какое значение имеют наблюдения в астрономии
Презентация по астрономии на тему «Роль наблюдений в астрономии»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Роль наблюдений в астрономии
Описание слайда:
Содержание:
Введение. 3
Наблюдательная астрономия. 4
Определение «Телескоп». 5
Телескоп – рефрактор. 6
Телескоп Кеплера. 7
Телескоп – рефлектор. 8
Телескоп Кассегрена. 9
Зеркально-линзовый (менисковый) телескоп. 10
Радиотелескопы. 11
Заключение. 12
Источники. 13
Описание слайда:
Описание слайда:
Наблюдательная астрономия
Поскольку астрономия, как наука не имеет возможности провести эксперимент, то основным источником информации являются сведения, которые исследователи получают при наблюдении.
В связи с этим в астрономии выделяют область, называемую наблюдательной астрономией.
Суть наблюдательной астрономии заключается в получении необходимой информации об объектах в космосе с помощью применения таких приборов как телескопы и иное оборудование.
Наблюдения в астрономии позволяют, в частности, отслеживать закономерности в свойствах тех или иных изучаемых объектов.
Описание слайда:
Определение «Телескоп»
Телескоп – основной прибор, который используется в астрономии для наблюдения небесных тел, приема и анализа приходящего от них излучения.
(tele – далеко, skopeo – смотреть.)
Назначение телескопа
1. Собрать больше света, идущего от слабого источника излучения.
2. Увеличить угол зрения, под которым рассматривают небесный объект.
Характеристики телескопа
Проницающая сила – чем больше проницающая сила телескопа, тем более слабые по светимости объекты он дает возможность увидеть.
Разрешающая способность телескопа – возможность различать мелкие детали на поверхности
небесного тела.
Обе характеристики телескопа зависят от диаметра его объектива.
W = F/f – увеличение телескопа
Описание слайда:
Телескоп – рефрактор (refracto – преломляю)-телескоп, объективом которого является линза.
Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения. Такая система все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах.
Телескоп Галилея
Описание слайда:
Телескоп Кеплера
Иоганн Кеплер в 1611 г. усовершенствовал телескоп, заменив рассеивающую линзу в окуляре собирающей. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. По сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера.
Описание слайда:
Телескоп – рефлектор (reflecto – отражаю)-телескоп, объективом которого является вогнутое зеркало.
Данную схему телескопов предложил Исаак Ньютон в 1667. Здесь плоское диагональное зеркало, расположенное вблизи фокуса, отклоняет пучок света за пределы трубы, где изображение рассматривается через окуляр или фотографируется.
Описание слайда:
Схема была предложена Лорентом Кассегреном в 1672 году. Это вариант двухзеркального объектива телескопа. Главное зеркало большего диаметра вогнутое отбрасывает лучи на вторичное выпуклое меньшего диаметра).
Система Кассегрена, была модифицированна советским оптиком Д. Д. Максутовым в систему Максутова-Кассегрена, ставшую настолько популярной, что является одной из самых распространённых систем в астрономии, особенно в любительской.
Крупнейший в Евразии телескоп БТА находится на территории России, в горах Северного Кавказа и имеет диаметр главного зеркала 6 м. Он работает с 1976 года.
Телескоп Кассегрена
Описание слайда:
Зеркально-линзовый (менисковый) телескоп – телескоп, в котором используется комбинация зеркал и линз.
Описание слайда:
Для приема космического радиоизлучения
предназначены радиотелескопы.
Радиотелескопы
Описание слайда:
Заключение
В астрономии очень многое строится именно на наблюдении, поэтому оно играет решающую
роль. Без наблюдения астрономия не смогла бы развиться, как наука. Самым важным
инструментом для этого является телескоп. Телескопы бывают разных видов и конструкций, но
функции их схожие. Также используются фотометры (определяют интенсивность блеска звезды),
термоэлементы (для измерения температуры небесных тел), спектрографы (для изучения
электромагнитного спектра).
Описание слайда:
Источники
Наблюдательная астрономия [Электронный ресурс] http://ency.info/earth/lyubitelskaya-astronomiya/113-lyubitelskaya-astronomiya
Википедия [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/
Классы телескопов [Электронный ресурс] https://www.4glaza.ru/articles/telescopes_classes/
Виды телескопов [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Телескоп\
Особенности астрономических наблюдений [Электронный ресурс] https://studbooks.net/576068/prochie_distsipliny/astronomicheskie_nablyudeniya_teleskopy
Кессельман В.С. Вся астрономия в одной книге (книга для чтения по астрономии) [Электронный ресурс] / В.С. Кессельман. — Электрон. текстовые данные. — Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2017. — 452 c. — 978-5-4344-0435-8. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/69345.html
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Роль наблюдений в астрономии.
