Номінація: сучасний навчальний посібник (підручник) Рожище 2014 Укладач: М. Л. Мізюк



бет2/30
Дата29.04.2016
өлшемі5.51 Mb.
#94048
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30
Тема-6. Видимий рух Сонця і Місяця. Сонячні і місячні затемнення
1. Зміна вигляду зоряного неба впродовж року.

Положення зір на небосхилі від вечо­ра до вечора, змінюються. Зміна вигляду зоряного неба у різні пори року свідчить про те, що Сонце зміщується на фоні зір. Його видимий річний рух відбувається на­зустріч обертанню небесної сфери приблизно на 1° (4 хв) за добу, так що за рік воно проходить шлях довжиною у 360° (24 год), тобто здійснює повний оберт серед зір на небі.



2. Зодіакальні сузір'я і знаки Зодіака.

Екліптика пролягає серед сузір'їв, які здавна мають на­зву зодіакальних (від грец. «зоон» - «тварина» і похідного від цього слова «зодіакос», тобто «тваринний»), оскільки серед назв цих сузір'їв багато назв тварин, як-от: Овен, Телець, Рак, Лев тощо.

Слово «зодіак» означає «коло із зображеннями тварин» або «пояс тварин». В зодіаку налічується 12 сузір'їв. Зауважимо: з 20 листопада по 18 грудня Сонце перебуває у 13-му сузір'ї - Змієносця, проте воно до числа зодіакальних не зараховане.

Для зручності відліку положення Сонця на екліптиці (а також для визна­чення положень Місяця і планет) астро­номи Давнього Вавілону понад 2700 років тому розділили екліптику на 12 рівних відрізків по 30°. Кожний із цих відрізків отримав назву того зодіакаль­ного сузір'я, в межах якого він знахо­дився.



Знак зодіака — це дуга екліптики протяжністю в 30°, позначе­на назвою відповідного зодікального сузір'я.

Знаки Зодіака відлічують уздовж екліптики на схід від точки весня­ного рівнодення  так, що першим є знак Овна; понад 2000 років тому Сонце проходило цей відрізок екліптики з 21 березня по 21 квітня. Другим знаком Зодіака є знак Тельця, Сонце проходило його з 22 квітня по 21 травня, і так далі. В кожному знаку Зодіака Сон­це перебуває місяць.

3. Прецесія. В наш час знаки Зодіака не вкладаються в ті зодіакальні сузір'я, які, власне, і дали їм назви. Перебуваючи в знаку Овен, Сонце рухається по сузір'ю Риб, знаходячись у знаку Те­лець, Сонце рухається по сузір'ю Овна тощо. Така невідповідність знаків Зодіака зодіакальним сузір'ям пояснюється тим, що точка  не займає постійного положення на небі, а весь час рухається назустріч видимому річному рухові Сонця. За рік вона зміщується вздовж екліптики на незначну величи­ну в 50,26". Як наслідок, Сонце кожно­го року приходить в точку весняного рівнодення трохи раніше (на 20 хв 24 с), ніж у попередньому році. Таким чином, точка весняного рівнодення проходить весь Зодіак за 25 800 років.

Прецесія рівнодення – це такий зворотний рух точки весня­ного рівнодення по екліптиці проти руху Сонця (з лат. - «випере­дження»).

Явище прецесії було відкрите ще давньогрецьким астроно­мом Гіппархом (II ст. до н. е.), а пояснив причину прецесії І. Ньютон.

Оскільки Земля не має правильної сферичної форми, а вісь її добово­го обертання нахилена до площини екліптики під кутом 66,5°, то Місяць і Сонце, притягаючи найближчі до них приекваторіальні маси Землі сильніше, ніж найвіддаленіші, створюють обертальний момент, який намагається сумістити площину земного екватора з площиною земної орбіти, а вісь обертання Землі встано­вити перпендикулярно до площини екліптики. Та швидке обертання Землі перешкоджає цьому. Як наслідок, вісь Землі, наче вісь велетенської дзиги, описує в просторі навколо середнього положення конус розхилом 23°26,5' з періодом у 25 800 років .

При цьому у просторі змінюється положення площини екватора, а отже і точок рівнодень, у яких екватор пере­тинається з екліптикою. Змінюється також і положення полюсів світу серед зір. Кожний з них за 25 800 років опи­сує на небі мале коло радіусом 23°26,5' навколо полюса екліптики. І якщо в наш час Північний полюс світу біля Полярної зорі, то 4500 років тому Північний полюс світу був біля зорі Тубан сузір’я Дракон, а через 1200 років – біля зорі Вега сузір’я Ліри.


4. Ефекти, обумовлені видимим річним рухом Сонця.


Точка літнього сонцестояння - момент часу, у який центр Сонця проходить через найпівнічнішу точку екліптики, що має схилення +23° 27'

22 червня, у день літнього сонцестояння, Сонце найдалі відходить від лінії небесного екватора у північну небесну півкулю; у північній півкулі починається астрономічне літо.



