncept svietivosť rovná ( D/F) 2 . Clona charakterizuje osvetlenie vytvorené šošovkou v ohniskovej rovine.

8) Relatívna ohnisková vzdialenosť ďalekohľadu(označené obráteným písmenom A) je prevrátená hodnota relatívneho otvoru:

Vo fotografii sa táto veličina často nazýva bránica .

Relatívna clona a relatívna ohnisková vzdialenosť sú dôležité charakteristiky objektívu ďalekohľadu. Tie sú vzájomným protikladom. Čím väčšia je relatívna clona, ​​tým menšia je relatívna ohnisková vzdialenosť a tým väčšie je osvetlenie v ohniskovej rovine objektívu ďalekohľadu, čo je výhodné pre fotografovanie (umožňuje znížiť rýchlosť uzávierky pri zachovaní expozície). Zároveň sa však na ráme fotodetektora získa menšia mierka obrazu.

Zostavme si obraz Mesiaca, ktorý dáva objektívu s ohniskovou vzdialenosťou F(obr. 1.6). Z obrázku je vidieť, že šošovka nemení uhlové rozmery pozorovaného objektu - uhol α. Teraz použijeme ešte jednu šošovku - okulár 2, umiestnime ju z obrazu Mesiaca (bod F1) vo vzdialenosti rovnajúcej sa ohniskovej vzdialenosti tohto objektívu - f, presne tak F2. Ohnisková vzdialenosť okuláru musí byť menšia ako ohnisková vzdialenosť objektívu. Po vytvorení obrazu, ktorý okulár poskytuje, sa uistíme, že zväčší uhlové rozmery Mesiaca: uhol β je výrazne väčší ako uhol α.

Typy ďalekohľadov:

1. Optické teleskopy
   1. Refraktor.
   2. Reflektor.
   3. Zrkadlový objektív.

Ak sa ako objektív ďalekohľadu používa šošovka, potom sa nazýva tzv refraktor(z latinského slova refracto - lámem sa), a ak konkávne zrkadlo, tak reflektor(reflecto - odrážam). Teleskopy so zrkadlovou šošovkou používajú kombináciu zrkadla a šošoviek.

Ďalekohľad - refraktor využíva lom svetla. Lúče prichádzajúce z nebeských telies sú zhromažďované šošovkou alebo šošovkovým systémom.

Hlavná časť prvoka refraktor – šošovka - bikonvexná šošovka namontovaná pred ďalekohľadom. Šošovka zbiera žiarenie. Čím väčšia je šošovka D, čím viac žiarenia ďalekohľad nazbiera, tým slabšie zdroje dokáže detekovať. Aby sa predišlo chromatickej aberácii, šošovky sú vyrobené z kompozitu. Avšak v prípadoch, keď je potrebné minimalizovať rozptyl v systéme, je potrebné použiť aj jednu šošovku. Vzdialenosť od šošovky k hlavnému ohnisku sa nazýva hlavná ohnisková vzdialenosť F.

Teleskop - reflektor využíva odraz svetla. Používajú konkávne zrkadlo schopné zaostriť odrazené lúče.

hlavným prvkom reflektor je zrkadlo - odrazová plocha guľového, parabolického alebo hyperbolického tvaru. Zvyčajne sa vyrába z okrúhleho kusu skla alebo kremeňa a potom je potiahnutý reflexným povlakom (tenká vrstva striebra alebo hliníka). Presnosť výroby zrkadlového povrchu, t.j. maximálne prípustné odchýlky od daného tvaru závisia od vlnovej dĺžky svetla, pri ktorej bude zrkadlo pracovať. Presnosť by mala byť lepšia ako λ/8. Napríklad zrkadlo fungujúce vo viditeľnom svetle (vlnová dĺžka λ = 0,5 mikrónu) musí byť vyrobené s presnosťou 0,06 mikrónu (0,00006 mm).