Астрономия изучает строение Вселенной, движение, физическую природу, происхождение и эволюцию небесных тел и образованных ими систем. Астрономия исследует также фундаментальные свойства окружающей нас Вселенной. Огромные пространственно-временные масштабы изучаемых объектов и явлений определяют отличительные особенности астрономии.
Сведения о том, что происходит за пределами Земли в космическом пространстве, ученые получают главным образом на основе приходящего от этих объектов света и других видов излучения. Наблюдения – основной источник информации в астрономии. Эта первая особенность астрономии отличает ее от других естественных наук (например, физики или химии), где значительную роль играют опыты, эксперименты. Возможности проведения экспериментов за пределами Земли появились лишь благодаря космонавтике. Но и в этих случаях речь идет о проведении экспериментальных исследований небольшого масштаба, таких, например, как изучение химического состава лунных или марсианских пород. Трудно представить себе эксперименты над планетой в целом, звездой или галактикой.
Вторая особенность объясняется значительной продолжительностью целого ряда изучаемых в астрономии явлений (от сотен до миллионов и миллиардов лет). Поэтому непосредственно наблюдать происходящие изменения невозможно. Когда изменения происходят особенно медленно, приходится проводить наблюдения многих родственных между собой объектов, например звезд. Основные сведения об эволюции звезд получены именно таким способом. Более подробно об этом будет рассказано далее.
Третья особенность астрономии обусловлена необходимостью указать положение небесных тел в пространстве (их координаты) и невозможностью различить, какое из них находится ближе, а какое дальше от нас. На первый взгляд все наблюдаемые светила кажутся нам одинаково далекими.
Как наука, астрономия основывается, прежде всего, на наблюдениях. В отличие от физиков астрономы лишены возможности ставить эксперименты. Практически всю информацию о небесных телах приносит нам электромагнитное излучение. Только в последние сорок лет отдельные миры стали изучать непосредственно: зондировать атмосферы планет, изучать лунный и марсианский грунт, изучать непосредственно атмосферу Титана.
Для точности наблюдений, нужны приборы.
Гномоны-обелиски царицы Хатшепсут в Карнаке, Египет.
2). Гиппарх (180-125г, Др. Греция) использовал астролябию, что позволило ему измерить параллакс Луны, в 129г до н.э., установить продолжительность года в 365,25сут, определить процессию и составить в 130г до н.э. звездный каталог на 1008 звезд и т.д.
Для возможных исследований и наблюдений в разных странах были созданы астрономические обсерватории. В нашей стране их порядка двух десятков: Главная Пулковская астрономическая обсерватория РАН (ГАО РАН), Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга (ГАИШ), Кавказская горная обсерватория (КГО ГАИШ) и пр.
Настоящее астрономическое исследование началось, когда в 1609 г. изобрели телескоп. Он стал основным прибором, который используется в астрономии для наблюдения небесных тел, приема и анализа приходящего от них излучения. Слово это происходит от двух греческих слов: tele – далеко и skopeo – смотрю.
Телескоп применяют, во-первых, для того, чтобы собрать как можно больше света, идущего от исследуемого объекта, а во-вторых, чтобы обеспечить возможность изучать его мелкие детали, недоступные невооруженному глазу. Чем более слабые объекты дает возможность увидеть телескоп, тем больше его проницающая сила. Возможность различать мелкие детали характеризует разрешающую способность телескопа. Обе эти характеристики телескопа зависят от диаметра его объектива.
Количество света, собираемого объективом, возрастает пропорционально его площади (квадрату диаметра). Диаметр зрачка человеческого глаза даже в полной темноте не превышает 8 мм. Объектив телескопа может превышать по диаметру зрачок глаза в десятки и сотни раз. Это позволяет с помощью телескопа обнаружить звезды и другие объекты, которые в 100 млн. раз слабее объектов, видимых невооруженным глазом.
Виды телескопов :
Оптические телескопы
c. Зеркально – линзовый.
Радиотелескопы
Если в качестве объектива телескопа используется линза, то он называется рефрактор(от латинского слова refracto – преломляю), а если вогнутое зеркало, – то рефлектор(reflecto – отражаю). В зеркально-линзовых телескопах используется комбинация зеркала и линз.
ü Телескоп – рефрактор использует преломление света. Лучи, которые идут от небесных светил собираются линзой или системой линз.
Первым телескопом был телескоп-рефрактор с одиночной линзой в качестве объектива. «Зрительная труба» сделана в Голландии [Х. Липперсгей]. По приблизительному описанию ее изготовил в 1609г. Галилео Галилей и впервые направил в ноябре 1609г. на небо, а в январе 1610г. открыл 4 спутника Юпитера.
ü Телескоп – рефлектор использует отражение света. В них используют вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи.
