Надо Знать

добавить знаний



Астрономия



План:


Введение

Столбы творение, один из известнейших снимков полученных телескопом "Хаббл". Рождение новых звезд в Туманности Орла

Астрономия ( греч. αστρον - звезда и νομος - Закон) - древнейшая из наук, включающий наблюдения и объяснения происходящих за пределами Земли и ее атмосферы. Она изучает происхождение, развитие, физические и химические свойства объектов, наблюдаемых в небе (и находящихся за пределами Земли), а также процессы, связанные с ними. Астрономию разделяют на наблюдательный и теоретическую астрономии, и на ряд других разделов.


1. История

Астрономия - одна из старейших наук, которая возникла из практических потребностей человечества (предсказание периодических явлений, отсчет времени, определение местоположения на поверхности Земли и т.п.). Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с востоком и западом Солнца, Луны и некоторых звезд. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел и методы отсчета времени и ведения календаря. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными приборами служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождение.

Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея ( II века) ​​и заменой его гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа ( Галилео Галилей, начало XVII века) ​​и открытием закона всемирного тяготения ( Исаак Ньютон, конец XVII век). XVIII-IXX века были для астрономии периодом накопления данных о Солнечную систему, нашу Галактику и физической природе звезд, Солнца, планет и других космических тел. Появление крупных телескопов и проведения систематических наблюдений привели к открытию того, что Солнце входит в огромную дискообразной систему из многих миллиардов звезд - галактику. В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик, и все они разлетаются друг от друга, как от сильного толчка в далеком прошлом. Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году обнаружить явление "разбегания галактик", которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.

В XX веке астрономия разделилась на две главные отрасли: наблюдательный и теоретическую. Наблюдательный астрономия сфокусирована на получении данных из наблюдений небесных тел, которые затем анализируются с помощью основных законов физики. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных математических или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательный астрономия используется для подтверждения теоретических выводов и гипотез.

Научно-техническая революция XX века имела огромное влияние на развитие астрономии в целом и особенно астрофизики. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию целого ряда новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т.д.. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космогонии Солнечной системы. Крупнейшим достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология - теория эволюции Вселенной в целом.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.


2. Этимология

Срок "Астрономия" ( дав.-гр. ἀστρονομία ) Образован от древнегреческих слов "астрономическая" ( ἄστρον ), "Звезда" и "номос" ( νόμος ), "Закон" или "культура", и дословно означает "Закон звезд" (или "культура звезд", в зависимости от перевода).


3. Основные разделы астрономии

Согласно предметов и методов исследований астрономию разделяют на [1] :


4. Астрономические наблюдения

В астрономии, информация в основном получаемой от выявления и анализа видимого света и других спектров электромагнитного излучения в космосе. Астрономические наблюдения могут быть разделены в соответствии с области электромагнитного спектра, в которой проводятся измерения. Некоторые части спектра можно наблюдать с Земли (т.е. ее поверхности), а остальные наблюдения ведутся только на больших высотах или в космосекосмических аппаратах на орбите Земли). Подробные сведения об этих группах исследований приводятся ниже.


4.1. Радиоастрономия

Радиотелескопы сверхбольших массивов ( англ. Very Large Array ) В Сирокко, Нью-Мексико, США

Радиоастрономия - это исследование излучения с длиной волны, большей за один миллиметр (примерно). Радиоастрономия отличается от большинства других видов астрономических наблюдений тем, что исследуемые радиоволны можно рассматривать именно как волны, а не как отдельные фотоны. Так, сравнительно легко измерить как амплитуду, так и фазу радиоволны, а это не так легко сделать на диапазонах коротких волн.

Хотя некоторые радиоволны излучаются астрономическими объектами в виде теплового излучения, большинство радиоизлучения, наблюдаемого с Земли, является по происхождению синхротронным излучением, которое возникает, когда электроны движутся в магнитном поле. Кроме того, некоторые спектральные линии образуются межзвездным газом, в частности водородная спектральная линия длиной 21 см, который наблюдается в радиодиапазоне.

В радиодиапазоне наблюдается широкое разнообразие космических объектов, в частности сверхновые звезды, межзвездный газ, пульсары и активные ядра галактик.


4.2. Инфракрасная астрономия

Инфракрасная астрономия касается исследований, выявления и анализа инфракрасного излучения (длина волны больше, чем красный свет) в космосе. Хотя длина волны близка к длине волны видимого света, инфракрасное излучение сильно поглощается атмосферой, и еще атмосфера Земли производит значительные инфракрасные излучения. Поэтому обсерватории для изучения инфракрасного излучения должны быть расположены в высоких и сухих местах или в космосе. Инфракрасный спектр является полезным для изучения объектов, которые слишком холодными, чтобы излучать видимый свет, таких, как планеты и вокруг звездные диски. Лучи в инфракрасном диапазоне, могут проникнуть через облака пыли, которые блокируют видимый свет, что позволяет наблюдать молодые звезды в молекулярных облаках и ядер галактик. Некоторые молекулы сильно излучают в инфракрасном диапазоне, и это может быть использовано для изучения химических процессов в космосе, а также выявление воды в кометах.


4.3. Оптическая астрономия

Исторически оптическая астрономия, (которую еще называют астрономией видимого света) является древнейшей формой исследования космоса - астрономии. Оптические изображения первоначально были нарисованы от руки. В конце XIX века и большей части ХХ века, исследования проводились на основе изображений, которые приобретались с помощью фотографий сделанных на фотографическом оборудовании. Современные изображения уже делаются с использованием цифровых детекторов, в частности детекторы на основе приборов с зарядным устройством (ПЗС). Хотя видимый свет же тянется в промежутке от примерно 4000 Ǻ до 7000 Ǻ (400 нанометров до 700 нанометров), это оборудование, используемые на этих длинах волн используется также для исследования некоторых близких к нему (по длине) ультрафиолетовых и близких (по длине) инфракрасных излучений.


4.4. Ультрафиолетовая астрономия

Ультрафиолетовая астрономия, как правило, используется для детального наблюдения в ультрафиолетовых длинах волн примерно от 100 до 3200 Ǻ (от 10 до 320 нанометров). Свет на этих длинах волн поглощается атмосферой Земли, поэтому исследования на этих длинах волн должно быть выполнено из верхних слоев атмосферы или из космоса. Ультрафиолетовая астрономия наилучшим образом подходит для изучения теплового излучения и спектральных линий излучения от горячих голубых звезд (ОФ звезды), которые являются очень яркими в этой волновой группе. Сюда относятся исследования синих звезд в других галактиках, и планетарных туманностей, остатков найнових, активных галактических ядер. Однако, ультрафиолетовое излучение легко поглощается межзвездной пылью, и поэтому, при измерении ультрафиолетового света от объекта необходимо делать поправку на его тушение в космической среде.


4.5. Рентгеновская астрономия

Рентгеновская астрономия проводит изучение астрономических объектов в рентгеновском диапазоне. Обычно объекты излучают рентгеновское излучение благодаря:

Поскольку рентгеновские излучение поглощается атмосферой Земли, рентгеновские наблюдения в основном выполняют из орбитальных станций, ракеты или космических кораблей. К известным рентгеновских источников в космосе относятся рентгеновские двойные звезды, пульсары, остатки сверхновых, эллиптические галактики, скопления галактик, а также активные ядра галактик.


4.6. Гамма-астрономия

Астрономические гамма-лучи являются исследования астрономических объектов в короткой длиной волны электромагнитного спектра. Гамма-лучи могут наблюдаться непосредственно из таких спутников, как Комптон гамма-обсерватория или специализированные телескопы, которые называются атмосферные телескопы Черенкова. Эти телескопы фактически не проявляют гамма-лучи, непосредственно, а обнаруживают вспышки видимого света, который образуется при поглощении гамма-лучей атмосферой Земли, вследствие различных физических процессов, происходящих с заряженными частицами, которые возникают при поглощений, вроде эффекта Комптона или черенковского излучения.

Большинство источников гамма-излучения является фактически источниками гамма-всплесков, которые излучают только гамма-лучи в течение короткого промежутка времени от нескольких миллисекунд до тысячи секунд, прежде чем рассеяться в пространстве космоса. Только 10% от источников гамма-излучения не является переходным источниками. До сих устойчивый гамма-излучателей включают пульсары, нейтронные звезды и кандидаты на черные дыры в активных галактических ядрах.


4.7. Астрономия полей основанных на электромагнитном спектре

К Земле, исходя из очень больших расстояний, попадает не только электромагнитное излучение, но и другие типы элементарных частиц.

В нейтринной астрономии астрономы используют специальные подземные объекты такие, как SAGE, GALLEX и Камиока II / III для выявления нейтрино. Эти нейтрино приходят главным образом от солнца или звезд, ал также от Сверхновых. Космические лучи, состоящие из частиц очень высокой энергии, которые могут распадаться или поглощаться, входя в атмосферу Земли, в результате чего возникают каскады вторичных частиц. Кроме того, некоторые будущие детекторы нейтрино будут также непосредственно чувствительны к нейтрино, рожденных, когда космические лучи попадают в атмосферу Земли.

Новым направлением в ризновидди методов астрономии может стать гравитационно-волновая астрономия, которая стремится использовать детекторы гравитационных волн для сбора данных наблюдений о компактные объекты. Несколько обсерваторий уже построены, например, лазерный интерферометр гравитационной обсерватории LIGO, но гравитационные волны очень трудно обнаружить, и они до сих пор остаются неуловимыми.

Планетарная астрономия использует также непосредственные наблюдения с помощью космических кораблей и исследовательских миссий типа "по образцам и обратно" (Sample Return). К ним относятся полеты миссий с использованием датчиков; спусковых аппаратов, которые могут проводить эксперименты на поверхности объектов, а также позволяют удаленное зондирование материалов или объектов, и миссии типа Sample Return, позволяющая прямые лабораторные обследования.


4.8. Астрометрия и небесная механика

Внегалактическая астрономия: гравитационное линзирование. Это изображение показывает несколько голубых петлеобразных объектов, которые являются многочисленными изображениями одной галактики тем большую эффект гравитационной линзы от скопления желтых галактик в центре фотографии. Линзу образовано гравитационным полем скопления, которое отклоняет световые лучи, что приводит к увеличению и искажения изображения отдаленного объекта

Одним из старейших подразделений астрономии, как и в других науках, есть измерения положения небесных объектов. Эта отрасль астрономии называется астрометрией. Исторически точные знания о расположении Солнца, Луны, планет и зрение играют найзвичайно важную роль в навигации.

Тщательные измерения расположения планет, привели к глубокому пониманию гравитационных возмущений, что позволило как определять прежнее их расположение, так и предвидеть будущее с высокой точностью. Эта отрасль известна как небесная механика. Сейчас отслеживание околоземных объектов позволяет прогнозирования сближения с ними, а также возможность потенциальных столкновений различных объектов с Землей.

Измерение звездных параллаксов ближайших звезд является фундаментом для определения расстояний в дальнем космосе, который применяется для измерения масштабов Вселенной. Эти измерения обеспечили основу для определения свойств более далеких звезд, поскольку их свойства могут быть сопоставлены с близкими. Измерение лучевых скоростей и собственных движений небесных тел позволяет показать кинематику этих систем в нашей галактике. Астрометрические результаты также использоваться для измерения распределения темной материи в галактике.

В 1990-х годах астрометрические методы измерения звездных колебаний был применен для обнаружения крупных внесолнечных планет (планет на орбитах прилегающих зрение).


4.9. Внеатмосферная астрономия

Исследования с помощью космической техники занимают особое место среди методов изучения небесных тел и космической среды. Начало было положено запуском в СССР в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли. Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. Внеатмосферные наблюдения позволяют принимать в космосе излучения, которые поглощает или очень изменяет земная атмосфера : далекие ультрафиолетовые, рентгеновские и инфракрасные лучи, радиоизлучения некоторых длин волн, не доходят до Земли, а также корпускулярные излучения Солнца и других тел. Исследование этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатили наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, было открыто неизвестные ранее источники рентгеновского излучения - рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также получено благодаря исследованиям, выполненным с помощью установленных спектрографов на разных космических аппаратах.


5. Астрономия в Украине

Крымская астрофизическая обсерватория. Большой солнечный телескоп

Первую в Украина астрономическую обсерваторию основан в 1821 адмиралом А. С. Грейс. Обсерватория была построена в Николаеве и имел назначение обслуживать Черноморский флот. Второй в Украине была обсерватория Киевского университета, строительство которого было закончено в 1845 году. Затем были открыты обсерватории в Одессе ( 1871) и Харькове ( 1888), в 1900 создана обсерватория Львовского Университета. В Симеизе (Крым) в 1908 году было организовано астрофизический отдел Пулковской обсерватории, который в советские времена входил в состав Крымской астрофизической обсерватории АН СССР. В Полтаве 1926 году создан гравиметрическую обсерваторию, основной задачей которой является изучение движений земных полюсов и приливов в земной коре. В 1945 году в Голосеево, под Киевом, создана астрономическая обсерватория АН УССР.

Значительные астрометрические работы выполнили в Украине И. Е. Кортацци, Б. П. Остащенко-Кудрявцев, Л. И. Семенов ( Николаев), И. Фабрициус, М. П Диченко ( Киев), Н. В. Циммерман, Б. В. Новопашенний ( Одесса), Г. В. Левицкий, Л. А. Струве, М. М. Евдокимов ( Харьков), А. Я Орлов, Е. Федоров ( Полтава). М. Ф. Хандриков был выдающимся организатором Киевской школы теоретической астрономии. Важные исследования выполнил в Киеве А. А. Яковкин. В области астрофизики значительных успехов достигли С. К. Всехсвятский ( Киев), А. К. Кононович и В. П. Цесевич ( Одесса), В. Г. Фесенков, М. П. Барабашов ( Харьков), Г. М. Неуймин, Г. А. Шайн, Е. Р. Мустель ( Крым), Е. В. Рыбка, В. Б. Степанов, М. С. Эйгенсон ( Львов) и многие другие.


6. Теоретическая астрономия

Астрономы теоретики используют широкий спектр инструментов, которые включают аналитические модели (например, политропы приближенные к поведению звезды) и расчеты численных моделирований. Каждый из них имеет свои преимущества. Аналитическая модель процесса, как правило, лучше дает понять суть того, почему это (что-то) происходит. Численные модели могут свидетельствовать о наличии явлений и эффектов, которых вероятно иначе не было бы видно.

Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменении модели с учетом новых данных. В случае несоответствия, общая тенденция состоит в попытке сделать минимальными изменения в модели и подкорректировать данные. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.

Темы изучающих теоретические астрономы: звездная динамика и эволюция; галактик; крупномасштабной структуры по вопросу во вселенной; происхождения космических лучей; общей теории относительности и физической космологии, в том числе космологии звезд и астрофизики физики. Астрофизические относительности служат как инструмент для оценки свойств крупномасштабных структур, для которых гравитация играет значительную роль в физических явлениях и исследованы в качестве основы для черных дыр, астрофизика и изучения гравитационных волн. Некоторые широко приняты и изучены теорий и моделей в астрономии, теперь включены в Lambda-CDM модели, Большой Взрыв, Космическое расширение, темной материи и фундаментальных теории физики.


7. Любительская астрономия

Астрономия является одной из наук в которой вклад любителей может быть значительным. Вообще все астрономы-любители наблюдают различные небесные объекты и явления в большем объеме, чем ученые, хотя их технический ресурс намного меньше возможности государственных институтов, иногда оборудования они строят себе самостоятельно (как это было еще 2 века назад). Наконец большинство ученых вышли именно из этой среды. Главные объекты наблюдений астрономов-любителей: Луна, планеты, звезды, кометы, метеорные потоки и различные объекты глубокого неба такие как звездные скопления, галактики и туманности. Одна из ветвей любительской астрономии, любительская астрофотография, предусматривает фотофиксацию участков ночного неба. Многие любители хотели бы специализироваться в наблюдении отдельных предметов, типов объектов, или типы событий, которые интересуют их.

Большинство любителей работающих в видимом спектре, но небольшая часть экспериментирует с длиной волн за пределами видимого спектра. Это включает в себя использование инфракрасных фильтров на обычных телескопах, а также использование радиотелескопов. Пионером любительской радиоастрономии является Карл Янский, наблюдавший небо в радиодиапазоне в 1930 году. Кое-кто из астрономов-любителей используют как домашние телескопы, так и радиотелескопы, которые изначально были построены для астрономических учреждений, но теперь доступны для любителей из-за их технического несовершенства (как для крупных исследовательских институтов).

Астрономы-любители и дальше продолжают вносить свой вклад в астрономию. Действительно, она является одной из немногих дисциплин, где вклад любителей может быть значительным. Довольно часто они проводят точечные измерения, которые используются для уточнения орбит малых планет, отчасти они также проявляют кометы, выполняющие регулярные наблюдения переменных звезд. А достижения в области цифровых технологий позволило любителям добиться впечатляющего прогресса в области астрофотографии.



8. Нерешенные проблемы в области астрономии

Астрономия как научная дисциплина, сделала огромный шаг вперед в понимании природы Вселенной и его содержание, но остается ряд важных нерешенных вопросов. Для нахождения ответов на эти вопросы может потребоваться строительство новых наземных и космических инструментов, и, возможно, новые разработки в теоретической и экспериментальной физике.

  • Или есть другая жизнь во Вселенной? Тем более, есть разумная жизнь? Если да, то какое объяснение парадокса Ферми ? Существование жизни в других местах имеет важное научное и философское значение. [2] [3] ли Солнечная система нормальной или нетипичной?
  • Какова природа темной материи и темной энергии ? Они определяют развитие и судьбу Вселенной, однако их истинная природа остается неизвестной. [4] Какой будет дальнейшая судьба Вселенной? [5]
  • Какие были первые галактики? Как образовались сверхмассивные черные дыры ?
  • Что вызывает образование космических лучей со сверхвысокой энергией? [6] [7]

См.. также


Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам