Предыдущая

Вверх

Следующая

---

2.1 Наблюдая Вселенную

Вселенная - это весь материальный мир; в более узком смысле под Вселенной понимается окружающий нас мегамир - мировое пространство, небесные тела, их системы, газ и пыль, электромагнитные поля, космические элементарные частицы.
Вселенную, рассматриваемую как единое целое, подчиняющуюся общим законам, называют космосом. Значение слова "космос" в греческом языке - "порядок, гармония, красота". Это слово родственно слову "косметика", смысл которого - "искусство украшать". Считают, что впервые Вселенную как гармоничную, упорядоченную систему назвал космосом древнегреческий ученый Пифагор.
Метагалактика - вся наблюдаемая область Вселенной. Ее границы по мере совершенствования астрономических инструментов расширяются, но существует принципиальный предел, обусловленный конечностью скорости света. В настоящее время диаметр Метагалактики 6000 Мпк.
Под условным названием "мегамир" понимают совокупность макроскопических тел и их систем астрономического масштаба. Макроскопические тела физические системы, состоящие из огромного количества частиц (атомов и молекул).
Движение по эллипсу - планеты, периодические кометы, астероиды, естественные и искусственные спутники планет. Окружность - частный случай эллипса, известны планеты и спутники, движущиеся по эллиптическим орбитам с очень малым эксцентриситетом, например Венера. По параболическим и гиперболическим орбитам могут двигаться кометы, приходящие из межзвездного пространства или изменившие свои орбиты под действием массивных космических тел.
По эллиптическим орбитам движутся Солнце и другие звезды вокруг центра Галактики.
Обычно такие тела обнаруживаются в особых точках в системе двух массивных тел, обращающихся вокруг общего центра масс,- точках Лагранжа.
У Сатурна на орбите Тефии движутся еще два спутника: Телесто и Калипсо, на орбите Дионы-1980 S6. Две группы малых планет находятся на орбите Юпитера. 10 астероидов ("греки") движутся впереди Юпитера по его орбите и 5 астероидов ("троянцы") - позади него.
Луна при наблюдении в телескоп с увеличением 500-1000 раз, метеороиды, искусственные спутники Земли.
В 1676 году датский астроном О.Ремер впервые определил скорость света из наблюдений за затмениями спутника Юпитера Ио. Положение спутников "запаздывает" на 16,7 минуты, когда наблюдатель вместе с Землей перемещается на противоположную от Юпитера сторону орбиты.
Явление аберрации света звезд, вызванное движением Земли по орбите вокруг Солнца, было также использовано в 1727 году английским астрономом Брадлеем для определения скорости света.
Все планеты Солнечной системы совершают как прямые, так и попятные движения. Петлеобразное движение планет является следствием сложения орбитальных движений Земли и планет.
Так движется комета на звездном небе при приближении или удалении ее от Земли. Петли образуются из-за орбитального движения Земли.
Малые космические тела - метеороиды могут быть видимы только во время их сгорания в земной атмосфере как явление метеора.
Низкие искусственные спутники Земли в течение ночи неоднократно входят в тень Земли, то есть наступает физическое затмение.
Прямое восхождение и склонение остаются постоянными у звезд и внегалактических объектов, если пренебречь влиянием прецессии и их собственным движением. Азимут и высота не изменяются у звезд, находящихся в полюсах мира.
На телах Солнечной системы, не имеющих атмосферы, на дневном небе можно одновременно видеть и Солнце, и звезды. Такое явление имеет место на Меркурии, Луне, большинстве спутников планет, астероидах. Причина этого заключается в отсутствии рассеяния солнечного света на молекулах атмосфер.
Лунные моря и Океан Бурь, которые легко видеть невооруженным глазом на диске нашего спутника,- последствия столкновений Луны с другими космическими телами, оставленными на ней 4 миллиарда лет назад.
Космические лучи - это потоки частиц, движущихся к Земле из космоса. Их состав: 90% - протоны, 7% - а-частицы, . 1% - электроны и более одного процента - ядра тяжелых элементов. В пространстве около Земли в одном кубическом сантиметре находится одна такая частица. Среди корпускул космических лучей встречаются частицы с громадной энергией -до 10 ГэВ. Космические лучи образуются на Солнце и других звездах, при взрывах Сверхновых, а также в центре Галактики.