Optická sústava smerujúca k oku pozorovateľa sa nazýva okulár . V najjednoduchšom prípade môže okulár pozostávať len z jednej pozitívnej šošovky (v tomto prípade získame obraz značne skreslený chromatickou aberáciou).

Okrem refraktorov a reflektorov sa v súčasnosti používajú rôzne typy. zrkadlové teleskopy.

Školské teleskopy sú väčšinou refraktory, zvyčajne s bikonvexnou zbiehavou šošovkou ako objektívom.

V súčasných observatóriách môžeme vidieť veľké optické teleskopy. Najväčší odrazový ďalekohľad v Rusku, ktorý má zrkadlo s priemerom 6 m, bol navrhnutý a vyrobený Leningradskou optickou a mechanickou asociáciou. Nazýva sa „Veľký azimutový ďalekohľad“ (skrátene BTA).

Jeho obrovské konkávne zrkadlo, ktoré má hmotnosť asi 40 ton, je brúsené s presnosťou na zlomky mikrometra. Ohnisková vzdialenosť zrkadla je 24 m. Hmotnosť celej inštalácie ďalekohľadu je viac ako 850 ton a výška 42 m. Ďalekohľad je riadený počítačom, čo umožňuje presné nasmerovanie ďalekohľadu na objekt pod študovať a udržiavať ho v zornom poli po dlhú dobu, plynulo otáčať ďalekohľad po rotácii Zeme. Ďalekohľad je súčasťou Špeciálneho astrofyzikálneho observatória Ruskej akadémie vied a je inštalovaný na severnom Kaukaze (neďaleko obce Zelenčukskaja v Karačajsko-čerkesskej republike) v nadmorskej výške 2100 m nad morom.

V súčasnosti je možné použiť v pozemných ďalekohľadoch nie monolitické zrkadlá, ale zrkadlá pozostávajúce zo samostatných fragmentov. Dva teleskopy už boli postavené a fungujú, pričom každý z nich má šošovku priemer 10 m, pozostávajúce z 36 samostatných šesťhranných zrkadiel. Ovládaním týchto zrkadiel pomocou počítača ich môžete vždy usporiadať tak, aby všetky zbierali svetlo z pozorovaného objektu v jedinom ohnisku. Plánuje sa vytvorenie ďalekohľadu s kompozitným zrkadlom s priemerom 32 m, fungujúceho na rovnakom princípe.

Ďalekohľady sú veľmi rozdielne – optické (všeobecné astrofyzikálne účely, koronografy, teleskopy na pozorovanie satelitov), ​​rádioteleskopy, infračervené, neutrína, röntgenové. Pri všetkej rozmanitosti rozhodujú všetky teleskopy, ktoré prijímajú elektromagnetické žiarenie dve hlavné úlohy:

• vytvoriť čo najostrejší obraz a v prípade vizuálnych pozorovaní zväčšiť uhlové vzdialenosti medzi objektmi (hviezdy, galaxie atď.);
• zhromaždiť čo najviac energie žiarenia, zvýšiť osvetlenie obrazu predmetov.

Moderné teleskopy sa často používajú na fotografovanie obrazu, ktorý poskytuje šošovka. Takto boli získané fotografie Slnka, galaxií a iných objektov, ktoré uvidíte na stránkach učebnice, v populárnych knihách a časopisoch a na stránkach na internete. Teleskopy prispôsobené na fotografovanie nebeských objektov sú tzv astrografy. Fotografické pozorovania majú oproti vizuálnym množstvo výhod. Medzi hlavné výhody patrí:

1. dokumentácia - schopnosť zaznamenávať vyskytujúce sa javy a procesy a na dlhú dobu uchovávať prijaté informácie;
2. bezprostrednosť - schopnosť zaregistrovať krátkodobé javy vyskytujúce sa v danom okamihu;
3. panoráma - schopnosť zachytiť niekoľko objektov na fotografickú dosku súčasne a ich vzájomnú polohu;
4. integrita - schopnosť akumulovať svetlo zo slabých zdrojov; detail výsledného obrázku.