В 1667г. первый зеркальный телескоп изобрел И. Ньютон (1643-1727, Англия) диаметр зеркала 2,5см при 41 х увеличении. Здесь плоское диагональное зеркало, расположенное вблизи фокуса, отклоняет пучок света за пределы трубы, где изображение рассматривается через окуляр или фотографируется. Главное зеркало параболическое, но если относительное отверстие не слишком большое, оно может быть и сферическим. В те времена зеркала делались из сплавов металла, быстро тускнели.
Основным элементом рефлектора является зеркало – отражающая поверхность сферической, параболической или гиперболической формы. Обычно оно делается из стеклянной или кварцевой заготовки круглой формы и затем покрывается отражающим покрытием (тонкий слой серебра или алюминия). Точность изготовления поверхности зеркала, т.е. максимально допустимые отклонения от заданной формы, зависит от длины волны света, на которой будет работать зеркало. Точность должна быть лучше, чем λ/8. К примеру, зеркало, работающее в видимом свете (длина волны λ = 0,5 микрона), должно быть изготовлено с точностью 0,06 мкм (0,00006 мм).
Обращенная к глазу наблюдателя оптическая система называется окуляром. В простейшем случае окуляр может состоять только из одной положительной линзы (в этом случае мы получим сильно искаженное хроматической аберрацией изображение).
ü Помимо рефракторов и рефлекторов в настоящее время используются различные типы зеркально-линзовых телескопов.
В 1946г. Джеймс Бэкер установил в камере Шмидта выпуклое вторичное зеркало и получил плоское поле. Несколько позже эта система была видоизменена и стала одной из самых совершенных систем: Шмидта-Кассегрена, которыя на поле диаметром 2 градуса дает дифракционное качество изображения.
В нынешних обсерваториях мы можем увидеть крупные оптические телескопы. Крупнейший в России телескоп-рефлектор, который имеет зеркало диаметром 6 м, сконструирован и построен Ленинградским оптико-механическим объединением. Он называется «Большой телескоп азимутальный» (сокращённо БТА).
Его огромное вогнутое зеркало, которое имеет массу около 40 т, отшлифовано с точностью до долей микрометра. Фокусное расстояние зеркала 24 м. Масса всей установки телескопа более 850 т, а высота 42 м. Управление телескопом осуществляется с помощью компьютера, который позволяет точно навести телескоп на изучаемый объект и длительное время удерживать его в поле зрения, плавно поворачивая телескоп вслед за вращением Земли. Телескоп входит в состав Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук и установлен на Северном Кавказе (близ станицы Зеленчукская в Карачаево-Черкесской Республике) на высоте 2100 м над уровнем моря.
В настоящее время появилась возможность использовать в наземных телескопах не монолитные зеркала, а зеркала, состоящие из отдельных фрагментов. Уже построены и работают два телескопа, каждый из которых имеет объектив диаметром 10 м, состоящий из 36 отдельных зеркал шестиугольной формы. Управляя этими зеркалами с помощью компьютера, можно всегда расположить их так, чтобы все они собирали свет от наблюдаемого объекта в едином фокусе. Предполагается создать телескоп с составным зеркалом диаметром 32 м, работающим по тому же принципу.
· создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);
· собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.
Современные телескопы часто используются для того, чтобы сфотографировать изображение, которое дает объектив. Именно так получены те фотографии Солнца, галактик и других объектов, которые вы увидите на страницах учебника, в популярных книгах и журналах, на сайтах в интернете.
Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся:
1. документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы, и долгое время сохранять полученную информацию;
2. моментальность – способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент;
3. панорамность – способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение;
4. интегральность – способность накапливать свет от слабых источников; детальность получаемого изображения.
С помощью телескопов производятся не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокочастотные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях небесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Кроме света, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (УФ, рентгеновское излучение и гамма лучи).
Изучение Вселенной началось и продолжается в течение нескольких тысячелетий, но вплоть до середины прошлого века исследования были исключительно в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Поэтому доступной областью излучения был диапазон от 400 до 700 нм. Первые астрономические научные наблюдения являлись астрометрическими, изучалось только расположение планет, звёзд и их видимое движение на небесной сфере.
Астрономические наблюдения проводятся во всем диапазоне электромагнитных волн.
Для приема и анализа оптического и других видов излучения в современной астрономии используется весь арсенал достижений физики и техники – фотоумножители, электронно-оптические преобразователи и др. В настоящее время наиболее чувствительными приемниками света являются приборы с зарядовой связью (ПЗС), позволяющие регистрировать отдельные кванты света. Они представляют собой сложную систему полупроводников (полупроводниковые матрицы), в которых используется внутренний фотоэффект. В этом и в других случаях полученные данные можно воспроизвести на дисплее компьютера или представить для обработки и анализа в цифровой форме.
Наблюдения в других спектральных диапазонах позволили сделать важные открытия. Сначала были изобретены радиотелескопы. Радиоизлучение из космоса достигает поверхности Земли без значительного поглощения. Для его приема построены самые крупные астрономические инструменты – радиотелескопы.
Радиотелескоп
Радиоастрономия получило развитие после войны. Наибольшие сейчас радиотелескопы это неподвижные РАТАН- 600, Россия (вступил в строй в 1967г в 40 км от оптического телескопа, состоит из 895 отдельных зеркал размером 2,1х7,4м и имеет замкнутое кольцо диаметром 588м), Аресибо (Пуэрто –Рико, 305м-забетонированная чаша потухшего вулкана, введен в 1963г). Из подвижных имеют два радиотелескопа 100м чашу.
Их металлические зеркала-антенны, которые достигают в диаметре нескольких десятков метров, отражают радиоволны и собирают их подобно оптическому телескопу-рефлектору. Для регистрации радиоизлучения используются особые чувствительные радиоприемники. Любой радиотелескоп по принципу своего действия похож на оптический: он собирает излучение и фокусирует его на детекторе, настроенном на выбранную длину волны, а затем преобразует этот сигнал, показывая условно раскрашенное изображение неба или объекта.
Так, радиоволны принесли информацию о наличии крупных молекул в холодных молекулярных облаках, об активных галактиках, о строении ядер галактик, в том числе и нашей Галактики, тогда как оптическое излучение от центра Галактики полностью задерживается космической пылью.
Чтобы существенно улучшить угловое разрешение, в радиоастрономии используют радиоинтерферометры. Простейший радиоинтерферометр состоит из двух радиотелескопов, разнесенных на расстояние, называемое базой интерферометра. Радиотелескопы, находящиеся в разных странах и даже на разных континентах, также могут соединяться в единую систему наблюдений. Такие системы получили название радиоинтерферометров со сверхдлинной базой (РСДБ). Такие системы дают максимально возможное угловое разрешение, в несколько тысяч раз лучше, чем у любого оптического телескопа.
Наша Земля надежно защищена атмосферой от проникающего жесткого электромагнитного излучения, от инфракрасного излучения. Так как атмосфера мешает прониканию лучей к земле cλ
Дата добавления: 2021-05-18 ; просмотров: 158 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Какое значение имеют наблюдения в астрономии?
Астрономия и ее методы имеют большое значение в жизни современного общества. Вопросы, связанные с измерением времени и обеспечением человечества знанием точного времени, решаются теперь специальными лабораториями — службами времени, организованными, как правило, при астрономических учреждениях.
Астрономические методы ориентировки наряду с другими по-прежнему широко применяются в мореплавании и в авиации, а в последние годы — и в космонавтике. Вычисление и составление календаря, который широко применяется в народном хозяйстве, также основаны на астрономических знаниях.
Составление географических и топографических карт, предвычисление наступлений морских приливов и отливов, определение силы тяжести в различных точках земной поверхности с целью обнаружения залежей полезных ископаемых — все это в своей основе имеет астрономические методы.
Исследования процессов, происходящих на различных небесных телах, позволяют астрономам изучать материю в таких ее состояниях, какие еще не достигнуты в земных лабораторных условиях. Поэтому астрономия, и в частности астрофизика, тесно связанная с физикой, химией, математикой, способствует развитию последних,
а они, как известно, являются основой всей современной техники. Достаточно сказать, что вопрос о роли внутриатомной энергии впервые был поставлен астрофизиками, а величайшее достижение современной техники — создание искусственных небесных тел (спутников, космических станций а кораблей) вообще было бы немыслимо без астрономических знаний.
Какое значение имеют наблюдения в астрономии
§ 1. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ
1. Что изучает астрономия. Астрономия — наука о Вселенной. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: астрон — звезда и номос — закон.
Небесные тела находятся в непрерывном движении, изменении, развитии. Планеты, звезды и галактики имеют свою историю, нередко исчисляемую миллиардами лет.
Астрономия — одна из самых увлекательных и прекрасных наук о природе — исследует не только настоящее, но и далекое прошлое окружающего нас мегамира, а также позволяет нарисовать научную картину будущего Вселенной.
Рис. 1. Ход лучей в телескопах-рефракторах. |
Рис. 2. Ход лучей в телескопах-рефлекторах. |
Рис. 3. Ход лучей в зеркально-линзовых телескопах. |
Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать не видимые невооруженным глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звезд.
Существует несколько типов оптических телескопов. В телескопах–рефракторах (рис. 1), где используется преломление света, лучи от небесных светил
собирает линза (или система линз). В телескопах-рефлекторах (рис.2) — вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи. В зеркально-линзовых телескопах (рис. 3) — комбинация зеркал и линз. Изображение в телескопе получается перевернутым.
Сведения о температуре, химическом составе, магнитных поляхнебесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы будете изучать в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии.