Що вивчає астрономія

Міністерство освіти і науки молоді та спорту України

Спеціалізованої школи №275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат з астрономії на тему:

«Що вивчає астрономія»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                       Виконала               

                                                                                                        Панова В.С

                                                                                                 учениця 11-Б

 

                                                                                             Перевірела

                                                                                                       Петрущенко В.Є                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Донецьк2012 р.              

 

Зміст

 

1.Астрономічні  спостереження.

2.Теоретична астрономія.

3.Що вивчає  астрономія.

4.Масштаби  Всесвіту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Астроно́мія (грец. зірка і закон) — одна з найдавніших наук, що включає спостереження і пояснення подій, які відбуваються за межами Землі та її атмосфери. Вона вивчає походження, розвиток, властивості об'єктів, що спостерігаються на небі, а також процеси, пов'язані з ними.

 

Основні розділи астрономії

 

Відповідно до предметів і методів досліджень астрономію поділяють на:

1.Астрометрія — підрозділ науки астрономії, що вивчає небесні тіла в конкретні моменти часу.

 

2.Небесна механіка — вивчає рух небесних тіл під впливом сили тяжіння та фігури рівноваги небесних тіл, що визначається силою гравітації та обертання. З'явилася небесна механіка лише у XVII столітті, коли стало можливим вивчення сил, що керують рухом небесних тіл.

 

3.Астрофізика — вивчає фізичну природу небесних тіл, тобто фізичний стан і хімічний склад небесних тіл, а також досліджує питання про джерела енергії, випромінюваної Сонцем і зорями.

 

4.Зоряна астрономія — вивчає будову, походження і розвиток зоряних систем і міжзоряної матерії.

 

5.Фізична космологія — досліджує будову та еволюцію Всесвіту у найбільших масштабах, розглядає питання про утворення і розвиток систем небесних тіл, зокрема нашої Галактики та Сонячної системи.

 

 

 

 

 

 

1.Астрономічні  спостереження

 

Оптична астрономія

 

Історично оптична є  найдавнішою формою дослідження  космосу — астрономії. Оптичні зображення спочатку були намальовані від руки. Наприкінці ХІХ століття і більшої частини ХХ століття, дослідження здійснювалися на основі зображень, які здобували за допомогою фотографій, зроблених на фотографічному устаткуванні. Сучасні зображення отримують з використанням цифрових детекторів, зокрема детектори на основі приладів із зарядовим зв'язком. Хоча видиме світло охоплює діапазон приблизно від 4000 Ǻ до 7000 Ǻ (400 — 700 нанометрів), обладнання, що застосовується у цьому діапазоні, можна застосувати і для дослідження близьких до нього ультрафіолетового та інфрачервоного діапазонів.

 

Інфрачервона астрономія

 

Інфрачервона астрономія стосується досліджень, виявлення та аналізу інфрачервоного випромінювання в космосі. Хоча довжина хвилі його близька до довжини хвилі видимого світла, інфрачервоне випромінювання сильно поглинається атмосферою, крім того, атмосфера Землі має значне інфрачервоне випромінювання. Тому обсерваторії для вивчення інфрачервоного випромінення мають бути розташовані на високих та сухих місцях або в космосі. Інфрачервоний спектр є корисним для вивчення об'єктів, які є занадто холодними, щоб випромінювати видиме світло таких об'єктів, як планети і навколо зіркові диски. Інфрачервоні промені можуть проходити через хмари пилу, які поглинають видиме світло, що дає змогу спостерігати молоді зірки в молекулярних хмарах і ядера галактик. Деякі молекули потужно випромінюють в інфрачервоному діапазоні, і це може бути використано для вивчення хімічних процесів у космосі.

 

Ультрафіолетова астрономія

 

Ультрафіолетова астрономія, здебільшого, застосовується для детального спостереження в ультрафіолетових довжинах хвиль приблизно від 100 до 3200 Ǻ. Світло на цих довжинах хвиль поглинається атмосферою Землі, тому дослідження цього діапазону виконують з верхніх шарів атмосфери або з космосу. Ультрафіолетова астрономія найкраще підходить для вивчення гарячих зір, оскільки основна частина їх випромінювання припадає саме на цей діапазон. Сюди належать дослідження блакитних зір в інших галактиках та планетарних туманностей, залишків наднових, активних галактичних ядер. Однак ультрафіолетове випромінювання легко поглинається міжзоряним пилом, тому під час вимірювання слід робити поправку на наявність останнього в космічному середовищі.

Радіоастрономія

 

Радіоастрономія — це дослідження випромінювання з довжиною хвилі, більшою за один міліметр. Радіоастрономія  відрізняється від більшості  інших видів астрономічних спостережень тим, що досліджувані радіохвилі можна  розглядати саме як хвилі, а не як окремі фотони. Отже, можна виміряти як амплітуду, так і фазу радіохвилі, а це не так легко зробити на діапазонах коротших хвиль.

 

Хоча деякі радіохвилі випромінюються астрономічними об'єктами у вигляді  теплового випромінювання, більшість  радіовипромінювання, що спостерігається з Землі, є за походженням синхротронним випромінюванням, що виникає, коли електрони рухаються у магнітному полі. Крім того, деякі спектральні лінії утворюються міжзоряним газом, зокрема спектральна лінія нейтрального водню довжиною 21 см.У радіодіапазоні спостерігається широке розмаїття космічних об'єктів, зокрема наднові зірки, міжзоряний газ, пульсари та активні ядра галактик.

 

Рентгенівська астрономія

 

Рентгенівська астрономія вивчає астрономічні об'єкти в рентгенівському діапазоні. Зазвичай об'єкти випромінюють рентгенівське випромінювання завдяки: синхротронному механізму теплове випромінювання від тонких шарів газу, нагрітих вище 107 K (10 мільйонів Кельвіна — так зване гальмівне випромінювання); теплове випромінювання масивних газових тіл, нагрітих понад 107 K.

 

Оскільке ренгенівське випромінювання поглинається атмосферою Землі, рентгенівські  спостереження здебільшого виконують  з орбітальних станцій, ракети або  космічних кораблів. До відомих рентгенівських джерел у космосі належать: рентгенівські подвійні зорі, пульсари, залишки наднових, еліптичні галактики, скупчення галактик, а також активні ядра галактик.

 

Гамма-астрономія

 

Астрономічні гамма-промені є  дослідження астрономічних об'єктів  з найкоротшою довжиною хвиль  електромагнітного спектра. Гамма-промені можуть спостерігатися безпосередньо з таких супутників, як Комптон гамма-обсерваторія або спеціалізовані телескопи, які називаються атмосферні телескопи Черенкова. Ці телескопи фактично не виявляють гамма-промені безпосередньо, а виявляють спалахи видимого світла, що утворюється під час поглинання гамма-променів атмосферою Землі, внаслідок різноманітних фізичних процесів, що відбуваються із зарядженими частинками, які виникають під час поглинання, на кшталт ефекта Комптона або черенковського випромінювання.

 

Більшість джерел гамма-випромінювання є фактично джерелами гамма-сплесків , які випромінюють тільки гамма-промені  протягом короткого проміжку часу від  декількох мілісекунд до тисячі секунд, перш ніж розвіятися в просторі космосу. Тільки 10% від джерел гамма-випромінювання не є перехідними джерелами. До цих стійкий гамма-випромінювачів включають пульсари, нейтронні зірки і кандидати на чорні дірки в активних галактичних ядрах.

 

Астрометрія та небесна механіка

 

Один з найстаріших  підрозділів астрономії, який вимірює  положення небесних об'єктів. Ця галузь астрономії називається астрометрією. Історично точні знання про розташування Сонця, Місяця, планет і зір відіграють надзвичайно важливу роль у навігації.

 

Ретельні вимірювання розташування планет призвели до глибокого розуміння гравітаційних збурень, що дало змогу з високою точністю визначати їхнє розташування у минулому та передбачати на майбутнє. Ця галузь відома як небесна механіка. Зараз відстеження навколоземних об'єктів дає змогу прогнозування зближення з ними, а також можливі зіткнення різних об'єктів із Землею.

 

Вимірювання зоряних  паралаксів найближчих зір є фундаментом  для визначення відстаней у далекому космосі, що застосовується для виміру масштабів Всесвіту. Ці вимірювання забезпечили основу для визначення властивостей віддаленіших зір, бо їхні властивості можуть бути зіставлені з ближчими. Вимірювання променевих швидкостей і власних рухів небесних тіл дає змогу показати кінематику цих систем у нашій галактиці. Астрометричні результати також можуть використовуватися для вимірювання розподілу темної матерії в галактиці.

 

2.Теоретична астрономія

 

Астрономи-теоретики  використовують широкий спектр інструментів, які включають аналітичні моделі і обрахунки чисельних моделювань. Кожен з методів має свої переваги. Аналітична модель процесу, як правило, краще дає зрозуміти суть того, чому це відбувається. Чисельні моделі можуть свідчити про наявність явищ і ефектів, яких, ймовірно, інакше не було б видно.

 

Теоретики в галузі астрономії прагнуть створювати теоретичні моделі і з'ясувати в дослідженнях наслідки цих моделювань. Це дає змогу спостерігачам шукати дані, які можуть спростувати модель або допомогає у виборі між кількома альтернативними або суперечливими моделями. Теоретики також експериментують у створенні або видозміні моделі з урахуванням нових даних. У разі невідповідності загальна тенденція полягає у спробі зробити мінімальними зміни в моделі й відкорегувати результат. У деяких випадках велика кількість суперечливих даних з часом може призвести до повної відмови від моделі.

 

Теми, які вивчають теоретичні астрономи: зоряна динаміка і еволюція галактик; великомасштабна структура  Всесвіту; походження космічних променів; загальна теорія відносності та фізична космологія, зокрема космології зірок і астрофізика. Астрофізичні відносності служать як інструмент для оцінювання властивостей великомасштабних структур, для яких гравітація відіграє значну роль у фізичних явищах і основою для досліджень чорних дір, астрофізики та вивчення гравітаційних хвиль.

 

3.Що вивчає  астрономія

 

Астрономія — наука, що вивчає рух, будову, походження і  розвиток небесних тіл і їх систем. Нагромаджені нею знання застосовуються для практичних потреб людства.

 

Астрономія є однією з найстародавніших наук, вона виникла на основі практичних потреб людини й розвивалася разом з ними. Елементарні астрономічні відомості вже тисячі років тому мали народи Вавілону, Єгипту, Китаю і застосовували їх для вимірювання часу та орієнтування за сторонами горизонту.

 

І в наш час астрономію використовують для визначення точного  часу й географічних координат (у  навігації, авіації, космонавтиці, геодезії, картографії). Астрономія допомагає  досліджувати й освоювати космічний  простір, розвивати космонавтику й  вивчати нашу планету з космосу. Однак цим далеко не вичерпуються завдання, які вона розв'язує.

 

Наша Земля — частина  Всесвіту. Місяць і Сонце спричиняють  на ній припливи і відпливи. Сонячне  випромінювання та його зміни впливають  на процеси в земній атмосфері й на життєдіяльність організмів. Механізми впливу різних космічних тіл на Землю також вивчає астрономія.

 

Курс астрономії завершує фізико-математичну і природничо-наукову  освіту, яку ви здобуваєте в школі.

 

Сучасна астрономія тісно  пов'язана з математикою і фізикою, біологією і хімією, географією, геологією і космонавтикою. Використовуючи досягнення інших наук, вона в свою чергу збагачує їх, стимулює розвиток, висуваючи перед ними все нові завдання.

 

Вивчаючи астрономію, слід звертати увагу на те, які відомості є достовірними фактами, а які — науковими припущеннями, що з часом можуть змінитися.

 

Астрономія вивчає в  космосі речовину в таких станах і масштабах, які не можна створити в лабораторіях, і цим розширює фізичну картину світу, наші уявлення про матерію. Усе це важливо для розвитку діалектико-матеріалістичного уявлення про природу.

 

Наперед визначаючи настання затемнень Сонця і Місяця, появу  комет, показуючи можливість природничо-наукового  пояснення походження й еволюції Землі та інших небесних тіл, астрономія підтверджує, що межі людському пізнанню немає.

 

У минулому столітті один з філософів-ідеалістів, доводячи обмеженість  людського пізнання, твердив, що, хоч  люди й зуміли виміряти відстані до деяких світил, вони ніколи не зможуть  визначити хімічний склад зір. Проте незабаром було відкрито спектральний аналіз, і астрономи не тільки встановили хімічний склад атмосфер зір, а й визначили їх температуру.

 

Неспроможними виявилися  й багато інших спроб установити межі людського пізнання. Так, учені  спочатку теоретично оцінили температуру місячної поверхні, потім виміряли її із Землі за допомогою термоелемента і радіометодів, згодом ці дані були підтверджені приладами автоматичних станцій, що їх створили і послали на Місяць люди.

 

4.Масштаби  Всесвіту

 

 

Ви вже знаєте, що природний супутник Землі — Місяць — є найближчим до нас небесним тілом, що наша планета разом з іншими великими і малими планетами входить до складу Сонячної системи, що всі планети обертаються навколо Сонця. У свою чергу Сонце, як і всі видимі на небі зорі, входить до складу нашої зоряної системи — Галактики. Розміри Галактики настільки великі, що навіть світло, поширюючись зі швидкістю 300 000 км/с, проходить відстань від одного її краю до іншого за сто тисяч років. Таких галактик у Всесвіті безліч, але вони дуже далеко, і ми неозброєним оком можемо бачити лише одну з них — туманність Андромеди.