Pomocou ďalekohľadov sa robia nielen vizuálne a fotografické pozorovania, ale hlavne vysokofrekvenčné fotoelektrické a spektrálne pozorovania. Informácie o teplote, chemickom zložení, magnetických poliach nebeských telies, ako aj o ich pohybe sa získavajú zo spektrálnych pozorovaní. Nebeské telesá okrem svetla vyžarujú aj elektromagnetické vlny, ktoré sú dlhšie ako svetlo (infračervené, rádiové vlny) alebo kratšie ako svetlo (UV, röntgenové a gama žiarenie).

Štúdium Vesmíru začalo a pokračuje niekoľko tisícročí, no až do polovice minulého storočia prebiehal výskum výlučne v r. optický rozsah elektromagnetické vlny. Preto bola dostupná oblasť žiarenia v rozsahu od 400 do 700 nm. Prvé astronomické vedecké pozorovania boli astrometrické, skúmalo sa len umiestnenie planét, hviezd a ich zdanlivý pohyb v nebeskej sfére.

Ale nebeské telesá vyžarujú rôzne žiarenie: viditeľné svetlo, infračervené, ultrafialové, rádiové vlny, röntgenové lúče, gama žiarenie. V 20. storočí sa astronómia stala all-wave. Astronómia sa nazýva celovlnová, keďže pozorovania objektov sa neuskutočňujú len v optickom rozsahu. V súčasnosti je žiarenie z vesmírnych objektov zaznamenávané v celom rozsahu elektromagnetického spektra od dlhovlnného rádiového vyžarovania (frekvencia 10 7, vlnová dĺžka l = 30 m) až po gama žiarenie (frekvencia 10 27 Hz, vlnová dĺžka l = 3∙10 –19 xm = 3,10 -10 nm). Na tento účel sa používajú rôzne zariadenia, z ktorých každé je schopné prijímať žiarenie v určitom rozsahu elektromagnetických vĺn: infračervené, ultrafialové, röntgenové, gama a rádiové žiarenie.

Na príjem a analýzu optického a iného žiarenia v modernej astronómii sa využíva celý arzenál výdobytkov fyziky a techniky - fotonásobiče, elektrón-optické konvertory atď. V súčasnosti sú najcitlivejšími prijímačmi svetla nábojovo viazané zariadenia (CCD). ), ktoré umožňujú zaznamenávať jednotlivé svetelné kvantá . Sú zložitým systémom polovodičov (polovodičových polí), ktoré využívajú vnútorný fotoelektrický jav. V tomto a iných prípadoch môžu byť získané údaje reprodukované na displeji počítača alebo prezentované na spracovanie a analýzu v digitálnej forme.

Pozorovania v iných spektrálnych rozsahoch umožnili urobiť dôležité objavy. Prvý vynájdený rádioteleskopy. Rádiové vyžarovanie z vesmíru sa dostáva na povrch Zeme bez výraznej absorpcie. Na jej príjem boli zostrojené najväčšie astronomické prístroje, rádioteleskopy.

Ich kovové anténne zrkadlá, ktoré dosahujú priemer niekoľko desiatok metrov, odrážajú rádiové vlny a zbierajú ich ako optický odrazový ďalekohľad. Na registráciu rádiového vyžarovania sa používajú špeciálne citlivé rádiové prijímače. akýkoľvek rádioteleskop princípom činnosti je podobný optickému: zbiera žiarenie a sústreďuje ho na detektor naladený na zvolenú vlnovú dĺžku a potom tento signál konvertuje, pričom zobrazuje konvenčne farebný obraz oblohy alebo objektu.

Rádiové vlny teda priniesli informácie o prítomnosti veľkých molekúl v studených molekulárnych oblakoch, o aktívnych galaxiách, o štruktúre jadier galaxií vrátane našej Galaxie, pričom optické žiarenie zo stredu Galaxie je úplne oneskorené kozmickým prachom.

