Роботизированные космические зонды также все чаще используются для очень детальных наблюдений за планетами Солнечной системы, так что область планетологии теперь сильно пересекается с дисциплинами геологии и метеорологии.
Конспект лекции «Оптическая астрономия»
l Солнце и звезды представляют собой огромные сферические тела из горячей материи, что означает, что они излучают электромагнитные волны различной длины — от гамма-лучей до длинных радиоволн.
l Планеты и их спутники отражают солнечный свет и поэтому излучают инфракрасные лучи и радиоволны.
l Редкие газовые туманности — они излучают электромагнитные волны определенной частоты.
l Астрономические инструменты используются для изучения небесных тел,
— Радиотелескопы (оптические телескопы, использующие световые волны).
Основная цель телескопов — собрать как можно больше световой энергии от небесного тела и увидеть как можно меньше деталей.
Большой объектив телескопа принимает поток света и фокусирует его, делая видимыми слабые небесные объекты, которые невозможно увидеть невооруженным глазом.
Доступные телескопы: наземные и орбитальные.
Оптические телескопы — Существует два основных типа оптических телескопов: линзовые или рефракторные телескопы и отражающие телескопы.
Зеркально-линзовые или катадиоптрические оптические системы — это тип оптических систем, которые содержат сферические зеркала и линзы в качестве оптических элементов. Зеркально-зеркальные системы используются в проекторах, прожекторах, ранних маяках, микроскопах и телескопах, а также в телеобъективах и объективах сверхвысокого разрешения.
Рефлектор — это оптический телескоп, в котором в качестве светособирающего элемента используется зеркало. Первый рефлектор был построен Исааком Ньютоном в конце 1668 года. Это устранило главный недостаток использовавшихся в то время линзовых телескопов — значительную хроматическую аберрацию.
Радиотелескопы предпочтительно не размещать вблизи жилых районов, чтобы минимизировать электромагнитные помехи от радиостанций, телевидения, радаров и другого передающего оборудования. Размещение радиообсерватории в долине или низине является еще более эффективной защитой от техногенного электромагнитного шума.
Основным инструментом, используемым в астрономии для наблюдения за небесными телами, получения и анализа излучения от них, является телескоп. Это слово образовано от двух греческих слов: tele — далеко и skopéo — смотреть.
Телескоп используется, с одной стороны, чтобы собрать как можно больше света от исследуемого объекта, а с другой стороны, чтобы увидеть мельчайшие детали, недоступные невооруженному глазу. Чем слабее объект, тем выше прозрачность телескопа. Способность различать мелкие детали характеризует проницательность телескопа. Эти две характеристики телескопа зависят от диаметра объектива.
Количество света, собираемого объективной линзой, увеличивается с ростом ее площади (квадрат диаметра) (рис. 1.4). Диаметр зрачка человеческого глаза не превышает 8 мм даже в полной темноте. Объектив телескопа может быть в десять или сто раз больше зрачка. С помощью телескопов и современных приемников излучения можно обнаружить звезды и другие объекты, которые в 100 миллионов раз тусклее, чем объекты, видимые невооруженным глазом.
Чем меньше изображение яркого пятна (звезды), которое дает объектив телескопа, тем выше его разрешение. Если расстояние между изображениями двух звезд меньше, чем размер самого изображения, они объединяются в одно изображение. Из-за дифракции изображение звезды — это не точка, а яркое пятно, дифракционный диск, угловой диаметр которого равен
Предыстория
Пока точно не известно, кто и когда изобрел телескоп, но предполагается, что это был голландский изготовитель очков Джон Липперсгай.
Именно он впервые представил в Гааге в 1607 году прибор, напоминающий современный телескоп, — изобретение, которого давно ждали моряки. Ему было отказано в патенте, поскольку точно такие же устройства уже были изобретены Сахариусом Янссеном из Мидделбурга и Якобом Метиусом из Алкмаара.
Задолго до этого изобретения первые конструкции уже были сделаны Леонардо да Винчи в 1509 году. Это были простые телескопоподобные приборы с одним или двумя объективами.
Изобретение первого телескопа рефрактора
Полный инструмент для наблюдения за космическими объектами был изобретен знаменитым ученым Галилео Галилеем в 1609 году. Первый прибор изобретателя имел трехкратное увеличение, второй — восьмикратное, а третий — 32-кратное. Тем не менее, Галилео Галилей сделал много важных открытий о Вселенной с помощью таких несовершенных телескопов. В частности, он был первым, кто заметил
— горы и кратеры на Луне
— …звезды галактики Млечный Путь..,
— …солнечные пятна..,
— …четыре луны Юпитера,
Настоящий телескоп не был назван сразу. В 1611 году известный греческий математик Иоанн Деметриус из Греции предложил назвать инструмент телескопом. Так началась эра рефрактора в астрономии, который был открыт Галилео Галилеем.
Оптическая астрономия презентация к уроку по астрономии (11 класс)
Оптические телескопы Существует два основных типа оптических телескопов — преломляющие (рефракционные) и отражающие (рефлекторные).
Преломляющий телескоп Объектив преломляющего телескопа — это большая линза, которая всегда расположена в передней части трубы. Свет от звезды проходит через эту линзу и преломляется, формируя изображение светящегося тела у задней стенки трубы.
Отражающий телескоп Отражающий телескоп имеет хорошо отполированное стеклянное или металлическое зеркало (линзу), расположенное в нижней части открытой трубы. Когда звездный свет попадает на это зеркало, он отражается вдоль трубы и создает изображение в главном фокусе.
Телескопы с зеркальными линзами (катадиоптрические телескопы) используют как линзы, так и зеркала, что означает, что их оптическая схема обеспечивает отличное качество изображения при высоком разрешении, при этом вся конструкция состоит из очень коротких переносных оптических трубок.
Увеличение телескопа — это соотношение между размером объекта, видимого через телескоп, и размером тела, видимого невооруженным глазом. Телескоп увеличивает не линейный, а угловой диаметр объектов. Это создает впечатление, что видимое изображение находится ближе, чем реальный объект.
Радиотелескоп Астрономический инструмент, используемый для приема радиосигналов от небесных объектов (в Солнечной системе, Млечном Пути и метагалактике) и изучения их свойств, таких как координаты, пространственная структура, интенсивность излучения, спектр и поляризация.
Рентгеновский телескоп Телескоп, предназначенный для наблюдения за удаленными объектами в рентгеновском спектре. Такие телескопы обычно устанавливаются над атмосферой Земли, которая непрозрачна для рентгеновских лучей. Поэтому телескопы устанавливаются на ракетах или спутниках на большой высоте.
Первым триумфальным проектом космического телескопа, продемонстрировавшим силу этого метода, стал американский космический телескоп Хаббла, созданный Эдвином Пауэллом Хабблом (1889-1953).
Космический телескоп Хаббла Космический телескоп Хаббла — это автоматическая обсерватория на околоземной орбите, названная в честь Эдвина Хаббла. Космический телескоп «Хаббл» — это совместный проект НАСА и Европейского космического агентства. Разместив телескоп в космосе, можно регистрировать электромагнитное излучение в тех областях, где земная атмосфера непрозрачна, в основном в инфракрасном диапазоне. Без влияния атмосферы разрешение телескопа в 7-10 раз выше, чем у наземных телескопов. Телескоп имеет длину 13,3 м, диаметр 4,3 м, апертуру 12,0 м и массу 11 000 кг (около 12 500 кг с установленными приборами). Телескоп представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена, с первичным зеркалом диаметром 2,4 м и оптическим разрешением около 0,1 угловой секунды.
Телескоп «Хаббл» имеет две камеры, два спектрографа, фотометр и астродатчики. Поскольку телескоп находится за пределами атмосферы, эти приборы позволяют: Съемка изображений объектов с очень высоким разрешением. Наземные телескопы редко обеспечивают разрешение более одной угловой секунды. При любых условиях HST обеспечивает разрешение в одну десятую угловой секунды. Обнаружение объектов с низкой яркостью. Крупные наземные телескопы редко обнаруживают объекты слабее 25 звездных величин. HST может обнаружить объекты 28 звездных величин, что почти в 20 раз меньше. Наблюдайте объекты в ультрафиолетовой части спектра. Ультрафиолетовая область является наиболее важной частью спектра горячих звезд, туманностей и других мощных источников излучения.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Схема упражнений для коррекции зрительной дисграфии Тема: Различение визуально похожих заглавных букв I — Ш в словах, предложениях и текстах.
План урока по коррекции зрительной дисграфии во втором классе специальной школы Тип VIII: Различение визуально похожих заглавных букв I и Ш в словах, предложениях и текстах.
План урока для коррекции зрительной дисграфии. Тема: Различение визуально похожих букв o и a.
Конспект урока по коррекции зрительной дисграфии во 2-м классе специальной школы VIII вида (коррекционной школы). Тема: Дифференциация визуально похожих букв o — a.
Конспект урока для коррекции зрительной дисграфии. Тема: Различение визуально похожих букв C — D по отдельности, в слогах, словах и предложениях.
План урока по коррекции зрительной дисграфии во 2 классе специальной школы.Тема: Различение визуально похожих букв C — D по отдельности, в слогах, словах и предложениях.
Презентация к уроку биологии в 8 классе «Глаз как орган зрения и зрительная система» Урок биологии в 8 классе «Глаз как орган зрения и зрительная система» Урок биологии в 8 классе «Глаз как орган зрения и зрительная система».
Конспект урока биологии в 8 классе по теме «Глаз как орган зрения и зрительная система» профессора биологии МБОУ Арзинская СОШ Бурденкова Александра Михайловича.
Урок изучения новой темы Тема: «Визуальные инструменты. Глаз как зрительная система. Визуальные дефекты» 8 класс.
Комбинированный урок. Общая цель обучения — сформулировать представления о глазе как о зрительной системе.
Конспект урока по теме «Наглядные пособия. Глаз как визуальная система».
Исследование оптических иллюзий и эксперименты по прохождению света через границу сред с различной оптической плотностью.
Цель: Изучить оптические явления, как естественные, так и искусственные.Проблема: Что лежит в основе оптических явлений — чудеса или наука? Практическая значимость: Проект может быть использован.
Взгляд в небо
Прозрачные окна (см. врезку «Атмосферные окна») образуются в результате взаимодействия электромагнитного излучения разной длины волны с разными слоями атмосферы. Рентгеновские и гамма-лучи достигают высоты только 30-40 км, а большая часть ультрафиолетового спектра поглощается озоновым слоем на высоте около 30 км.
Первое узкое окно прозрачности пропускает видимый свет с прилегающим ультрафиолетовым и ближним инфракрасным светом, для которого атмосфера имеет множество узких окон из-за механизмов поглощения излучения молекулами воды и углекислого газа. Большая часть ИК-диапазона поглощается водяным паром, углекислым газом и кислородом, которые содержатся в нижних слоях атмосферы. За диапазоном длин волн от 1 см до 30 м следует широкое рентгеноконтрастное окно. Более длинные радиоволны отражаются ионосферой.
В 1927 году компания Bell представила первый в мире трансатлантический радиотелефон. Связь была несовершенной из-за слишком большого количества помех, и 23-летний физик Карл Янский задался целью найти причину этого. Чтобы решить эту проблему, он собрал десять вертикальных прямоугольных петлевых антенн в Холмделе, штат Нью-Джерси, соединил их вместе и установил на 30-метровой вращающейся раме. Эта система была настроена на прием сигналов на частоте 20,5 МГц (14,6 м).
В 1930 году Янский обнаружил два очевидных и предсказуемых источника помех — близкие и далекие штормы. Но в наушниках он продолжал слышать низкий свистящий звук, причину которого он не мог объяснить. В 1932 году Янский обнаружил, что загадочные помехи изменяются с периодичностью боковых суток (23 часа 56 минут) и, следовательно, возникают за пределами Солнечной системы. Затем было обнаружено, что излучение исходит из Млечного Пути — другими словами, из плоскости Млечного Пути.
Ученому повезло: как раз когда плотность солнечных пятен была самой низкой, а ионосфера ночью хорошо излучала, волны высотой 15 метров прошли мимо. Когда Солнце было активным, «карусель» Янского была бы бесполезна.
Только в 1930-х годах появились приборы, способные регистрировать космические сигналы в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазоне. Так родилась новая отрасль космических исследований — радиоастрономия. Изображение.
Открытие межзвездных волн, как назвал их Янский, вызвало большой ажиотаж — даже газета «Нью-Йорк Таймс» сообщила об этом в мае 1933 года. Ученый пытался убедить руководство Bell построить 30-метровую антенну и всерьез заняться космическими радиосигналами. Но менеджеры не были щедры и поручили Янскому другой проект. Астрономические обсерватории также не имели лишних денег и не хотели тратиться на радиооборудование. Изложив свои результаты в четырех статьях (две в техническом журнале, одна в Popular Astronomy и одна в Nature), Янский попрощался с радиоастрономией.
Однако работа Янского не была потеряна. Его работу обнаружили физик Джон Краус из Мичиганского университета и молодой радиоинженер Грот Ребер. Последний уже построил небольшой радиотелескоп с отражающей антенной в 1933 году, но не смог ничего принять из-за низкой чувствительности приемника. После Второй мировой войны он создал радиоастрономическую обсерваторию в Университете Огайо и написал классический учебник по этой новой науке. А Рембер построил первый в мире радиотелескоп с вращающейся параболической антенной на пустыре возле дома своего детства в 1937 году, начал регулярные наблюдения и опубликовал карту радионеба северного полушария в 1942 году. Также в 1942 году англичанин Джеймс Хэй принял радиосигналы от Солнца; в 1942-1943 годах радионаблюдения Солнца проводили Ребер и Джеральд Саутворт, известный американский радиоинженер и изобретатель волновода. В то время немецкие инженеры-радарщики заметили отражение радиоволн от лунной поверхности, о чем стало известно только после войны.
Отец радиоастрономии
Гроте Ребер (1911-2002) родился и вырос в Уитоне, пригороде Чикаго. В 1933 году он получил степень по радиотехнике в Оружейном технологическом институте, где заинтересовался открытием Карла Янского. В свободное время он на собственные средства в 1937 году построил на своем заднем дворе первый в мире радиотелескоп с плавающей параболической антенной диаметром 9,5 метров. Работая ночью (днем ему мешали искровые разряды от автомобильных свечей зажигания), Рембер в 1938 году принял первые космические радиосигналы в диапазоне 160 МГц от Млечного Пути и в начале 1940-х годов опубликовал первую небесную карту Северного полушария в радиодиапазоне. Телескоп Ребера позднее был передан в дар Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнке, Западная Вирджиния, где его и сегодня можно увидеть в качестве исторического экспоната. С конца 1950-х годов и до своей смерти 20 декабря 2002 года Рембер жил и работал в Тасмании, географическое положение и климат которой особенно благоприятны для длинноволновой радиоастрономии.
После Второй мировой войны началось бурное развитие радиоастрономии (чему в немалой степени способствовало знание технологии, полученной в результате работы радаров). Сначала в Великобритании, а затем и в других странах телескопы строились с антеннами длиной в несколько десятков метров, которые сначала были неподвижными, а затем вращающимися. Вскоре появились системы из множества взаимосвязанных радиотелескопов — радиодетекторов. Эти инновации в сочетании с новыми устройствами для усиления и фильтрации радиосигналов значительно повысили чувствительность радиотелескопов и их угловое разрешение. Радиоастрономия постепенно превратилась в «большую» науку, способную не только обнаружить источники космических радиоволн, но и преобразовать все изучение небесных явлений. В 1960-х годах она стала такой же серьезной научной дисциплиной, как и оптическая астрономия.
Вот лишь один пример, иллюстрирующий прогресс. Самый большой оптический телескоп середины 20-го века, 200-дюймовый рефлектор Паломарской обсерватории, обеспечивал угловое разрешение около 0,5 угловых секунд при оптимальных атмосферных условиях (сегодня, благодаря адаптивной оптике и цифровому видеооборудованию, разрешение почти достигло теоретического предела в 0,02 с). Система телескопов Европейской южной обсерватории, работающая по принципу оптического интерферометра, обеспечивает разрешение в 1 мс — в 500 раз лучше. Давайте теперь посмотрим, как возросла наблюдательная мощь радиоастрономии. Некогда самый большой в мире транзитный телескоп в британской обсерватории Джодрелл Бэнк (введен в эксплуатацию в 1947 году, диаметр параболической антенны составляет 66 метров) обеспечивал рекордное на тот момент разрешение в 1 мс. Американская сеть из десяти интегрированных радиотелескопов Very Long Baseline Array (восемь антенн на американском материке, одна на Гавайях и одна на карибском острове Сент-Круа), работающая с мая 1993 года, обеспечивает разрешение до 0,0002 угловых секунд. Это означает, что разрешение радиотелескопов увеличилось в 18 миллионов раз! При этом не учитываются достижения в области инструментов радиотелескопов и компьютеризация их работы, начавшаяся в 1960-х годах. А в ближайшем будущем появятся совершенно фантастические системы, связывающие межконтинентальные сети наземных радиотелескопов с радиостанциями на космических платформах. По оценкам, предел разрешения таких наземных космических радиоинтерферометров может достигать нескольких десятков миллионов (или даже сотен миллионов!) секунд.
Космические источники радиоволн
- Неполяризованное тепловое излучение, возникающее за счет хаотического движения заряженных частиц, позволяет обнаружить очень холодные космические газовые облака, в основном состоящие из нейтральных молекул водорода и моноокиси углерода. Их размеры достигают тысяч световых лет, а масса — миллионов солнечных масс. При типичной температуре 10 К максимум их теплового излучения приходится на длину волны 0,5 мм. Спектр теплового излучения не столь замороженных объектов (в частности, горячих и потому ионизированных газовых облаков, окружающих молодые звезды) сдвинут в сторону более коротких волн, поэтому его максимум уже не лежит в радиодиапазоне. Тем не менее он имеет длинноволновый хвост, так что тепловые радиоволны излучаются даже звездами, в том числе и нашим Солнцем.
- Поляризованное магнитотормозное излучение обусловлено спиральным движением свободных ионов, протонов и электронов в магнитных полях космического пространства. Если скорости частиц много меньше световой, такое излучение называют циклотронным, если близки к световой — синхротронным. Циклотронное излучение направлено во все стороны, а синхротронное распространяется узким пучком вдоль мгновенной скорости частицы. Яркость теплового излучения уменьшается по мере увеличения длины волны, в то время как яркость синхротронного возрастает.
- Излучение плазменных волн, рожденных в атмосферах звезд и планет (обычно при участии магнитных полей). К примеру, Юпитер помимо теплового радиоизлучения выдает всплески поляризованных радиоволн, генерируемых движением заряженных частиц в верхних слоях атмосферы. Их источником служит и солнечная плазма.
- Излучение, обусловленное взаимодействием спиновых магнитных моментов ядра и электрона в атомах водорода. В соответствии с правилами квантовой механики, эти моменты могут быть параллельными или антипараллельными, причем в первом случае энергия атома больше, нежели во втором. При переходе электрона из первого состояния во второе рождается квант с частотой 1420,4 МГц, что соответствует длине волны 21,1 см (правда, спектральные линии всегда несколько размыты из-за доплеровского уширения, вызванного движением атомов). В 1944 году существование такого излучения предсказал аспирант Утрехтского университета Хендрик ван де Хулст; спустя семь лет его зарегистрировали в Австралии, Голландии и США. Ученые наблюдают также излучения водородных и прочих нейтральных атомов, обусловленные иными электронными переходами.
- Излучение, которое возникает при квантовых переходах между внутренними состояниями молекул космических газов и обычно лежит в сантиметровой и миллиметровой зонах (сейчас известно около 150 таких молекул, и с каждым годом их становится все больше). Сюда же относится и открытое в 1965 году излучение космических мазеров. Оно возникает, если молекулы в очень плотных газовых облаках поглощают звездное излучение (в основном инфракрасное) и переходят в состояния с повышенной энергией. Резонансное излучение той же частоты, проходя через такую среду, индуцирует массовый переход молекул в нижнее энергетическое состояние — это и есть космический мазер. К настоящему времени известны два вида межзвездных мазеров, водяные и гидроксильные, однако аналогичный эффект зарегистрирован еще для нескольких молекул.
- Реликтовое микроволновое излучение, пронизывающее весь Космос и несущее информацию о Большом взрыве. В нашу эпоху его спектр соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой 2,725 K, так что (в соответствии с формулой Планка) максимум спектральной интенсивности приходится на длину волны 1,9 мм.
Выдающиеся теории для изучения астрофизики
Теория инфляции была сформулирована в 1981 году физиком и космологом Аланом Гутом. Ее цель — объяснить происхождение и расширение Вселенной. Идея «инфляции» предполагает существование периода экспоненциального расширения, имевшего место в мире в ранние моменты его формирования.
Предложение об инфляции противоречит теории большого взрыва, одному из наиболее распространенных объяснений происхождения Вселенной. В то время как теория Большого взрыва предполагает, что расширение Вселенной замедлилось после взрыва, теория инфляции утверждает обратное. «Инфляция» предполагает ускоренное и экспоненциальное расширение Вселенной, что позволяет обеспечить большие расстояния между объектами и однородное распределение материи.
Электромагнитная теория Максвелла
Одним из самых интересных событий в истории физической науки являются «уравнения Максвелла» как часть его электромагнитной теории.
В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл, специалист по математической физике, опубликовал «Динамическую теорию электромагнитного поля», в которой раскрыл уравнения, использованные им для доказательства взаимодействия электричества и магнетизма — взаимосвязи, известной еще с XVIII века.
Уравнения включают несколько законов, связанных с электричеством и магнетизмом, таких как закон Ампера, закон Фарадея или закон Лоренца.
Максвелл обнаружил связь между гравитацией, магнитным притяжением и светом. Ранее в контексте астрофизики оценивались только такие свойства, как гравитация или инерция. После вклада Максвелла началось изучение электромагнитных явлений.
Методы сбора информации
Физик Густав Кирхгоф и химик Роберт Бунзен, оба немцы, были изобретателями первого спектрометра. В 1859 году они доказали, что каждое вещество в чистом виде может излучать определенный спектр.
Спектрометры — это оптические приборы, которые измеряют свет в определенной части электромагнитного спектра и затем идентифицируют материалы. Обычное измерение производится путем определения интенсивности света.
Первые спектрометры представляли собой простые призмы с наклоном. Сегодня это автоматические устройства, которыми может управлять компьютер.
Астрономия в видимом свете
Помогите улучшить эту статью, добавив цитаты из надежных источников. Материалы, взятые не из источников, могут быть оспорены и удалены.Поиск источника : ‘Астрономия в видимом свете’ — Новости — Газеты — Книги — Ученые — JSTOR( Август 2018 )(Узнайте, как и когда удалить это сообщение шаблона)
Диаграмма электромагнитного спектра, показывающая пропускание (или непрозрачность) земной атмосферы и типы телескопов, используемых для получения изображений части спектра.
Астрономия видимого света охватывает широкий спектр наблюдений с помощью телескопов, чувствительных к диапазону видимого света (оптических телескопов). Астрономия видимого света является частью оптической астрономии и отличается от астрономии, основанной на невидимых лучах электромагнитного спектра, таких как радиоволны, инфракрасные волны, ультрафиолетовые волны, рентгеновские волны и волны гамма-излучения. Видимый свет имеет длину волны от 380 до 750 нанометров.
Астрономия с использованием видимого света существует с тех пор, как люди начали смотреть на ночное небо, хотя возможности наблюдений улучшились после изобретения телескопа, которое обычно приписывают Гансу Липперски, немецко-голландскому стеклодуву. Галилей действительно сыграл важную роль в разработке и производстве телескопов. Сегодня астрономия видимого света продолжает совершенствоваться, и в ближайшие годы ожидается начало реализации таких проектов, как телескоп Джеймса Вебба.
Поскольку астрономия видимого света ограничивается видимым светом, для простого наблюдения за звездами не требуется никакого оборудования. Это делает ее самой распространенной формой астрономии, а также самой древней.
История править
Фреска Джузеппе Бертини, изображающая Галилея с телескопом, во Дворце дожей в Венеции
До появления телескопов астрономия ограничивалась наблюдением без инструментов. Люди наблюдали за звездами и другими объектами на ночном небе в течение тысяч лет, о чем свидетельствуют названия многих созвездий, особенно греческие названия, используемые сегодня.
Ганс Липперски, немецко-голландский мастер по изготовлению очков, обычно считается первым изобретателем оптического телескопа. Липперски — первый человек, подавший патентную заявку на телескоп.1 Однако неясно, был ли Липперски первым, кто построил телескоп. Галилео Галилей, полагаясь лишь на неопределенные описания телескопа, на который Липперски пытался получить патент, в следующем году построил телескоп с увеличением примерно в три раза. Позже Галилей создал усовершенствованные версии с 30-кратным увеличением. Телескоп Галилея позволял наблюдателю видеть увеличенные вертикальные изображения Земли; это было то, что обычно называют земным телескопом или телескопом. Галилей также мог использовать его для наблюдения за небом и некоторое время был одним из тех, кто смог построить достаточно хорошие телескопы для этой цели. 25 августа 1609 года Галилей продемонстрировал венецианским законодателям один из своих ранних телескопов с увеличением 8 или 9. Телескопы Галилея также были прибыльным бизнесом, поскольку их продавали купцам, которые находили их полезными как в море, так и в качестве торговых товаров. Свои первые телескопические астрономические наблюдения он опубликовал в марте 1610 года в коротком трактате под названием Sidereus Nuncius («Звездный вестник»)2.
Современный день править
Астрономией видимого света и сегодня занимаются многие астрономы-любители, в основном потому, что телескопы сегодня гораздо доступнее для публики, чем когда они были изобретены. Правительственные агентства, такие как NASA, принимают активное участие в современных исследованиях и наблюдениях за видимыми объектами и небесными телами. Сегодня более качественные изображения и данные получают с помощью космических телескопов, то есть телескопов, находящихся за пределами земной атмосферы. Это приводит к более четким наблюдениям, поскольку атмосфера не влияет на качество изображения и вид. Это означает, что объекты можно наблюдать гораздо более детально и что можно наблюдать удаленные или слабо освещенные объекты. Это также означает, что наблюдения можно проводить не только ночью, но и в любое время.
Одно из самых известных изображений телескопа «Хаббл», «Столпы творения», показывает формирование звезд в туманности Орла (изображение 2014 года).
Космический телескоп Хаббла править
Космический телескоп Хаббл — это космический телескоп, построенный НАСА и запущенный на орбиту вокруг Земли в 1990 году 3. Космический телескоп Хаббл имеет четыре основных инструмента для наблюдений в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Снимки Хаббла являются одними из самых детальных из когда-либо сделанных и привели к многочисленным открытиям в астрофизике, таким как точное определение скорости расширения Вселенной.
Космический телескоп Джеймса Уэбба править
Космический телескоп Джеймса Уэбба — официальный преемник космического телескопа Хаббл 4 Его запуск запланирован на 30 марта 2021 года 5 и является «одной из самых амбициозных и технически сложных миссий, на которых когда-либо концентрировалось НАСА». 6 Космический телескоп Джеймса Вебба — это космический телескоп, вращающийся около второй точки Лагранжа системы Земля-Солнце на расстоянии 1 500 000 км от Земли. 7
Как развивалась отечественная космонавтика
История российской космонавтики берет свое начало в середине двадцатого века. В 1946 году было основано Опытно-конструкторское бюро № 1 для разработки спутников, пусковых установок и баллистических ракет. Десять лет спустя Бюро разработало первую ракету-носитель, с помощью которой был запущен в космос первый искусственный спутник Земли.
После запуска искусственного спутника Земли развитие космонавтики пошло по совершенно иному пути. Чуть позже в космос был запущен еще один спутник, но на его борту уже находилось живое существо — собака по кличке Лайка.
Запуск межпланетных станций позволил исследовать Луну, и уже в 1959 году космические аппараты достигли поверхности одного из спутников Земли. В то время Советский Союз получил снимки дальней стороны Луны, что позволило ученым назвать почти все геоморфологические особенности спутника.
Первая фотография дальней стороны Луны
Полет первого человека в космос стал важным событием в развитии отечественной космонавтики. Он состоялся 12 апреля 1961 года на борту космического корабля «Восток», пилотируемого Юрием Гагариным. В 1965 году человек впервые полетел в космос.
До 1991 года российская космонавтика была известна своими многочисленными открытиями и достижениями:
- 1971 г – запустили первую во всем мире орбитальную станцию «Салют-1» с экипажем на борту.
- 1977 г – космический аппарат доставил с Луны образцы грунта.
- Были запущены межпланетные станции, часть из которых совершили посадку на поверхность Венеры, проанализировали ее грунт и сделали фотосъемку.
- Также станции были запущены к Марсу, что позволило сфотографировать поверхность планеты и измерить химический состав атмосферы.
Запуск первого искусственного спутника Земли
4 октября 1957 года стало важной вехой для всей мировой космонавтики. В этот день был запущен первый в мире искусственный спутник Земли. Это событие ознаменовало начало освоения космоса и открыло новые возможности для развития не только национальной, но и мировой космонавтики.
Первый искусственный спутник Земли был запущен с космодрома Байконур в Казахстане. В качестве ракеты-носителя использовалась ракета Р-7. Спутник пробыл в космосе 92 дня и совершил 1440 оборотов вокруг Земли, что позволило ученым впервые изучить верхние слои ионосферы. Это также позволило получить некоторые важные сведения о работе приборов в космических условиях и проверить расчеты.
Первый искусственный спутник Земли
Современная космонавтика и ее достижения
Был совершен важный прорыв в развитии современных космических путешествий. Сегодня о космосе говорят как о чем-то реальном, а не как о чем-то далеком из сказки. Запуск современных космических аппаратов и полеты в космос, хотя и дорогостоящие, стали обычным явлением в жизни российского государства.
Космический туризм, когда люди могут за определенную плату прокатиться на космическом корабле, никого не удивляет. Космические исследования находятся на высоком уровне. Современные ученые работают над строительством солнечных электростанций и разрабатывают технологии влияния на климат Земли.
Космодром «Восточный» в Амурской области функционирует с 2016 года. Это позволило России запускать космические аппараты со своей территории и не зависеть от других стран.
В ближайшем будущем планируется запуск пилотируемых космических кораблей на поверхность Луны, беспилотных космических аппаратов для исследования космоса и осуществление программы «Морской старт».
Приоритетом для России является дальнейшее развитие российской космонавтики, изучение потенциала современной космической отрасли и превращение страны в мирового лидера.
Развитие и разнообразие
ALMA — самый мощный в мире телескоп для исследования Вселенной в субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах волн. 3
Помимо изучения Вселенной в оптическом спектре, астрономы все чаще могут получать информацию в других областях электромагнитного спектра. Первые неоптические измерения такого рода были проведены на тепловых свойствах Солнца. Приборы, используемые во время солнечного затмения, могут быть использованы для измерения излучения короны.
Радиоастрономия
С открытием радиоволн радиоастрономия начала развиваться как новая отрасль астрономии. Для получения изображений с хорошим разрешением длинноволновые радиоволны требовали гораздо больших коллекционных пластин, что впоследствии привело к разработке нескольких пластин. интерферометра для получения радиоизображения высокого разрешения с синтетической апертурой (или «радиокарты»). Развитие микроволнового приемника привело к открытию микроволнового фонового излучения, связанного с Большим взрывом. 4
Радиоастрономия продолжает распространяться, используя даже радиоастрономические спутники для создания интерферометров с базой, значительно превышающей размеры Земли. Однако постоянно растущее использование частотного спектра для других целей постепенно заглушает слабые радиосигналы звезд. По этой причине в будущем радиоастрономия может проводиться из экранированных мест, например, с дальней стороны Луны.
События конца 20-го века
В последней половине двадцатого века наблюдалось быстрое технологическое развитие астрономических инструментов. Оптические телескопы становились все больше и больше, а адаптивная оптика смогла частично компенсировать атмосферную дымку. В космос были запущены новые телескопы, которые начали наблюдать за Вселенной в инфракрасной, ультрафиолетовой, рентгеновской и гамма-областях электромагнитного спектра, а также за космическими лучами. Массивы интерферометров позволили получить первые изображения сверхвысокого разрешения со слитными апертурами в радио-, инфракрасном и оптическом диапазонах длин волн. Орбитальные инструменты, такие как космический телескоп Хаббла, обеспечили быстрый прогресс в астрономических знаниях и послужили инструментами для наблюдения слабых объектов в видимом свете. Новые космические приборы, разрабатываемые в настоящее время, должны быть способны непосредственно наблюдать планеты вокруг других звезд, возможно, даже некоторые земные миры.
Помимо телескопов, астрономы начали использовать для своих наблюдений и другие инструменты.
Прочие инструменты
Нейтринная астрономия — это отрасль астрономии, которая наблюдает астрономические объекты с помощью детекторов нейтрино в специальных обсерваториях, обычно огромных подземных резервуарах. Ядерные реакции в звездах и взрывы сверхновых производят очень большое количество нейтрино, лишь немногие из которых могут быть обнаружены с помощью нейтринного телескопа. Мотивация нейтринной астрономии заключается в возможности наблюдения процессов, недоступных для оптических телескопов, таких как солнечное ядро.
В настоящее время разрабатываются детекторы гравитационных волн, которые могут регистрировать такие события, как столкновения массивных объектов, например, нейтронных звезд или черных дыр. 5
Инструменты наблюдения
Одной из старейших обсерваторий в Южной Америке является Астрономическая обсерватория Кито, основанная в 1873 году и расположенная в 12 минутах езды к югу от Эквадора в городе Кито. Астрономическая обсерватория Кито является национальной обсерваторией Эквадора. Он расположен в историческом центре Кито и находится под управлением Национальной политехнической школы. 6
Телескопы
Установка для любительской астрофотографии с автоматической системой наведения, подключенной к ноутбуку.
Основным инструментом почти всех современных астрономических наблюдений является телескоп. Это служит двойной цели: собрать больше света, чтобы можно было наблюдать очень слабые объекты, и увеличить изображение, чтобы можно было наблюдать маленькие и удаленные объекты. Для оптической астрономии требуются телескопы, в которых используются высокоточные оптические компоненты. Например, типичные требования к шлифовке и полировке выпуклого зеркала требуют, чтобы поверхность находилась в пределах доли длины волны света заданной конической формы. Многие современные «телескопы» на самом деле представляют собой массивы телескопов, работающих вместе для достижения более высокого разрешения за счет синтеза апертуры.
Крупные телескопы размещаются в куполах для защиты от непогоды и стабилизации условий окружающей среды. Например, когда температура меняется с одной стороны телескопа на другую, форма конструкции меняется из-за теплового расширения, выталкивающего оптические элементы из положения. Это может повлиять на изображение. По этой причине купола обычно имеют белый цвет (оксид титана) или неокрашенный металлик. Купола часто открывают на закате, задолго до начала наблюдений, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха и привести температуру всего телескопа в соответствие с окружающей средой. Чтобы ветер или другие вибрации не мешали наблюдениям, телескоп принято устанавливать на бетонное основание с фундаментом, полностью отделенным от фундамента окружающего купола и здания.
Почти каждая научная задача требует использования телескопов для наблюдения за объектами, движущимися в видимом небе. Другими словами, они должны компенсировать вращение Земли. До появления управляемых компьютером приводов обычным решением была экваториальная монтировка, и это до сих пор является нормой для небольших телескопов. Однако конструктивно она плохо продумана и становится все более громоздкой по мере увеличения диаметра и веса телескопа. Размер самого большого экваториального телескопа в мире составляет 200 дюймов (5,1 метра). Хейла, тогда как новейшие 8-10-метровые телескопы используют более конструктивную альтазимутальную монтировку и, несмотря на более крупные зеркала, фактически меньше телескопов Хейла. С 2006 года ведутся работы по строительству гигантского телескопа Альт-Аз — Тридцатиметрового телескопа. 1, и Чрезвычайно большой телескоп диаметром 100 метров. 7
Астрономы-любители используют такие инструменты, как ньютоновский рефлектор, рефрактор и набирающий популярность телескоп Максутова.
Наблюдая
В главном зале La Silla находится множество телескопов, с помощью которых астрономы могут исследовать Вселенную. 8
Астрономы наблюдают широкий спектр астрономических источников, включая галактики с сильным красным смещением, AGNs, послесвечение Большого взрыва и множество различных типов звезд и протозвезд.
Для каждого объекта можно наблюдать самые разнообразные данные. Координаты положения определяют объект на небе с помощью техники глобальной астрономии, а величина определяет его яркость, как видно с земного шара. Относительная яркость в разных частях спектра дает информацию о температуре и физике объекта. Фотографии спектров позволяют изучить химический состав объекта.
Смещение параллакса звезды на фоне может быть использовано для определения расстояния до предела, заданного анализом инструмента. Используя радиальную скорость звезды и изменение ее положения во времени (собственное движение), можно измерить ее скорость относительно Солнца. Изменения в яркости звезды указывают на нестабильность звездной атмосферы или наличие скрытого компаньона. Орбиты бинарных спутников могут быть использованы для измерения относительной массы отдельных спутников или общей массы системы. Спектроскопические бинарные системы можно найти, наблюдая доплеровские сдвиги в спектрах звезды и ее ближайшего компаньона.
Звезды с одинаковой массой, сформировавшиеся в одно и то же время и в одинаковых условиях, обычно имеют почти одинаковые наблюдаемые свойства. Например, наблюдая массы близко расположенных звезд в шаровом скоплении, можно собрать данные о распределении типов звезд. Затем эти таблицы можно использовать для определения возраста ассоциации.
Для удаленных галактик и AGN наблюдаются общая форма и свойства галактики, а также скопления галактик, в которых они расположены. Наблюдение определенных типов переменных звезд и сверхновых звезд известной яркости, называемых стандартными свечами, в других галактиках позволяет нам определить расстояние до родительской галактики. Расширение пространства приводит к тому, что спектры этих галактик смещаются в зависимости от расстояния, изменяя эффект Доплера от радиальной скорости галактики. Как размер галактики, так и ее красное смещение можно использовать для вывода расстояния до галактики. Наблюдения за большим количеством галактик называются обзорами красных смещений и используются для моделирования эволюции форм галактик.
