Астрономия в картинках

1. Астрономия в картинках. Кратко о сказанном

2.

Какие созвездия Вы
можете здесь наблюдать?

3.

Внимательно посмотрите
на созвездие Большой
Медведицы. Вы видите, что
оно несравненно больше,
чем всем известный Ковш,
не так ли?

4.

• На самом деле Ковш Большой
Медведицы – это лишь астеризм
– легкая для запоминания
группа звезд, помогающая
искать созвездие.
• Астеризмом также является,
например, пояс Ориона, W
Кассиопеи и хвост скорпиона.
• Кроме того, созвездие – это не
просто картинка, а отдельный
участок неба, которому
принадлежит бесчисленное
множество звезд. Всего
созвездий 88, однако участков –
89, так как созвездие Змеи
делится на хвост змеи и ее
голову.
• С 17 века звезды по яркости
стали обозначать буквами
греческого алфавита, а
некоторым дали и имя. Без
ошибок не обошлось. Например,
α БМ (Дубхе) тусклее, чем ее ζ
(Мицар).
Интересно: у медведей хвоста нет, а у БМ есть!

5.

Аристотель
Птолемей
Коперник
Аристарх
Самосский
Цвикки
Пифагор
Сесилия Пейн
Острайкер
Пиблс
Джордано Бруно
Галилео Галилей
Исаак Ньютон
Эдвин Хаббл
Наблюдение – это главный метод астрономии. Действительно, вся астрономия держится на плечах наблюдателей.

6.

• Аристотель (4 в. до н.э.) развил представление о
геоцентрической системе мира.
• Аристарх Самосский (3 в. до н.э.) был одним из первых,
кто задумался о гелиоцентрической системе мира.
• Птолемей (2 в. н.э.) математически развил
геоцентрическую систему. Именно ему принадлежит
идея о том, что планеты движутся по малому кругу –
эпициклу, который в свою очередь движется по
большому кругу – дифференту – вокруг Земли.
• Николай Коперник (15-16 век) дал новое дыхание
учению о гелиоцентризме.
• Джордано Бруно (16 век) утверждал, что во Вселенной
существует множество миров, и что Солнце – лишь
рядовая звезда. Печально известен тем, что был сожжен
на костре инквизиции.
• Галилео Галилей (16-17 век) создал телескоп, с помощью
которого открыл спутники Юпитера.
• Эдвин Хаббл (20 век) доказал расширение Вселенной.
• Сесилия Пейн определила химический состав звезд и их
температуру.
• Цвикки открыл несоответствие между реальной массой
галактики и подсчитанной им величиной, складываемой
из масс имеющихся в галактике звезд.
• Джереми Острайкер и Джеймс Пиблс, опираясь на
исследование Цвикки, пришли к выводу о существовании
у галактик корон темного вещества, содержащих более
90% массы галактики.

7. Звездная величина

• Причина, по которой мы не можем наблюдать большинство
доступных человеческому глазу звезд (их приблизительно
6000), - плохое зрение или засветка местности – загрязнение
ночного неба искусственным светом. Проверить остроту
своего зрения Вы можете на второй звезде Ковша БМ –
Мицар, образующей двойную систему вместе с другой,
менее заметной звездой – Алькор (с араб. «забытая»). Если
Вы видите обе звезды, то смогли бы стать римским
лучником или личным стражем фараона Древнего Египта.
• Все видимые звезды распределил по группам еще Гиппарх
во II в. до н.э. Самые яркие он отнес к первой звездной
величине (1m), а самые тусклые – к шестой (6m). Астрономы и
сегодня пользуются модернизированными звездными
величинами. Например, самая яркая звезда на ночном небе
– Сириус – имеет m = -1,46m. Бетельгейзе в созвездии
Ориона m = +0,5m. Луна m = -12,5m, а Солнце m = -26,5m. В
пределах города мы можем видеть звезды до 4m, в сельской
местности – до 5m, а предел, доступный человеческому глазу
– до 6m.
звездные величины

