Випромінювання небесних тіл. Методи астрономічних досліджень.�

Є все таки в цьому житті одна-єдина гідна людини справа - дізнаватися правду про світ і про своє місце в цьому світі. 

Н. Копернік.

Способи , якими люди пізнають істину небесних явищ, здаються мені майже настільки дивовижними , як і самі ці явища. 

Й. Кеплер.

План.

1. Особливості астрономічних спостережень.

2. Випромінювання небесних тіл.

3. Закони випромінювання чорного тіла.

4. Визначення температури космічних тіл.

5. Що вивчає астрофізика.

6. Астрономічні спостереження

неозброєним оком.

7. Роздільна здатність ока.

​

Особливості астрономічних спостережень.

Астрономія ґрунтується на спостереженнях, що проводяться з Землі.

З 60 – х років 20 ст також із космосу з автоматичних і пілотованих станцій.

​

Три особливості астрономічних спостережень:

1. Пасивні спостереження відносно об’єктів, що вивчаються;

Лише з використанням космічних апаратів дало можливість проводити

дослідження на поверхні інших космічних тіл. Час проходження космічних

явищ дуже довгий.

​

2. Відносність рухів. Спостерігач на Землі, Земля в русі, вигляд неба змінюється, не всі зорі видно для спостерігача на північній півкулі;

​

• Дуже велика віддаленість об’єктів, що вивчаються, ні на око, ні в телескоп не

можливо, який об’єкт далі. Всі вони здаються однаково віддалені. Тому

відстань до небесних об’єктів вимірюють за допомогою: - горизонтального

паралакса (в Сонячній системі);

Або за допомогою метода радіолокації;

Сучасна астрономія - всехвильова

Видиме випромінювання

це вид електромагнітного випромінювання,

яке сприймає око людини.

Вимірювання температури космічних тіл

Для розрахунків інтенсивності випромінювання вводиться поняття чорного тіла, яке може ідеально поглинати

і випромінювати електромагнітні коливання

в діапазоні всіх довжин хвиль.

Чорне тіло поглинає всю енергію, яка падає на його поверхню, і всю енергію перевипромінює в навколишній простір, але в іншій частині спектра.

Спектр випромінювання зорі з температурою

T = 5800 К. Западини на графіку відповідають темним лініям поглинання, які утворюють окремі хімічні елементи.

Визначення температури космічних тіл.

Сині зорі Жовті зорі Червоні зорі

T = 12000 К T = 5800 К T = 3000 К

λ_max ≈ 250 нм λ_max ≈ 500 нм λ_max ≈ 1000 нм 

Колір зір визначає температуру поверхні :

сині зорі мають температуру 12 000  K, червоні 3000  K.

При збільшенні температури на поверхні зорі зменшується довжина хвилі l max, яка відповідає максимуму енергії випромінювання.

За температури T = 300 K чорне тіло випромінює енергію переважно в інфрачервоній частині спектра, яка не сприймається неозброєним оком. За низьких температур таке тіло у стані термодинамічної рівноваги має справді чорний колір.

Колір зорі залежить від температури її верхніх шарів.

Якщо зоря досить холодна, вона світитиме червоним світлом. Фіолетові зорі мають високу температуру.

3000 градусів на поверхні— червона зоря,

4000 градусів — жовтогаряча,

6000 градусів— жовта,

10 000 градусів— біла,

12 000 градусів— зелена,

20 000 градусів і більше — блакитна.

Астрофізика вивчає будову космічних тіл, фізичні умови на поверхні та всередині тіла, хімічний склад, джерела енргії та інше.

Астрономи можуть спостерігати за процесами, які відбувалися мільярди років тому.

За допомогою автоматичних міжпланетних станцій астрономи проводять фізичні експерименти як на поверхні інших космічних тіл, так

і в міжпланетному просторі.

​

Що вивчає астрофізика?

Спостереження за космосом здійснюється

у спеціальних астрономічних обсерваторіях.

Що вивчає астрофізика?

Методи і засоби

астрономічних досліджень:

- автоматичні міжпланетні станції (АМС);

- астрономічні обсерваторії;

- різноманітні телескопи;

- штучні супутники Землі;

- керовані космічні апарати;

​

Телескопи дозволяють побачити далекі небесні світила або зареєструвати їх за допомогою інших приймачів електромагнітного випромінювання – фотоапарата, відеокамери.

Телескопи

лінзовий телескоп (рефрактор)

дзеркальний

телескоп

(рефлектор)

дзеркально-лінзові телескопи

Найбільший оптичний телескоп

Великий Канарський телескоп (обсерваторія Ла Палма)– діаметр дзеркала 10,4 м, воно складається з 36 склокерамічних шестикутників

Радіотелескопи

Телескопи можуть

сприйняти радіохвилі

до 30 м, більшу

довжину хвилі гасить

атмосфера

Інфрачервоні телескопи

Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба – інфрачервона обсерваторія

нового покоління

Рентгенівські телескопи

​

​

​

​

​

​

​

Було встановлено,

що весь Всесвіт

світиться в рентгенівських променях,

свічення йде від міжгалактичного газу

Нейтринні телескопи

Нейтринний телескоп

“Аманда”

знаходиться на Південному полюсі,

складається з 677 фотоприймачів

Гамма-телескопи

Гамма-телескопи переважно устанавлюються на супутниках в космосі. Але телескоп HESS розташований в Намібії, він реєструє не самі гамма-кванти, а тормозне випромінення у вигляді спалахів світла

Ультрафіолетові телескопи

Перші ультрафіолетові телескопи

зявилися в 1968 році ,

їх використовують переважно

для спостережень

за зірками та галактиками

З 1990 року на орбіті штучного супутника Землі перебував космічний телескоп �ім. Е.Габбла. Діаметр його дзеркала ― 2,4 м.�

Космічна обсерваторія “Чандра”, запущена у 1999 р. - для дослідження Всесвіту у рентгенівсьому діапазоні

Космічний телескоп «Гершель» (англ. Herschel Space Observatory) — астрономічний супутник для дослідження Всесвіту в інфрачервоному діапазоні. Запуск відбувся 14 травня �2009 року.�"Гершель" є найбільшим телескопом, запущений за межі Землі. Діаметр його головного дзеркала — однієї з найважливіших компонентів оптичної системи — складає 3,5 метра.

Астрономічні обсерваторії

Кримська астрофізична обсерваторія

• Отже, методи і засоби астрономічних досліджень поділяють на:
• світлосприймальна, збираюча і аналізуюча техніка;
• закони і методи теоретичної фізики;
• різноманітний математичний апарат.

​

  Астрономічні спостереження неозброєним оком

Астрономічні спостереження неозброєним оком – найперший і найдавнішій метод астрономічних спостережень. Ним користувалися до того, як Галілей винайшов свій перший телескоп у 1609 р. Але спостереження неозброєним оком обмежуються його оптичними характеристиками. Оптичні характеристики ока визначаються роздільною здатністю і чутливістю.

Роздільна здатність ока, або гострота зору – це спроможність розрізняти об’єкти певних кутових розмірів (у людини α ≥ 1″).

α для Сонця і Місяця 30′.

З Плутона і Нептуна диск Сонця має вигляд яскравої зорі.

Чутливість ока визначається порогом сприйняття квантів світла. Найбільша чутливість ока у жовто–зеленій частині спектра, і ми можемо реагувати на

7–10 квантів за 0,2 – 0,3 с.

​

Гострота зору, або роздільна здатність – це спроможність розрізняти об’єкти певних кутових розмірів. ��Ми можемо бачити окремо дві зорі, якщо кут між ними α≥1′, а якщо α<1′, то ці зорі зливаються в одне світило, �і розрізнити їх неможливо. ��Роздільна здатність ока людини не перевищує �1′ (одна мінута дуги). �

Спостереження неозброєним оком

Ми розрізняємо диски Місяця та Сонця, бо кут, під яким видно діаметр цих світил (кутовий діаметр), дорівнює близько 30′, �у той час як кутові діаметри планет та зір менші за 1′, тому ці світила неозброєним оком видно як яскраві точки.

Спостереження неозброєним оком

Чутливість ока визначається порогом сприйняття окремих квантів світла. �В астрономії чутливість ока можна визначити за допомогою так званих видимих зоряних величин, які характеризують яскравість небесних світил.

Спостереження неозброєним оком

Туманність Андромеди розташована на відстані 2 млн св. р. – це найдальша галактика, яку видно неозброєним оком

Висновки

Астрономія з оптичної науки перетворилась

у всехвильову, бо основним джерелом інформації про Всесвіт є електромагнітні хвилі та елементарні частинки, які випромінюють космічні тіла, а також гравітаційні

та електромагнітні поля, за допомогою яких ці тіла між собою взаємодіють.

Сучасні телескопи дають можливість отримувати інформацію про далекі світи.

Дякую за увагу!

​