Na výrazné zlepšenie uhlového rozlíšenia používa rádioastronómia rádiové interferometre. Najjednoduchší rádiový interferometer pozostáva z dvoch rádioteleskopov oddelených vzdialenosťou tzv základňa interferometra. Rádiové teleskopy umiestnené v rôznych krajinách a dokonca aj na rôznych kontinentoch môžu byť tiež spojené do jedného pozorovacieho systému. Takéto systémy sú tzv ultradlhé rádiové interferometre základnej línie(RSDB). Takéto systémy poskytujú najvyššie možné uhlové rozlíšenie, niekoľko tisíckrát lepšie ako ktorýkoľvek optický teleskop.

Naša Zem je spoľahlivo chránená atmosférou pred prenikajúcim tvrdým elektromagnetickým žiarením, pred infračerveným žiarením. Keďže atmosféra bráni prenikaniu lúčov k Zemi 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.

Prístroje na štúdium iných druhov žiarenia sa tiež zvyčajne nazývajú teleskopy, hoci sa niekedy svojou konštrukciou výrazne líšia od optických ďalekohľadov. Spravidla sú inštalované na umelých satelitoch, orbitálnych staniciach a iných kozmických lodiach, pretože tieto žiarenia prakticky neprenikajú cez zemskú atmosféru. Rozptyľuje a absorbuje ich.

Dokonca aj optické teleskopy na obežnej dráhe majú určité výhody oproti tým na zemi. Väčšina veľký z nich vesmírny ďalekohľad. Hubbleov teleskop vytvorený v USA s priemerom zrkadla 2,4 m sú k dispozícii objekty, ktoré sú 10 až 15-krát slabšie ako rovnaký teleskop na Zemi. Jeho rozlíšenie je 0,1S, čo je nedosiahnuteľné ani pre väčšie pozemné teleskopy. Snímky hmlovín a iných vzdialených objektov ukazujú jemné detaily, ktoré sú pri pozorovaní zo Zeme nerozoznateľné.

1.1.6 Pozrime sa podrobnejšie na teleskopy podľa ich typov.

1) Refraktor(refrakto - lámem sa) - využíva sa lom svetla v šošovke (refrakčný).

Prvý ďalekohľad bol refraktorový s jedinou šošovkou ako objektívom. "Pozorovací ďalekohľad" vyrobený v Holandsku [H. Lippershey]. Podľa hrubého popisu ho Galileo Galilei vyrobil v roku 1609 a prvýkrát ho poslal na oblohu v novembri 1609 a v januári 1610 objavil 4 satelity Jupitera.

V súčasnosti sa refraktory s jednou šošovkou používajú snáď len v koronografoch a niektorých spektrálnych prístrojoch. Všetky moderné refraktory sú vybavené achromatickými objektívmi. Najväčší refraktor na svete je ďalekohľad Yerk Observatory (USA) s 1m šošovkou. Vyrába Alvan Clark (americký optik). Jeho šošovka je 102 cm (40 palcov) a bola inštalovaná v roku 1897 na observatóriu Yerk (neďaleko Chicaga). Postavili ho koncom minulého storočia a odvtedy profesionáli obrie refraktory nestavajú. Clark vyrobil ďalší 30-palcový refraktor, ktorý bol inštalovaný v roku 1885 na observatóriu Pulkovo a zničený počas druhej svetovej vojny.

40-palcový refraktorový ďalekohľad na observatóriu Yerkes. Snímka 2006 (Wikipedia)

b) Reflektor(reflektovať - ​​odrážať) - na zaostrenie lúčov sa používa konkávne zrkadlo.

Newtonov reflektor.

V roku 1667 vynašiel I. Newton (1643-1727, Anglicko) prvý zrkadlový ďalekohľad s priemerom zrkadla 2,5 cm pri 41-násobnom zväčšení. Tu ploché diagonálne zrkadlo umiestnené v blízkosti ohniska vychyľuje lúč svetla mimo tubus, kde je obraz pozorovaný cez okulár alebo fotografovaný. Hlavné zrkadlo je parabolické, ale ak nie je pomer clony príliš veľký, môže byť sférické. V tých časoch sa zrkadlá vyrábali z kovových zliatin a rýchlo sa stmievali.

Najväčší ďalekohľad na svete W. Keka nainštaloval v roku 1996 zrkadlo s priemerom 10 m (prvé z dvoch, ale zrkadlo nie je monolitické, ale pozostáva z 36 šesťhranných zrkadiel) na observatóriu Maun Kea (Kalifornia, USA).

Observatórium Keck

Segmentované primárne zrkadlo ďalekohľadu Keck II

V roku 1995 bol uvedený do prevádzky prvý zo štyroch ďalekohľadov (priemer zrkadla 8m) (observatórium ESO, Čile).

Predtým bolo najväčšie v ZSSR, priemer zrkadla 6 m, inštalované na území Stavropol (hora Pastukhov, h = 2070 m) na Špeciálnom astrofyzikálnom observatóriu Akadémie vied ZSSR (monolitické zrkadlo 42t, 600t teleskop, vy môžete vidieť hviezdy 24 m). Špeciálne astrofyzikálne observatórium Akadémie vied ZSSR bolo založené v roku 1966, 6 rokov po rozhodnutí vlády zriadiť najväčšie observatórium v ​​krajine pre základný vesmírny výskum. Observatórium vzniklo ako centrum pre kolektívne využitie pre zabezpečenie prevádzky optického ďalekohľadu BTA (Large Azimuthal Telescope) s priemerom zrkadla 6 metrov a rádioteleskopu RATAN-600 s priemerom prstencovej antény 600 metrov, vtedajšieho svetového najväčšie astronomické prístroje. Boli uvedené do prevádzky v rokoch 1975-1977 a sú určené na štúdium objektov blízkeho a vzdialeného vesmíru pomocou metód pozemnej astronómie.

BTA veža

c) Zrkadlová šošovka.(Schmidtova komora) - kombinácia oboch typov.

Ďalekohľad Schmidt-Cassegrain. Veľký otvor, bez kómy (coma aberation) a s veľkým zorným poľom.

Prvá bola postavená v roku 1930. B.V. Schmidt (1879-1935, Estónsko) s priemerom šošovky 44 cm Estónsky optik, zamestnanec observatória v Hamburgu Barnhard Schmidt nainštaloval clonu do stredu zakrivenia sférického zrkadla, čím sa okamžite odstránila kóma (komická aberácia) aj astigmatizmus. Aby eliminoval sférickú aberáciu, umiestnil do clony špeciálne tvarovanú šošovku. Výsledkom je fotografický fotoaparát s jedinou aberáciou – zakrivením poľa a úžasnými kvalitami: čím väčšia je clona fotoaparátu, tým lepšie snímky poskytuje a tým väčšie je zorné pole!

V roku 1946 James Baker nainštaloval do Schmidtovej komory konvexné sekundárne zrkadlo a získal ploché pole. O niečo neskôr bol tento systém upravený a stal sa jedným z najpokročilejších systémov: Schmidt-Cassegrain, ktorý na poli s priemerom 2 stupňov poskytuje difrakčnú kvalitu obrazu.

Schmidt-Cassegrainov ďalekohľad

V roku 1941 D.D. Maksutov(ZSSR) vyrobili meniskový ďalekohľad, ktorý je výhodný pri krátkom tubuse. Používajú ho amatérski astronómovia.

Ďalekohľad Maksutov-Cassegrain.

V roku 1941 D. D. Maksutov zistil, že sférickú aberáciu sférického zrkadla možno kompenzovať meniskom s vysokým zakrivením. Po nájdení dobrej vzdialenosti medzi meniskom a zrkadlom sa Maksutovovi podarilo zbaviť sa kómy a astigmatizmu. Zakrivenie poľa, ako pri Schmidtovej kamere, je možné eliminovať inštaláciou plankonvexnej šošovky blízko ohniskovej roviny – takzvanej Piazzi-Smithovej šošovky. Po aluminizácii strednej časti menisku získal Maksutov meniskusové analógy Cassegrainových a Gregoryho teleskopov. Boli navrhnuté meniskusové analógy takmer všetkých ďalekohľadov zaujímavých pre astronómov.

Teleskop Maksutov - Cassegrain s priemerom 150 mm

V roku 1995 bol pre optický interferometer uvedený do prevádzky prvý ďalekohľad s 8 m zrkadlom (zo 4) so ​​základňou 100 m (púšť ATACAMA, Čile; ESO).

V roku 1996 bol pomenovaný prvý ďalekohľad s priemerom 10 m (z dvoch so základňou 85 m). W. Keka predstavený na observatóriu Maun Kea (Kalifornia, Havaj, USA)

2. - Výhody: za každého počasia a dennej doby môžete pozorovať objekty, ktoré sú pre optické neprístupné. Predstavujú misku (ako lokátor).

Rádioastronómia sa rozvinula po vojne. Najväčšími rádioteleskopmi v súčasnosti sú pevný RATAN-600, Rusko (uvedený do prevádzky v roku 1967, 40 km od optického teleskopu, pozostáva z 895 jednotlivých zrkadiel s rozmermi 2,1 x 7,4 m a má uzavretý prstenec s priemerom 588 m), Arecibo (Portoriko, 305 m - betónová misa vyhasnutej sopky, predstavená v roku 1963). Z mobilných majú dva rádioteleskopy so 100 m miskou.

Osobitný význam v našom vesmírnom veku je venovaný orbitálne observatóriá. Najznámejší z nich je vesmírny ďalekohľad. Hubbleov teleskop- vypustený v apríli 1990 a má priemer 2,4 m. Po nainštalovaní korekčného bloku v roku 1993 ďalekohľad registruje objekty do 30. magnitúdy a jeho uhlové zväčšenie je lepšie ako 0,1 "(v tomto uhle je hrach viditeľný z vzdialenosť niekoľko desiatok kilometrov).

Schematický diagram ďalekohľadu. Hubbleov teleskop

l. Upevnenie materiálu.

1. Aké astronomické informácie ste študovali v kurzoch iných predmetov? (prírodné vedy, fyzika, história atď.)
2. čo si sa naučil?
3. čo je astronómia? Vlastnosti astronómie atď.
4. V čom je špecifickosť astronómie v porovnaní s inými prírodnými vedami?
5. Aké druhy nebeských telies poznáte?
6. Aké sú predmety poznania v astronómii?
7. Aké metódy a nástroje poznania v astronómii poznáte?
8. Účel ďalekohľadu a jeho typy
9. Aký význam má dnes astronómia v národnom hospodárstve?

Hodnoty v národnom hospodárstve:

• - Orientácia podľa hviezd na určenie strán horizontu
• - Navigácia (navigácia, letectvo, astronautika) - umenie navigácie po hviezdach
• - Prieskum vesmíru s cieľom pochopiť minulosť a predpovedať budúcnosť
• - Astronautika:
• - Prieskum Zeme s cieľom zachovať jej jedinečnú povahu
• - Získavanie materiálov, ktoré nie je možné získať v pozemských podmienkach
• - Predpoveď počasia a predpoveď prírodných katastrof
• - Záchrana lodí v núdzi
• - Prieskum iných planét na predpovedanie vývoja Zeme

1. Pozrite si kalendár pozorovateľa, príklad astronomického denníka (elektronického, napríklad Sky).
2. Na internete choďte na, nájdite prednášky o astronómii, pozri Astrotop astrolinks, portál: Astronómia v Wikipedia, - pomocou ktorého môžete získať informácie o probléme, ktorý vás zaujíma, alebo ho nájsť.