8. Небесная сфера

Все звезды можно спроецировать на небесную
сферу - шар очень большого радиуса, в центре
которого находится Земля. Этот шар вращается
около воображаемой оси, называемой осью мира,
проходящей через Землю и ее полюсы.
Наблюдателю с Земли кажется, что это не он
движется относительно звезд, а звезды,
спроецированные на небесную сферу, вращаются
вокруг неподвижной планеты. Вследствие этого
можно заметить, что все звезды на сфере
описывают концентрические круги вокруг
некоторых точек. В северном полушарии эта точка
отстает от Полярной звезды менее чем на 1 градус
дуги и называется Северным полюсом мира. В
южном - лежит рядом с созвездием Октанта и
называется Южным полюсом мира.

9.

Северное полушарие на правой картинке. Звезда, которая находится почти в центре кругов, - Полярная. Затвор камеры был открыт чуть
На
какой
полушарие?
Сколько
открытвращения
затвор камеры
назвезды
левойописывают
картинке?полный круг за сутки.
меньше
12картинке
часов. Так северное
как вращение
небесной сферы
естьбыл
следствие
Земли, то

10. Телескопы

• Все телескопы – это приемники частиц
или волн. Существуют гаммателескопы, радиотелескопы,
оптические телескопы или, например,
нейтринные телескопы.
• Принимаемые телескопом волны
отображены в шкале
электромагнитных волн. Самая
короткая длина волны у гаммаизлучения, тогда как самая длинна – у
радиоизлучения. Из-за особенностей
земной атмосферы наземным
наблюдениям доступны лишь
диапазоны радио-, видимого
излучения, а также незначительная
часть ультрафиолетового и
инфракрасного.

11.

Наша Галактика в гамма-, рентгеновском, видимом и ближнем ИК диапазоне

12.

Нейтринные телескопы не имеют никаких отражающих поверхностей и устанавливаются
глубоко под землей, чтобы избежать помех.

13. В ультрафиолетовом диапазоне видны полярные сияния Юпитера

14. Каждому телескопу, как приемнику электромагнитного излучения, необходим объектив, собирающий излучение, и некоторое устройство,

регистрирующее и анализирующее пришедшее излучение.
У оптических телескопов объективом является линза или зеркало, а регистрирующим устройством – человеческий
глаз. В зависимости от типа объектива выделяют телескопы рефракторы (линзовые) и рефлекторы (зеркальные).
Принцип работы оптического телескопа: объектив телескопа собирает параллельные лучи света, приходящие от
далеких источников, в точку и создает резкую картинку в фокальной плоскости, которую можно рассматривать
через окуляр. Резкость картинки характеризуется угловым разрешением телескопа и зависит от диаметра его
объектива. Чем больше объектив, тем больше света он сможет собрать.

15.

Угловое разрешение
• От углового разрешения
зависит, насколько
мелкие детали можно
рассмотреть телескоп.

16. Самый большой в мире телескоп-рефрактор был построен в конце 19 века в Йеркской обсерватории в Чикаго. Диаметр его объектива

Йеркская
обсерватория
Кек I и Кек II
Самый большой в мире телескоп-рефрактор был построен в конце 19 века в Йеркской обсерватории в Чикаго. Диаметр его объектива
составляет приблизительно 1 м. Из-за того, что большие линзы подвержены деформации под действием собственного веса, с начала
20 века начали делать только телескопы-рефлекторы.
Сегодня среди самых больших рефлекторов выделяют Кек I и Кек II на Гавайских островах и телескоп обсерватории Мак-Дональд в
США – их зеркальные объективы имеют диаметр около 10 м и состоят из нескольких десятков шестиугольных фрагментов.
Самый крупный телескоп в России БТА – Большой Телескоп Азимутальный – имеет диаметр только 6 м и расположен в горах Кавказа.
К 2025 году в мире планируется завершение строительства Большого Магелланового Телескопа (диаметр – 24,5 м) и Чрезвычайно
Большого Телескопа (диаметр почти 40 м) в Чили. Согласно оценкам ЧБТ должен получать более качественное изображение, чем
космический телескоп Хаббл.

17.

Космический телескоп
Хаббл имеет диаметр
объектива всего 2,4 м.
Высокое качество
получаемых им
изображений объясняется
отсутствием
атмосферы,
преломляющей световые
лучи

18. Радиотелескопы

• Объектив радиотелескопов
замещается антеннами, которые
усиливают сигнал и передают его на
компьютер.
• В отличие от обычных антенн
антенна радиотелескопа обладает
большой направленностью,
благодаря чему способна выделить
радиоизлучение отдельного участка
неба.
• Один из самых больших телескопов
в мире – РАТАН-600 – принадлежит
России. Его диаметр составляет 600
м, а антенны представлены
разложенными по кругу
металлическими щитами.

19.

• Уже было сказано, что чем
больше диаметр объектива
телескопа, тем более
качественное изображение он
может дать. Для
радиотелескопов это условие
представлено максимальным
расстоянием между его
антеннами.
• Оно достигается в том случае,
если одна из антенн находится в
космосе. Такой радиотелескоп
был создан в России в 2010 году
и носит название Радиоастрон.
Такой телескоп способен
увидеть волос с расстояния 1000
км.

20.

Всемирно известное
изображение черной дыры
было получено через
обработку радиоизлучения

21. Когда-то земная атмосфера была схожа с венерианской и почти полностью состояла из углекислого газа, имеющего вулканическое

Венера без атмосферы и
с атмосферой
Когда-то земная атмосфера была схожа с
венерианской и почти полностью состояла из
углекислого газа, имеющего вулканическое
происхождение. В отличие от Земли на Венере и
сегодня не перестают действовать вулканы - и лава
разливается по ее поверхности.
Венера окутана плотным слоем облаков, за которым
невозможно рассмотреть ее поверхность в видимом
излучении. Это же является причиной сильно выраженного
парникового эффекта, из-за которого венерианская
температура достигает 467 градусов. Иногда на Венере идут
кислотные дожди, так как в ее облаках содержится серная
кислота; периодически бьют молнии, и в верхних слоях дуют
сильные ветра, достигающие скорости 400 км/ч.

22. Спектр

• Если пропустить свет через стеклянную призму,
то можно увидеть, что направление световых
лучей изменится. Угол отклонения волны тем
больше, чем длиннее волна. Полоса, вдоль
которой меняется цвет, называется спектром.
Пример естественного спектра – радуга после
дождя.
• Спектрограф – это оптический прибор, который
заменяет призму и служит для разложения
волны на спектр. Изучение спектра источника
называется спектральным анализом.
• Существует три разновидности спектра:
линейчатый спектр испускания, непрерывный
спектр и линейчатый спектр поглощения.

23.

• Непрерывный спектр характерен
для непрозрачных тел, например,
планет или лампы накаливания. В
этом спектре излучение есть на
всех длинах волн
рассматриваемого участка
спектра.
• Линейчатый спектр испускания
характерен для разреженного
газа, например, светящихся
облаков газа в межзвездном
пространстве. В этом спектре
преобладает излучения отдельных
длин волн.
• Линейчатый спектр поглощения
имеют, например, звезды. В этом
спектре поглощаются отдельные
длины волн, вследствие чего на
непрерывном спектре видны
темные линии. Это происходит,
если излучение горячего
непрозрачного тела проходит
через холодный газ.

24. Эффект Доплера

• Волна, излучаемая движущимся относительно
неподвижного наблюдателя источником, кажется ему
длиннее или короче в зависимости от направления
движения источника. Если источник удаляется, то длина
волны возрастает, иначе – уменьшается. Это называется
эффектом Доплера.
• Вы не раз были свидетелями доплеровского эффекта в
акустике. Так, например, сигнал быстро приближающегося
поезда звучит выше, а удаляющегося – ниже.
• Изменение длины волны сказывается и на положении
спектральных линий. В случае приближения источника они
смещаются в синюю сторону, а удаления – в красную.
• Благодаря доплеровскому смещению спектральных линий
удалось узнать, что через 4 миллиарда лет наша Галактика,
возможно, столкнется с Туманностью Андромеды –
ближайшей на сегодняшний день к нам галактикой,
располагающейся на расстоянии 2,5 миллионов световых
лет от Земли. Однако это не является поводом для волнения
– расстояния между звездами в галактиках настолько
большие, что они просто пролетят мимо друг друга, не
сталкиваясь, но влияя друг на друга своей гравитацией,
вследствие чего наблюдателя с Земли будет ждать
незабываемое световое шоу.
Так будет выглядеть наше небо через несколько миллиардов лет,
когда Туманность Андромеды приблизится к Млечному Пути

25.

• Помимо звезд и галактик на небесной
сфере можно наблюдать странно
движущиеся, петляющие тела. Древние
греки называли их блуждающими
звездами, или планетами. Всего так
называемых классических планет в СС 8:
Меркурий, Венера, Земля, Марс,
Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

26.

• Небезызвестный Плутон с 2006 года относят к карликовым планетам. Оказалось, что он
меньше даже Луны. Также к карликовым планетам относят Эриду, Макемаке, Хаумеа и
Цереру.

27. Движение планет

• Петлеобразное движение планет объясняется
сопоставлением их орбитальных скоростей со скоростью
Земли. Когда верхняя планета находится в соединении,
скорости Земли и планеты сонаправлены, и земному
наблюдателю кажется, что планета движется в сторону
своего действительного движения. Когда верхняя планета
проходит противостояние, то ее и земная скорости
направлены в противоположные стороны, и, так как
линейная скорость Земли больше, наблюдателю кажется,
что планета движется в обратную сторону.
• Для нижних планет все наоборот, так как чем ближе
планета к Солнцу, тем быстрее ее орбитальное
движение.

28. О солнечной системе

• Все планеты Солнечной системы движутся в том же
направлении, в каком Солнце вращается вокруг своей
оси. Это объясняется тем, что планеты формировались из
одного протопланетного диска, который, в свою очередь,
возник из сжатого протозвездного облака, закрученного
благодаря закону сохранения момента импульса.
• Планеты по массе и размерам делятся на две группы:
планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля,
Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).
Существенные различия между планетами этих двух групп
вызваны разной степенью нагрева вещества во
внутренней и внешней части протопланетного диска.

29. Белые карлики

• Белые карлики являются конечной
стадией эволюции большинства звезд.
Ближайший к нам белый карлик – Сириус
В – является частью двойной звездной
системы вместе с Сириусом. Радиус
Сириуса В примерно в 50 раз меньше
радиуса Солнца, тогда как их массы
сравнимы. Вернитесь к слайду с
картинкой Солнечной системы в
масштабе. Сириус B примерно в 1,5 раза
меньше Урана.
• Большая плотность белых карликов
позволила доказать общую теорию
относительности, согласно которой
мощное гравитационное поле замедляет
течение времени. Если это так, то на
белом карлике должен увеличиваться
период колебаний электромагнитных
волн, что и было найдено благодаря
красному смещению спектра.

30. Нейтронные звезды

• Нейтронные звезды были случайно
открыты как источники коротких
радиоимпульсов, интервалы между
которыми были до странности
постоянными, сохраняясь месяцами.
Из-за этой особенности их назвали
пульсарами. Впоследствии были
найдены пульсары и в других
диапазонах спектра. Сегодня
известно, что пульсарами могут быть
только нейтронные звезды. В
отличие от других звезд их
излучение распространяется не
равномерно со всей поверхности, а
только в пределах узкого конуса, как
прожектор. Так как нейтронные
звезды имеют очень маленький
период вращения, то и испускаемый
ими луч быстро вращается в
пространстве.
Нейтронные звезды имеют еще большую плотность, чем
белые карлики. Их масса достигает трех солнечных при
диаметре всего в 30 км!

31. Желаю успехов в дальнейшем освоении космического пространства!

• Литература:
А.В. Засов, Э.В. Кононович:
«Астрономия»
Э.В. Кононович, В.И. Мороз: «Общий
курс астрономии»
И, конечно, Нил Тайсон!