В космических полетах космонавты видели световые точки, молнии даже тогда, когда их глаза были закрыты. Причина таких явлений - возбуждение сетчатки глаз космическими лучами.
Межгалактическое тепловое излучение с Т=2,7 К, называемое реликтовым, есть остывшее электромагнитное излучение эпохи Большого Взрыва. Плотность реликтового излучения примерно 500 фотонов в кубическом сантиметре.
Бесконечная амплитуда блеска в шкале звездных величин наблюдается у оптических пульсаров. Во время минимума блеска пульсар (нейтронная звезда) не виден с Земли вообще. Логарифм отношения освещенности в максимуме излучения к нулевому излучению дает бесконечность.
В спектре Марса обнаружено излучение, длина волны которого совпадает с длиной волны лазеров, работающих на двуокиси углерода. Предполагают, что атмосфера Марса работает как естественный лазер, получающий энергию накачки от Солнца.
Усиление излучения посредством вынужденного испускания фотонов действует в естественных лазерах - ярких космических радиоисточниках, излучающих в линиях OH, H₂O, SiO.
Да. Силовой характеристикой гравитационного поля является ускорение свободного падения g. Размерность и физический смысл g совпадает с размерностью и физическим смыслом напряженности гравитационного поля.
Если космическое тело однородно, то ускорение свободного падения уменьшается с глубиной; в центре тела g=0. Близкая к этому ситуация предполагается у планет земной группы. Если плотность увеличивается с глубиной, то ускорение свободного падения будет иметь максимум на какой-то глубине, в центре объекта опять g=0. Такая ситуация имеет место на Солнце. Максимальное значение ускорения для Солнца наблюдается на расстоянии 0,217 радиуса светила от центра.
Такая скорость называется второй космической. Она находится из соотношения, определяемого равенством кинетической и потенциальной энергий тела в поле тяготения космического тела. Вторая космическая скорость для Луны - 2,4 км/с, Земли - 11,2 км/с, Юпитера - 61 км/с, Солнца 620 км/с, белого карлика - 5200 км/с.
Расстояние, на котором спутник может быть разорван на части приливными со стороны планеты силами, называется пределом Роша. Например, для Сатурна предел Роша составляет 148000 км при диаметре планеты 120800 км.
Кометы относятся к малым телам Солнечной системы. Твердое ядро кометы имеет диаметр порядка 1-10 км. Однако газово-пылевая атмосфера, окружающая ядро, при приближении кометы к Солнцу образует голову, диаметр которой сравним с диаметром Солнца (1.4*10⁶ км). Длина хвоста кометы может доходить до одной астрономической единицы и даже больше.
При нарушении твердой коры нейтронной звезды происходит резкое изменение момента инерции, следствием чего являются скачки периодов вращения. Скачкообразные изменения угловой скорости Земли также объясняют изменением момента инерции из-за перемещения воздушных и снеговых масс по поверхности Земли.
В отличие от земных тел теплоемкость отрицательна у звезд. Если энергия звезды увеличивается, то звезда расширяется и при этом остывает. Остывание происходит за счет работы против сил тяготения.
Черные дыры имеют только три характеристики: массу, момент импульса и электрический заряд.
Нейтронные звезды в основном состоят из плотно упакованных нейтронов. В таком состоянии нейтронную звезду можно рассматривать как гигантское атомное ядро. Радиус таких звезд около 10 км. При определенных условиях нейтронную звезду можно наблюдать с Земли как пульсар. Космическое тело не может состоять из одних протонов, так как между ними тогда возникнут гигантские силы отталкивания и тело разрушится.
Самый близкий к Земле космический источник нейтрино - Солнце. Поток нейтрино от Солнца очень велик, в течение одной секунды человеческое тело пронизывает 10 нейтрино.
Кометы - космические тела, находящиеся в состоянии непрерывной дезинтеграции. Результатом распада комет являются метеорные потоки.
Такими свойствами обладают только черные дыры.
Железное ядро образуется в процессе эволюции у звезд с массой более 5 масс Солнца. Железное ядро предполагается у нашей планеты Земля.
Атмосферу имеют звезды, большинство планет, кометы, некоторые спутники планет.
Газопылевые хвосты появляются у комет при их приближении к Солнцу. Обнаружен также газовый хвост у Земли, направленный в сторону от Солнца. По расчетам, он простирается на расстояние около 650000 км. Вероятно, газовые хвосты есть и у других планет, имеющих атмосферы.
Метеорное тело, движущееся в земной атмосфере, нагревается, и на его поверхности начинается термоэлектронная эмиссия. В результате тело приобретает громадный положительный заряд, а такой же отрицательный заряд оказывается распределенным в длинном плазменном хвосте.
Такое явление возможно при пролете в атмосфере Земли крупного метеорита. Большой положительный заряд метеорита индуцирует на поверхности Земли такой же по модулю отрицательный заряд. При соответствующей напряженности электрического поля между метеоритом и Землей в воздухе может произойти искровой разряд.
Отдельные изолированные части искусственного спутника на орбите могут приобрести разный потенциал. При достаточно большой разности потенциалов между ними по поверхности спутника происходит электрический разряд, который отрицательно влияет на работу радиотехнической аппаратуры спутника.
Восемь химических элементов получили свое название от небесных тел: гелий от Гелиоса - Солнца, селен от Селены - Луны, теллур от Теллуса - Земли, уран, нептуний и плутоний от планет Уран, Нептун и Плутон, палладий и церий от крупнейших астероидов Паллада и Церера.
Содержание гелия (20,8%) в космических телах одинаково, так как определяется термоядерным синтезом в первые минуты Большого Взрыва. Образование тяжелых элементов происходило в результате локального синтеза в ходе эволюции конкретных звезд, поэтому содержание их различно в разных космических телах.
Человеческое тело на 65% состоит из кислорода, на 18% из углерода, в нем имеется азот, магний, фосфор и многие другие элементы. Всего в живых организмах установлено 70 химических элементов. Все химические элементы, более тяжелые, чем водород и гелий, включая железо, синтезировались при термоядерных реакциях в недрах звезд. Химические элементы, более тяжелые, чем железо, образовались во время вспышек сверхновых звезд.
По спектральным наблюдениям в космосе обнаружены молекулы формальдегида, цианацетилена, древесного спирта, муравьиной кислоты, уксусного альдегида, ацетонитрила и многих других соединений. Органические молекулы встречаются в плотных газово-пылевых облаках в межзвездной среде, где возможно столкновение между атомами и радикалами.
Возраст одного из образцов лунной породы, привезенного на Землю экспедицией "Аполлон-15", оценен в 4,15 миллиарда лет.
1) В районе сибирской реки Енисей на сопке Метеоритной установлен единственный в мире памятник метеориту - Палласову железу. Метеорит был найден русским ученым Палласом в конце XVIII века на территории современного Красноярского края.
2) Объект поклонения мусульман - Черный Камень (Аль-Хаджар), вмурованный в стену храма Кааба в Мекке, вероятно, является метеоритом.
В Солнечной системе известны спутники Солнца - планеты, спутники планет и даже обнаружены спутники у астероидов.
Двойные звезды состоят из главной звезды и звезды-спутника.
Предполагается существование планетных систем у других звезд.
Межпланетную пыль можно увидеть с Земли благодаря рассеянию света Солнца на частицах пыли. Наблюдается она в виде зодиакального света - слабого диффузного свечения, видимого после наступления темноты или перед рассветом.

---

Предыдущая

Вверх

Следующая

Публикации с ключевыми словами: задачи - астрономическое образование Публикации со словами: задачи - астрономическое образование
См. также: Открытый дистанционный методический семинар учителей астрономии и астропедагогов Журнал "Небосвод" за декабрь 2024 года Журнал для любителей астрономии "Небосвод" Журнал Небосвод "Астродистант" приглашает Журнал "Небосвод" за сентябрь 2024 года Журнал "Небосвод за август 2024 года Все публикации на ту же тему >>