Точка зимового сонцестояння - момент часу, у який центр Сонця проходить через найпівденнішу точку екліптики, що має схилення -23° 27'.

22 грудня, у день зимового сонцестояння, Сонце знову найдалі відходить від лінії небесного екватора, але вже у південну небесну півкулю; у північній півкулі починається астрономічна зима. Та подивившись у календар, ми побачимо, що ні 21 березня, ні 23 вересня день та ніч не рівні між собою. Рівнодення весною настає 17-18 березня (а не 21 ), а осінню настає 26 вересня (а не 23). На це є дві причини:



По-перше. Початок дня визначається не за центром сонячного диска, а за тим моментом, коли верхній край Сонця торкнеться лінії го­ризонту. Кінець дня визна­чається моментом, коли верхній край Сонця зникне під горизонтом. Таким чи­ном, Сонце в цілому проводить на небі трохи більше часу, ніж центр його диска.

По-друге, є таке явище, як атмо­сферна рефракція - відхилення світлово­го променя від прямолінійного напрямку при його проходженні через неоднорідну атмосферу Землі.

5. Зоряний рік Т* - це проміжок часу, за який центр диска Сонця здійснює повний оберт по екліптиці (-це проміжок часу, за який Земля робить один повний оберт навколо Сонця відносно далеких зір). Т*=365 діб 6 год 9 хв 10 с.

Тропічний рік Т – це проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра диска Сонця через точку весняного рівнодення.

Через прецесію, яка змушує точку весняного рівнодення рухатися назустріч Сонцю на 50,26′′ щороку, тропічний рік коротший від зоряного на 20 хв 24 с. Т=365 діб 5 год 48 хв 46 с.



6. Видимий рух Місяця.

За 1 годину Місяць проходить з заходу на схід майже 0,5°. Кутова швидкість Місяця за добу становить від 11° до 15°.



Сидеричний або зоряний місяць – це проміжок часу, за який Місяць, описуючи повне коло на небесній сфері, повертається до тієї самої точки (від лат. «сідус» - «зоря»). Сидеричний місяць дорівнює 271/3 доби.

Місяць рухається на небесній сфері по великому колу, нахиленому до екліпти­ки приблизно на 5°. Це коло перетинає екліптику у двох діаметрально протилежних точках, що називаються вузлами місячної орбіти.

Легко помітити, що умови видимості Місяця в різні пори року дуже відрізняються. Влітку у повні Місяць перебуває на небі ни­зько і недовго, а взимку сяє високо і подовгу, бо дуга екліптики

на нічному літньому небі лежить під небесним екватором, а взимку - над ним. Найменша висота Місяця влітку для широти φ = 50° мо­же становити 11°, найбільша його висота взимку для широти φ = 50° може становити 68°.



7. Фази Місяця це зміни зовнішнього вигляду Місяця залежно від того, яке положення він займає відносно Сонця для спостерігача на Землі.



Розрізняють чотири найголовніші фази Місяця: новий Місяць - 1, перша чверть - 3, повня (повний Місяць) - 5, третя (ос­тання) чверть - 7.

Однакові фази Місяця по­вторюються приблизно через кожні S = 29,5 доби (синодичний період), але настають вони в різних точках місячної орбіти - у кожному наступному місяці на 30° східніше порівня­но з попереднім.



Синодичний місяць - Проміжок часу S між двома одноймен­ними фазами Місяця (від грец. «синодос» - «зближення», мається на увазі збли­ження нового Місяця з Сонцем).

Як бачимо, тривалість синодичного місяця більша від сидеричного. Неважко з'ясувати, чому це так. Нехай у початко­вий момент Місяць у повні перебуває біля якоїсь зорі. Через 27,3 доби він знову зблизиться з нею. Однак, Земля за цей час зміститься по своїй орбіті (а відповідно і Сонце на небесній сфері) на кут близько 27,3°. Тому, щоб зайняти те ж саме поло­ження відносно Сонця і знову бути у повні, Місяць повинен рухатися ще 21/4 доби. Ця величина якраз і складає різницю між сидеричним і синодичним місяцями.



8. Сонячне затемнення.

Ру­хаючись навколо Землі, Місяць двічі на місяць опиняється на лінії Земля-Сонце. У такі моменти і може настати сонячне чи місячне за­темнення.



Сонячне затемнення відбувається тоді, коли тінь від Місяця потрапляє на поверхню Землі. Розміщення: Сонце-Місяць-Земля. Види сонячного затемнення:

  • Часткове затемнення — відбувається тоді, коли спостерігач не потрапляє в повну тінь від Місяця, потрапляючи лише в напівтінь.

  • Повне затемнення  — відбувається тоді, коли спостерігач знаходиться в тіні Місяця. В цьому випадку можна спостерігати сонячну корону.

  • кільцеподібне затемнення  — відбувається тоді, коли, як і у випадку повного затемнення, спостерігач знаходиться дуже близько до лінії, що з'єднує Сонце i Місяць. На відміну, однак, від повного затемнення, у випадку кільцеподібного затемнення кутові розміри Місяця є меншими за кутові розміри Сонця.

  • кільцеподібне-повним затемненням називається затемнення, яке в певних місцях Землі затемнення спостерігається як повне, a в інших як кільцеподібне.

часткове

повне

кільцеподібне

кільцеподібне-повне

35,2 %

26,9 %

33,2 %

4,8 %

Протягом року відбувається (в якомусь місці Земної кулі) щонайменше два затемнення Сонця, але не не більше п'яти (при цьому не більше трьох — повні).

Вважається, що Місяць поступово віддаляється від нашої планети зі швидкістю приблизно 4 см на рік. Тому менш ніж за 600 млн років, кутові розміри Місяця зменшаться і повне затемнення Сонця стане неможливим, при цьому будуть спостерігатися лише часткові і кільцеподібні затемнення.



Повне сонячне затемнення спостерігається у вузькій зоні на поверхні Землі діаметром 100 км.

Кільцеподібне затемнення спостерігається тоді, коли краї сонячного диска залишаються відкритими (вершина конуса тіні Місяця не досягає Землі).

Оскільки відстань Місяця від Землі внаслідок еліптичності його орбіти змінюється від 405 500 км до 363 300 км, а довжина конуса його повної тіні становить 374 000 км, то іноді вершина цього кону­са не досягає поверхні Землі.

Тінь від Місяця переміщується по земній поверхні приблизно з заходу на схід, утворюючи смугу довжиною кілька тисяч кіло­метрів і максимальною шириною 270 км. Повна фаза затемнення триває не більше 7,5 хв.

Часткове сонячне затемнення може тривати більше двох годин. Затемнення Сонця можуть відбува­тись тільки у фазі нового місяця.

Найдовше Повне затемнення Сонця 21 століття відбулося 22 липня 2009 і тривало 6 хв 39 с. Найдовше кільцеподібне затемнення Сонця 21 століття відбулося 15 січня 2010 і тривало 11:08 хв.



9. Місячне затемнення - відбувається тоді, коли Місяць потрапляє в конус тіні, відкинутої Землею. Розміщення: Сонце-Земля-Місяць.

Розташування небесних тіл під час затемнення. A — Сонце; B — Земля; C — Місяць; D — Напівтінь; E — Повна тінь

Повна фаза затемнення може тривати до 1 год 40 хв, а все місячне затем­нення триває більше трьох годин. Місячні затемнення можуть відбуватись тільки під час повні.

Якби площина місячної орбіти збігалась із площиною екліптики, то сонячні й місячні затемнення спостерігалися б кожного синодичного місяця. Але вона нахилена до площини екліптики під кутом у 5°, тому Місяць може пройти або вище, або нижче диска Сонця чи кону­са тіні Землі.



Мінімальна кількість затемнень на рік - два (обидва сонячні), максимальна - сім (п'ять сонячних і два місячних, або чотири сонячних і три місячних).

Послідовність затемнень повторюється майже точно у тому ж по­рядку через деякий проміжок часу, що називається саросом (з єгипет­ської - «повторення»). Сарос, відомий задовго до початку нашої ери, складає 18 років і 10,3 чи 11,3 доби (залежно від того, скільки висо­косних років було в періоді).

Впродовж кожного сароса буває 43 сонячних затемнення і 25-29 місячних. На певній гео­графічній довготі те ж затемнення повторюється через три сароси. А в конкретному пункті Землі повне сонячне затемнення трапляється в середньому раз на 300 років.

Тема-7. Час і календар
1. Календар – це певна система лічби проміжків часу з поділом їх на окремі періоди — роки, місяці, тижні, дні.

Слово «календар» походить від латинських слів «калео» - «прого­лошую» і «календаріум» - «боргова книга». Перше нагадує про те, що в Давньому Римі (звідки до нас прийшов наш календар) початок кожного місяця проголошувався окремо, а друге - що там першого числа кожно­го місяця сплачували проценти за борги.

Основні календарн одиниці: синодичний місяць S = 29,53059 доби і тропічний рік Т = 365,24220 доби.

2. Основні типи календарів: місячні, місячно-со­нячні та сонячні.

Місячний календар:

- рік складається з 12 календарних місяців;

- лічбу днів у новому місяці починали від першої появи вузького серпа Місяця на вечірньому небі;

- тривалість місяця дорівнює синодичному місяцю S = 29,53059 доби;

- тривалість астрономічного місячного року дорівнює 12 · 29,53059 доби = 354,367 доби. Число 354 можна подати так: 6 · 30 + 6 . 29=354;

- календарний рік тривалістю 354 доби налічує 6 місяців по 30 діб і 6 місяців по 29 діб (різні місяці чергувалися);

- в се­редньому за кожні три роки із залишку в 0,367 доби накопичується трохи більше однієї доби. Щоб урахувати це, потрібно впродовж кож­них тридцяти років 11 разів рівномірно додавати по одному дню;

- рік, який містить 354 діб, прийнято називати простим, а рік у 355 діб - високосним.

Місячний календар використовується в країнах, де сповідується іслам.

Місячно-сонячний календар:

- місяці 30 і 29 діб;

- 12 таких місяців - це 354 доби, тоді як тропічний рік на 11 діб довший;

- в лічбу місяців у році найчастіше 7 разів за кожні 19 років вставляли додатковий 13-й місяць. Бо 19 тропічних років практично рівні 235 синодичним місяцям;

Місячно-сонячний календар офіційно використовується лише в Ізраїлі. На підставі місячно-сонячного календаря проводять об­числення дат християнської Пасхи і пов'язаних з нею інших свят (Вознесения, Трійці). В минулому ж він повсюдно був найбільш уживаним.

Сонячний календар:

- за основу обліку часу беруть зміну пір року;

- зміна фаз Місяця не приймається до уваги.

Першоос­новою нашого сонячного календаря був юліанський календар, за­проваджений 1 січня 45 р. до н. е. римським політичним діячем і верховним жерцем Юлієм Цезарем.



Юліанський календар:

- сонячний рік містить близько 365,25 доби;

- у цьому календарі три з кожних чотирьох років були простими і мали по 365 діб, а чет­вертий - високосний - 366 діб;

- у порівнянні з тропічним роком се­редній рік юліанського календаря був довшим лише на 0,0078 доби;

- за кожні 128 років з цих частинок нагромад­жувалася ціла доба. Отже, якщо у 300 р. н. е. весняне рівноден­ня припадало на 21 березня, то через 128 років - на 20, ще через 128 років - на 19 і т. д.

До середини XVI ст. дата весняного рівнодення змістилася вже на 10 діб і припадала на 11 березня. З датою весняного рівнодення

пов'язане найбільше християнське свято - Пасха. На Нікейському (325 р.) церковному соборі було прийнято святкувати її в найближ­чу неділю після повні, яка наставала після весняного рівнодення. Та оскільки справжнє весняне рівнодення поступово зміщувалося в бік 1 березня, то створилася така ситуація, то свято Пасхи зсувалося в

бік літа.

У 1582 р. римський папа Григорій XIII здійснив реформу ка­лендаря.

Григоріанський календар або новий стиль:

- щоб повернути весняне рівнодення з 11 на 21 березня, з лічби днів було вилучено 10 діб;

- після 4 жовтня 1582 р. настало не 5, а 15 жовтня;

- щоб надалі така помилка не виникала, було прий­нято з кожних 400 років вилучати три доби;

- столітні роки, число сотень яких не ділиться без остачі на 4, вважають простими - по 365 діб (такими були роки 1700, 1800, 1900 і буде 2100-й).

- середня тривалість року григоріанського календаря (за 400 років) становить 365,2425 доби, що лише на 26 с перевищує три­валість тропічного року Т = 365,2422 доби. Тому і похибка на одну добу накопи­чується в цьому календарі приблизно за 3 300 років.



3. Інші типи календарів: єгипетський, юдейський, китайський, японський, ісламський та інші.

Календар майя бере початок з міфічної дати - 13 серпня 3113 року до нашої ери. Від неї індіанці-майя відлічували минулі роки і дні. Початкова точка грає у майя ту ж роль, що в європейському літочисленні дата Різдва Христового. Імовірно цей день, у пам'яті народу майя, був ознаменований катаклізмом типу всесвітнього потопу.

У календарі майя час розділено на цикли або «Сонця». Всього їх шість. Кожний цикл, стверджували жерці майя, закінчується нібито повним руйнуванням земної цивілізації. Минулі чотири «Сонця» повністю знищили чотири людські раси, і лише деякі люди вижили і повідали про те, що сталося.



  • «Перше Сонце» тривало 4008 років і завершилося землетрусами.

  • «Друге Сонце» тривало 4010 років і закінчилося ураганами.

  • «Третє Сонце» налічувало 4081 — земля була знищена «вогняними дощами», що пролилася з кратерів величезних вулканів.

  • «Четверте Сонце» увінчалося повенями.

  • У даний час земляни переживають «П'яте Сонце», кінець якого припаде на 21 грудня 2012 року.

  • Шостий цикл в календарі порожній, бо майбутнє жерцям було невідоме.


Тема-8. Закони руху небесних тіл
1. Нижні та верхні планети.

За особливостями свого видимого руху на небесній сфері планети поділяються на дві групи: нижні (Меркурій, Венера) і верхні (Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон). Меркурій і Венера перебувають на небі або в тих же сузір'ях, що й Сонце, або в сусідніх. При цьому вони можуть знаходитись як на захід, так і на схід від нього, але не далі 28° (Меркурій) і 48° (Венера).



Найбільша східна елонгація – це найбільше кутове відхилення планети від Сонця на схід (з лат. - «відда­ляюся»).

Найбільша західна елонгація – це найбільше кутове відхилення планети від Сонця на захід (з лат. - «відда­ляюся»).

Конфігурації – це особливі положення планет відносно Сонця: протистояння, сполучення, східна і західна квадратури.

Нижнє сполучення – це конфігурація планет, коли планета проходить між Землею та Сонцем (розміщення: Сонце, планета, Земля).

Верхнє сполучення – це конфігурація планет, коли планета проходить за Сонцем (розміщення: планета, Сонце, Земля).

Таким чином, нижні планети, подібно до маятника, «коливають­ся» відносно Сонця.

Інакше відбувається видимий рух верхніх планет.

Протистояння – це конфігурація планети, коли Земля буде перебувати на одній прямій між планетою і Сонцем.

Східна квадратура – це розташування планети на 90° на схід від Сонця.

Західна квадратура – це розташування планети на 90° на захід від Сонця.

Синодичний період обертання – це проміжок часу S між двома послідовними однаковими конфігу­раціями планети.

Для Меркурія він становить 116 діб, для Венери - 584 доби, для Марса, Юпітера і Сатурна відповідно - 780, 399 і 378 діб.



Сидеричний період обертання – це час, протягом якого планета робить один повний оберт навколо Сонця відносно зір.

2. Закони Кеплера.

Використовуючи дані Птолемея, M. Ко­перник визначив відносні відстані (в радіусах орбіти Землі) кожної з планет від Сонця, а також їхні сидеричні (відносно зір) періоди обертан­ня навколо Сонця. Це дало змогу Йогану Кеплеру (1618-1621) встано­вити три закони руху планет.



І. Закон Кеплера: кожна з планет рухається навколо Сонця по еліпсу, в од­ному з фокусів якого знаходиться Сонце.

Еліпс (мал. 1.1) - це замкнена крива, сума відстаней до кожної точ­ки якої від фокусів F, і F2 рівна його великій осі, тобто 2а, де а - велика піввісь еліпса.

Радіус-вектор планети – це відстань від фокуса еліпса, де перебуває Сонце, до планети (відрізок прямої F1P ).

Ексцентриситет еліпса – це відношення е = с/а, де с - відстань від фокуса еліпса до його центра. Ексцентриси­тет визначає відхилення еліпса (ступінь його витягнутості) від кола, для якого е = 0.

Орбіти планет у Сонячній системі дуже мало відрізняються від коло­вих. Так, найменший ексцентриситет має орбіта Венери: е = 0,007; найбільший - орбіта Плутона: е = 0,249; ексцентриситет земної орбіти становить е = 0,0167.



Мал. 1.1. Еліпс як орбіта планети Мал. 1.2. Другий закон Кеплера


Перигелій П – це найближча до Сонця точка планетної орбіти. Афелій А це найдальша до Сонця точка планетної орбіти.

ІІ. Закон Кеплера: радіус-вектор планети за однакові інтервали часу описує рівновеликі площі.

З цього закону випливає важливий висновок: оскільки площі 1 і 2 (мал. 1.2) рівні, то по дузі Р,Р2 планета рухається з більшою швидкістю, ніж по дузі Р3Р4, тобто швидкість планети найбільша у перигелії П і найменша у афелії А.



ІІІ. Закон Кеплера: квадрати сидеричних періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт.



3. Рух штучних супутників Землі.

Період обертання космічного апарата, який рухається навколо Землі по еліпсу зі змінною швидкістю, можна визначити за допомогою третього закону Кеплера.





- період обертання супутника навколо Землі;

=27,3 доби – сидеричний період обертання Місяця навколо Землі;

- велика піввісь орбіти супутника;

=380 000 км – велика піввісь орбіти Місяця.

Для колової орбіти супутників:





- радіус Землі в км

- висота над Землею в км, - період обертання у хв

Геостаціонарна орбіта – це орбіта такого супутника, яка лежить у площині земного екватора, і він рухається в напрямку обертання Землі. При цьому супутник увесь час перебуватиме «нерухомо» над певною точкою земного екватора.

Найбільша відстань на якій супутник все ще буде обертатись на­вколо Землі, - 1,5 млн км. Якщо ж супутник опиниться на більшій відстані, то тяжіння з боку Сонця збурюватиме його рух, або поверта­ючи супутник на менші висоти, або ж перетворюючи його в штучну планету.



Тема-9. Методи та засоби астрономічних

спостережень



1. Астрономія — наука всехвильова.

Оптична астрономія - галузь астрономії, яка вивчає Всесвіт у видимому світлі.

Крізь товщу атмосфери до поверхні Землі доходить лише видиме світло з довжиною хвиль від 0,39 мкм до 0,76 мкм, радіохвилі з довжиною від 0,01 см до 30 м та інфрачервоні промені довжиною 0,75 -5,2 мкм і вибірково в довжинах хвиль 8,2 - 22 мкм. В інших діапазонах електромагнітних хвиль земна атмосфера непрозора.

В короткохвильовій частині спектра виділяють окремо діапазони ультрафіолетової астрономії (довжина хвилі 390-30 нм), рент­генівської астрономії (30-0,01 нм) і гамма-астрономії (довжина хвилі менша за 0,01 нм).

Важливу інформацію про те, що діється далеко за межами Землі, доносять до нас потоки космічних променів і нейтрино. Космічні про­мені складаються головним чином з протонів - ядер водню, а також з електронів, ядер гелію і ядер важчих хімічних елементів.

Нейтрино - це частинка, яка має неймовірну проникну здатність, бо майже не взаємодіє з речовиною. Не маючи електричного заряду, з ма­сою спокою, ще й досі достовірно не встановленою, нейтрино здатне проходити крізь тверде тіло навіть легше, ніж світло крізь скло. Напри­клад, шар свинцю товщиною в 50 світлових років воно перетне так, не­мов це порожній простір. Утворюючись під час термоядерних реакцій, нейтрино негайно вилітає назовні, несучи інформацію про події у над­рах зорі в поточний момент, тоді як електромагнітне випромінювання мандрує до поверхні зорі сотні тисяч чи мільйони років. А тому методи нейтринної астрономії дуже важливі для вивчення процесів, що відбу­ваються у надрах Сонця і зір.

2. Наземні оптичні телескопи.

Оптичні телескопи

Будова: об'єктив, який збирає світло і будує у фокусі зображення об'єкта; трубу (тубус), яка з'єднує об'єктив з приймальним пристроєм; монту­вання - механічну кострукцію, що тримає трубу і забезпечує її наве­дення на небо; окуляр.

Першими було збудовано лінзові телескопи-рефрактори (від лат. «рефракто» - «заломлюю»).



Телескоп –рефрактор – телескоп, у якому для створення зображення використовують лінзи.

Проте світлові промені різних довжин хвиль заломлюються по різному, і окрема лінза дає забарвлене зображення. Для усунення цього недоліку з часом почали будувати об'єктиви з кількома лінзами зі скла з різними коефіієнтами заломлення.

На розміри телескопів-рефракторів накладаються певні обмеження, тому найбільший лінзовий об'єктив має діаметр лише 102 см.

Рефрактори, як правило, використовують в астрометрії, а от астрофізики користуються дзеркальними телескопами-рефлекторами (від лат. «рефлекто» - «відбиваю»).



Телескоп-рефлектор – це телескоп, у якому для створення зображення використовують дзеркало.

Перший такий телескоп з діаметром дзеркала 2,5 см побудував І. Ньютон. Головні дзеркала рефлекторів спочатку мали сферичну форму, згодом - параболічну.



Дзеркально-лінзові телескопи – телескопи, у яких для створення зображення використовують дзеркала і лінзи.

Шкільні телескопи мають об’єктиви з фокусною відстанню 80 – 100 см, та набір окулярів з фокусними відстанями 1 – 6 см. Тому збільшення шкільних телескопів може бути від 15 до 100 разів. Збільшення сучасних телескопів не перевищує 1000 разів (проявляється дифракція).



Збільшення телескопа n – це відношення кута зору на виході окуляра до кута зору , під яким видно світило неозброєним оком (- це відношення фокусної відстані об’єктива до фокусної відстані окуляра).

Дзеркала виготовляли із бронзи. З середини XIX ст. почали робити скляні дзеркала і розробили метод зовнішнього сріблення скляних дзеркал, а з 1930 р. їх почали алюмініювати. Дуже зручною, а тому і найчастіше вживаною, була система Кассегрена, в якій головне дзеркало - увігнуте параболічне, а допоміжне - опукле гіперболічне; проте телескопи і павільйони, в яких їх встановлювали, були надзвичайно громіздкими.

Наприклад, з 1948 по 1975 р. найбільшим у світі був 5-метровий ре­флектор Паломарської обсерваторії (СІЛА). Вага його дзеркала -13 т, маса труби (точніше, ґратчастої конструкції) довжиною 17 м-140 т, телескоп було встановлено у башті діаметром 41,5 м з вагою купола 1000 т. У 1975 р. на Північному Кавказі було введено в дію 6-метровий телескоп; за товщини дзеркала 65 см його вага становить 40 т, довжина «труби» - 24 м, діаметр башти - 44 м.

Справжня революція в телескопобудуванні відбулась у 70-х ро­ках XX ст. На зміну системі Кассегрена прийшла телескопічна система Річі-Кретьєна, у якій головне дзеркало за формою дещо відрізняється від параболоїда, а допоміжне - від гіперболоїда. Тому і довжина труби, і діаметри павільйонів у два - чотири рази менші, ніж у попередніх телескопів. На 2000 рік введено в дію близько десяти телескопів системи Річі-Кретьєна з діаметром дзер­кал 3,6-4,2 м. З 1996 р. працює багатодзеркальний (діаметр сегмента становить 1,8 м) телескоп «Кек-І» з сумарним.діаметром дзеркала 10 м, а з 1998 р. - такий же «Кек-ІІ». Введено в дію «Джеміні» з діаметром дзеркала 8,1 м та японський «Субару» з діаметром дзеркала 8,3 м. З 1998 р. почергово вводяться в дію одне із шести (діаметром 8,2 м) дзеркал «Дуже великого телескопа» («Very Large Teleskope» - VLT).

3. Найбільші телескопи –рефлектори:

1) Два телескопа Кека, розташовані на Гаваях. Keck-I і Keck-II введені в експлуатацію в 1993 і 1996 відповідно і мають ефективний діаметр дзеркала 9,8 м. Телескопи розташовані на одній платформі;

2) Найбільший в Євразії телескоп БТА якій знаходиться на території Росії, в горах Північного Кавказу і має діаметр головного дзеркала 6 м. Він працює з 1976 і тривалий час був найбільшим телескопом у світі;

3) Найбільшим у світі телескопом з цільним дзеркалом є Large Binocular Telescope, розташований на горі Грехем (США, штат Арізона). Діаметр обох дзеркал становить 8,4 метра;

4) 11 жовтня 2005 в експлуатацію був запущений телескоп Southern African Large Telescope в ПАР з головним дзеркалом розміром 11 x 9.8 метрів, що складається з 91 однакового шестикутника;

4) 13 липня 2007 перше світло побачив телескоп Gran Telescopio Canarias на Канарських островах з діаметром дзеркала 10,4 м, який є найбільшим оптичним телескопом у світі за станом на першу половину 2009 року;



5) В липні 2012 найбільший в світі дзеркальний телескоп HESS II введено в експлуатацію в Намібії, площа якого сягає 600 квадратних метрів.

4. Найбільші телескопи-рефрактори:


Обсерваторія

Місцезнаходження

Діаметр, см

Рік споруди - демонтажу

Йеркской обсерваторія

Вільямс Бей, Вісконсін

102

1897

Обсерваторія Ліка

гора Гамільтон, Каліфорнія

91

1888

Паризька Обсерваторія

Медон, Франція

83

1893

Астрофізична обсерваторія

Потсдам, Німеччина

81

1899

Обсерваторія Ніцци

Франція

76

1880

Пулковська обсерваторія

Санкт-Петербург

76

1885-1941

Аллегенская обсерваторія

Піттсбург, Пенсільванія

76

1917

Грінвічська обсерваторія

Грінвіч, Британія

71

1893

Грінвічська обсерваторія

Грінвіч, Британія

71

1897

Обсерваторія Архенхольда

Берлін, Німеччина

70

1896


5. Радіотелескопи і радіоінтерферометри.

Радіотелескопи – пристрої для реєстрації радіовипромі­нювання від космічних об'єктів.

Сучасні радіотеле­скопи досліджують космічні радіохвилі в довжинах від одного міліметра до декількох десятків метрів.



Види радіотелескопів:

- радіотелескопи рефлекторні принцип дії такий самий, як телескопа-рефлектора; тільки дзеркало параболічної форми для приймання електромагнітних хвиль виготовляється з металу. Найбільший в Україні радіотелескоп РТ-70 має діаметр 70 м (Крим, Євпаторія);

- радіотелескопи-радіогратки складаються з великої кількості окремих антен, які розташовані на поверхні Землі в певному порядку. Найбільший у світі Т-подібний радіотелескоп такого типу УТР-2 є в Харківській області, має розміри 1800900 м.

Найбільша у світі радіоастрономічна антена, встановлена у кра­тері згаслого вулкана Аресібо на острові Пуерто-Ріко, має діаметр 305 м. Нерухома антена, спрямована в зеніт.

Інші найбільші радіотелескопи з параболічною антеною встанов­лено: в Радіоастрономічному інституті ім. М. Планка (Еффельсберг, ФРН) - діаметр антени 100 м, в обсерваторії Грін Бенк у штаті Вірджинія (США) - ан­тена 110x100 м, а та­кож 76-метровий РТ в обсерваторії Джодрел Бенк (Англія), 64-метровий РТ в обсерва­торії Парке (Авст­ралія), 22-метровий РТ недалеко від Євпаторії в Криму.

Радіотелескопи дуже великих розмірів можуть бути побудовані з великої кількості окремих дзеркал, що фокусують випромінювання на один опромінювач. Прикладом є РАТАН-600 («радіотелескоп Академії наук, діаметр 600 м»), встановлений поблизу станиці Зе­ленчук на Північному Кавказі неподалік від 6-метрового оптичного телескопа. Він являє собою замкнене кільце діаметром 600 м і скла­дається з 900 плоских дзеркал розмірами 2x7,4 м, що утворюють сег­мент параболоїда. В такому РТ може працювати як усе кільце, так і його частина.



Радіоінтерферометри – пристрій для вимірювання з високою кутовою роздільністю, який складається із кількох антен, розміщених на великих відстанях і зв’язаних ВЧ лініями зв’язку (використовується явище інтерференції).

На сьогодні найвідомішим РІ є введений у дію 1980 р. РТ VLA («Very Large Array - «Дуже велика гратка»), який встановлено в пустельній місцевості штату Нью-Мексико, США. Цей РТ складається з 27 повноповоротних 25-метрових параболічних антен, розміщених у формі літери Y з довжиною двох плечей по 21 км, а третього - 19 км. У цьому і аналогічних випадках антени пов'язані між собою електрични­ми лініями.



6. Електронні прилади для астрономічних досліджень.

Фотопоелектронні помножувачі - електронні прилади для реєстрації випромінювання небесних світил, в яких потік фотонів перетворюється в електричний струм (дія ґрунтується на явищі зовнішнього фотоефекту).

Електронно-оптичні перетворювачі – прилади, в яких інфрачервоне зображення перетворюється у видиме.

Прилади зарядового зв’язку (ПЗЗ) – прилади для одержання зображення (використовується внутрішній фотоефект). ПЗЗ більш ефективні, ніж фотоплівки, бо сприймають 75% фотонів, а фотоплівка – лише 5%.

7. Астрономічні обсерваторії.

Перші обсерваторії: розпочалось будівництво перших державних астрономічних обсерваторій (АО): Паризької (1671 p.), Гринвіцької (1675 р.) .

В наш час у світі налічують близько 400 АО. В Україні провідними є Головна астрономічна обсерваторія НАН України (1944 p.), Інститут радіоастрономії з його унікальним декаметровим телескопом УТР-2 під Харковом, Кримська астрофізична обсерваторія (1950 p.). Певні традиції досліджень і спостережень зберігають AO університетів - Львівського (1769 p.), Харківського (1898 p.), Київського (1845 p.), Одеського (1871 p.).

Серед найбільших AO світу найвідомішими сьогодні є:

- введена в дію 1990 р. АО на вершині древньої вулканічної гори Мауна-Кеа (4215 м, о. Гавайї), тут встановлено кілька 4-метрових телескопів, а також теле­скопи «Кек», «Джеміні», «Субару»;

- англійська АО на о. Ла-Пальма (2327 м, 1986 p.);

- американська АО Лас-Кампанас (2280 м, 1976 p.) у Чилі і там же європейська AO Ла-Сілла (2347 м, 1976 p.), де встановлено «Дуже великий телескоп».



8. Вивчення Всесвіту за допомогою космічних апаратів.

В останні роки ведуться спостереження небесних об'єктів із страто­статів, штучних супутників Землі, орбітальних космічних станцій та автоматичних міжпланетних станцій (АМС). В космосі працює ціла низка інфрачервоних, ультрафіолетових, рентгенівських, гамма-об-серваторій, які досліджують небо у всіх діапазонах електромагнітних хвиль, наприклад рентгенівська обсерваторія «Чандра». Важливою для астрономів подією був запуск 25 квітня 1990 р. на орбіту висотою 612 км «Космічного телескопа ім. Габбла» з діамет­ром дзеркала 2,4 м, який вирішує велику кількість астрофізичних за­дач. Загалом з 1962 р. для астрономічних досліджень запущено більше 50 ШСЗ та АМС.




Склад Сонячної системи




Розділ – 2. Склад Сонячної системи
Тема-10. Планета Земля. Місяць
Склад Сонячної системи

Всі тіла, що рухаються навколо Сонця, утворюють в сукупності планетну систему, яка називається Сонячною. До її складу входять: вісім великих планет; більше 150 їхніх супутників; напевне, кілька десятків тисяч малих тіл або астероїдів розмірами від 10 до 1 000 км; комети; безліч метеорних тіл з розмірами мен­шими за 1 км - так званих метеороїдів; міжпланетні пил та газ.

За своїми характеристиками великі планети поділяються на дві групи: планети земної групи - Меркурій, Венера, Земля та Марс, планети-гіганти - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Основні відмінності між планетами обох груп:

а) планети земної групи мають порівняно невеликі розміри, велику густину, складаються в основному з важких хімічних елементів, мають великі орбітальні швидкості і знаходяться ближче до Сонця.;

б) планети-гіганти, навпаки, мають великі розміри, малу густину, складаються в основному з газів (гідрогену і гелію), мають менші орбітальні швидкості і знаходяться далеко від Сонця.

Земля - планета

Земля бере участь у двох ру­хах у просторі: обертається навколо осі та рухається навколо Сонця з се­редньою швидкістю 30 км/с на середній віддалі 149,6 млн км.

У першому наближенні Землю мож­на вважати кулею. Але через обертання, яке спричиняє появу відцентрової сили, вона дещо сплюснута біля полюсів і опукла біля екватора. Земля обертається навколо осі, причому швидкість руху точок зем­ної поверхні різна у різних широтах: максимальна на екваторі - 465 м/с - і нульова на полюсі

Землю іноді називають світом, латинською назвою Терра або грецькою - Гея.




Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет