Практическое применение астрономических исследований реферат

Обновлено: 05.07.2024

Урок №1. Предмет астрономии. Роль астрономии в развитии цивилизации. Особенности методов познания в астрономии. Практическое применение астрономических исследований.
Вселенная таит в себе множество тайн и загадок, но существует наука под названием астрономия, которая уже много лет изучает космос и пытается объяснить его происхождение. Что это за наука? Чем занимаются астрономы и что именно изучают?

Не следует путать этот термин с другим понятием – астрологией, которая занимается изучением воздействия небесных тел на Землю и человека.

Что такое астрономия?

Астрономией называют науку о Вселенной, определяющую расположение, структуру и образование небесных тел. В современное время она включает в себя несколько разделов:

– астрометрию, которая изучает расположение и движение космических объектов;

– небесную механику – определение массы и формы звезд, изучение законов их передвижения под воздействием сил тяготения;

– теоретическую астрономию, в рамках которой ученые разрабатывают аналитические и компьютерные модели небесных тел и явлений;

– астрофизику – изучение химических и физических свойств космических объектов.

Отдельные ветви науки направлены на изучение закономерностей пространственного расположения звезд и планет во Вселенной и рассмотрение эволюции небесных тел.

В XX веке в астрономии появился новый раздел под названием археоастрономия, направленный на изучение астрономической истории и выяснение познаний в области звезд в древние времена.

Что изучает астрономия?

Предметами астрономии являются Вселенная в целом и все находящиеся в ней объекты – звезды, планеты, астероиды, кометы, галактики, созвездия. Астрономы изучают межпланетные и межзвездные вещества, время, черные дыры, туманности и системы небесных координат.

Словом, под их пристальным вниманием находится всё, что связано с космосом и его развитием, в том числе астрономические инструменты, символы и обсерватории.

Когда появилась астрономия?

Астрономия – одна из самых древних наук на Земле. Точную дату ее появления назвать невозможно, но хорошо известно, что изучением звезд люди занимались как минимум с VI–IV тысячелетий до нашей эры.

До наших дней дошло множество астрономических таблиц, оставленных жрецами Вавилона, календари племен майя, Древнего Египта и Древнего Китая. Большой вклад в развитие астрономии и изучение небесных светил сделали древнегреческие ученые. Пифагор первым предположил, что наша планета имеет форму шара, а Аристарх Самосский первым сделал выводы о ее вращении вокруг Солнца.

Долгое время астрономия была связана с астрологией, но в эпоху Возрождения выделилась в отдельную науку. Благодаря появлению телескопов ученые сумели открыть галактику Млечный Путь, а в начале XX века поняли, что Вселенная состоит из множества галактических пространств.

Наибольшим достижением современности стало появление теории об эволюции Вселенной, согласно которой она расширяется с течением времени.

Что такое любительская астрономия?

Любительская астрономия – это хобби, при котором люди, не имеющие отношения к научным и исследовательским центрам, ведут наблюдение за космическими объектами. Надо сказать, что подобное развлечение вносит весомый вклад в общее развитие астрономии.

Любителями было сделано множество интересных и достаточно важных открытий. В частности, в 1877 году русский наблюдатель Евграф Быханов первым высказал современные взгляды на образование Солнечной системы, а в 2009 году австралиец Энтони Уэсли обнаружил следы падения космического тела (предположительно кометы) на планету Юпитер.

Астрономия - наука о строении, движении, происхождении и развитии небесных тел, их систем и всей Вселенной в целом.
Вселенная - максимально большая область пространства, включающая в себя все доступные для изучения небесные тела и их системы. Астрономия, как и все другие науки, возникла из практических потребностей человека:

- потребность счета времени, ведение календаря;

- ориентация на местности, находить дорогу по звездам, особенно мореплавателям;

- любознательность – разобраться в происходящих явлениях;

- забота о своей судьбе, породившая астрологию.

Древние славяне почти не изучали звёздное небо. Причины этого:

1) почти полгода небо на Руси закрыто облаками и туманами;

2) в летнее время ночи очень светлые;

3)славяне долгое время были изолированы от народов, накопивших богатый наблюдательный материал.

Славяне жили в основном в лесах и по берегам рек, которые давали массу вспомогательных ориентиров по сторонам горизонта: по растениям, по рельефу местности, по направлениям ветров (по сезонам) и т. д. Они иначе воспринимали мир, чем, например, жители южных широт с их открытым небом и пространством пустынь и степей или народы, населявшие морские берега, которые использовали знания звёздного неба в навигационных целях.

Наблюдения – основной источник знаний о небесных телах, процессах и явлениях происходящих во Вселенной.

Особенности астрономических наблюдений: 1) астрономические наблюдения в большинстве случаев пассивны по отношению к изучаемым объектам. Мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты (за исключением редких случаев), как это делают в физике, биологии, химии. Лишь использование космических аппаратов дало в этом отношении некоторые возможности.

2) Мы наблюдаем положение небесных тел и их движение с Земли, которая сама находится в движении. Поэтому вид неба для земного наблюдателя зависит не только от того, в каком месте Земли он находится, но и от того, в какое время суток и года он наблюдает. Например, когда у нас зимний день, в Южной Америке летняя ночь, и наоборот. Есть звезды, видимые лишь летом или зимой.

3) Все светила находятся от нас очень далеко, так далеко, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из них ближе, какое дальше. Все они кажутся нам одинаково далекими. Поэтому при наблюдениях обычно выполняют угловые измерения и уже по ним часто делают выводы о линейных расстояниях и размерах тел.

Наблюдения проводятся в специализированных учреждениях - обсерваториях, возникших еще на первом этапе развития астрономии до НЭ. Но настоящее астрономическое исследование началось с изобретением телескопа в 1609г. Телескоп – оптический прибор, увеличивающий угол зрения, под которым видны небесные тела и позволяющий собирать во много раз больше света, приходящего от светила, чем глаз наблюдателя. С помощью телескопов производят не только визуальные и фотографические наблюдения, но и фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Фотографические наблюдения (перед визуальными) имеет преимущества:

1. Документальность – способность фиксировать происходящее явление и процессы и долгое время сохранять полученную информацию.

2. Моментальность – способность регистрировать кратковременные события.

3. Панорамность – способность запечатлеть одновременно несколько объектов.

4. Интегральность – способность накапливать свет от слабых источников.

5. Детальность – способность рассматривать детали объекта на изображении.

Последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории: (т.е. развиваются внеатмосферные наблюдения).

Значение астрономии в народном хозяйстве:

- Ориентирование по звездам для определения сторон горизонта;

- Навигация (мореходство, авиация, космонавтика) - искусство прокладывать путь по звездам;

- Исследование Вселенной с целью понять прошлое и спрогнозировать будущее;

- Получение материалов, которые невозможно получение в земных условиях;

- Прогноз погоды и предсказание стихийных бедствий;

- Спасение терпящих бедствие судов;

- Исследования других планет для прогнозирования развития Земли.

Какие тела заполняют Вселенную

Вселенную наполняют различные небесные тела. Их еще называют космическими телами Вселенной.

Астероиды и кометы;
метеороиды;
звезды;
планеты;

Познакомимся поближе с небесными телами и определим их характеристики.

Астероиды – это глыбы из камня, которые образуют астероидный пояс. Он находится между орбитами Юпитера и Марса. Форма у астероидов неправильная, диаметр тел начинается от 30 метров и может достигать десятки километров. На данный момент ученые открыли более 97 853 768 этих малых космических тел Вселенной. Движение астероидов происходит по орбите вокруг Солнца.

Кометы – состоят из твердого ядра. Приближаясь к Солнцу, ядро начинает нагреваться и происходит испарение веществ, из которых оно состоит. В результате этого происходит образование газовой оболочки, а потом возникает хвост. По мере удаления от Солнца хвост и оболочка исчезают. Изредка кометы можно наблюдать невооруженным взглядом. Последней кометой, которая за последние 7 лет четко просматривалась на ночном небе, была C/2020 F3 NEOWISE. Это произошло в июле 2020 года. В основном же эти небесные тела ученые изучают с помощью телескопа.

Метеороиды – твердые небесные тела, размер которых больше атома, но меньше астероида. Они могут быть как первичными объектами, так и представлять собой фрагменты космических объектов, причем не только астероидов. Небесные тела, попавшие в атмосферу, называют метеорами. К ним относят осколки комет или астероидов. Часть метеороида, достигшая земной поверхности, принято называть метеоритом. Другими словами, метеорит – это любое тело космического происхождения, упавшее на поверхность другого небесного объекта. После падения метеориты оставляют след – кратер. На сегодняшний день крупнейший кратер Уилкса имеет диаметр 500 км. Кратер от метеорита

Планеты – достаточно большие шарообразные объекты, вращающиеся вокруг Солнца по определенной оси и не являющиеся спутником другого космического тела.

Работа содержит 1 файл

Со всех сторон нашу Землю окружает необъятный мир небесных тел.doc

Методы астрономических исследований крайне разнообразны. Одни из них применяются при определении положения космических тел на небесной сфере, другие — при изучении их движения, третьи — при исследованиях физических характеристик космических тел и т. д. Различными методами и, соответственно, разными инструментами ведутся наблюдения Солнца, туманностей, планет, метеоров, искусственных спутников Земли. В соответствии с этим астрономия подразделяется на ряд разделов.
Измерением небесных координат звезд, планет и других объектов занимается астрометрия. Небесная механика изучает законы движения небесных тел под действием сил всемирного тяготения. Астрофизика исследует физическое строение, химический состав небесных тел с помощью спектральных исследований, фотометрии и других физических методов. В зависимости от изучаемых объектов в астрономии различают гелиофизику, планетную, кометную, звездную, внегалактическую астрономию. В зависимости от диапазона излучения, в котором ведутся исследования, выделяют радиоастрономию, инфракрасную, оптическую, ультрафиолетовую, рентгеновскую астрономию и гамма-астрономию. Происхождение небесных объектов и их систем изучает космогония, а общими закономерностями Вселенной занимается космология. При астрономических исследованиях широко используются методы физики, химии, математики и других смежных наук. В свою очередь астрономия обогащает их результатами исследований вещества при таких физических условиях (температура, давление, магнитное поле), которые невозможно воссоздать в земных лабораториях.

В 1718 г. английский астроном Э. Галлей обнаружил собственные движения звезд. К тому времени уже стало ясно, что звезды — это чрезвычайно далекие, горячие тела, подобные Солнцу, и поэтому встал вопрос о возможном движении Солнца в пространстве, которое и было обнаружено английским астрономом В. Гершелем в 1783 г. Впоследствии была определена и скорость этого движения, которая по отношению к ближайшим звездам оказалась равной 20 км/с.

Многочисленные попытки определения расстояний до звезд долго оставались безупречными, и лишь в первой половине XIX в. были впервые измерены расстояния до ближайших из них. Ближе всего оказалась яркая звезда альфа Центавра. Но и она в 270 000 раз дальше Солнца, и свет от нее идет до нас 4,3 года; большинство же звезд еще во много тысяч раз дальше. Исследование двойных звезд позволило определить их массы.

В начале XX в. окончательно было установлено, что Вселенная имеет островное строение: миллиарды звезд образуют отдельные системы, изолированные одна от другой. Та из этих систем, в состав которой входит Солнце, находясь довольно далеко от центра системы, представляется нам в виде бледной полосы Млечного Пути и называется Галактикой. За пределами Галактики находится множество других аналогичных систем — галактик.

Состав Солнечной системы тоже значительно пополнился. В 1781 г. Гершель открыл планету Уран, в 2 раза более далекую от Солнца, чем Сатурн. В 1846 г. в результате теоретических расчетов была открыта еще более удаленная планета — Нептун, а в 1930 г. была обнаружена наиболее далекая планета — Плутон. У многих планет имеются спутники, В 1801 г. была открыта первая малая планета. Сейчас их известно около 2000.

В середине XIX в. были разработаны методы спектрального анализа, позволившие изучать химический состав, физическое строение звезд и их движение по лучу зрения. В это же время методы наблюдений пополнились фотографией. XX век ознаменовался многими выдающимися открытиями в значительной степени благодаря созданию мощных телескопов. В середине XX в. стремительно развивается радиоастрономия, расширившая диапазон исследуемого астрономами излучения небесных объектов и позволившая таким образом открыть ряд новых космических объектов: пульсары, квазары.

С запуском в 1957 г. в Советском Союзе первых искусственных спутников Земли стало возможным наблюдать космические объекты не с поверхности Земли через неспокойную и малопрозрачную атмосферу, а из космического ростра нет па. Этим занимается новый раздел астрономии — внеатмосферная астрономия. Запускаемые к планетам зонды позволяют получать сведения о строении их поверхности, атмосфере и физических условиях на них. Луна исследуется не только автоматическими аппаратами, луноходами, но и космонавтами, побывавшими на ее поверхности.

Издавна основным методом астрономических исследований было визуальное наблюдение за небесными телами. Основным инструментом при этом являются оптические телескопы.

Принцип действия оптического телескопа зависит от его типа, однако все они ориентированы на то, чтобы собрать как можно больше света, приходящего от небесных светил, создать их изображения и сконцентрировать световые лучи на приемнике лучистой энергии.

Типы оптических телескопов:
— линзовые (рефракторы)
— зеркальные (рефлекторы)
— зеркально-линзовые

Принцип действия рефракторов

Изображение получают в результате преломления света в линзе объектива. Наблюдатель фиксирует его через окуляр. Объектив и приемник изображения (окуляр) жестко соединены тубусом. Изменять положение телескопа позволяет специальная механическая конструкция — монтаж.

Недостатком рефракторов является то, что линзы объектива обладают аберрациями, которые вызывают размытые (сферическая аберрация) или окрашенные (хроматическая аберрация) изображения. Присутствуют также внеосевые аберрации (кома, астигматизм), проявляющиеся в изображениях вне главной оптической оси.

Для исправления аберраций объективы крупных рефракторов составляют из двух линз (ахроматов). Обычно рефракторы используются для измерения положений звезд с высокой точностью и для фотографирования участков звездного неба. Их применяют в астрометрических и звездно-астрономических исследованиях.

Принцип действия рефлекторов

Телескопы-рефлекторы используются в астрофизике. В их конструкции используется не преломление, а отражение света. В нижней части тубуса устанавливают зеркало, фокус которого находится либо внутри тубуса (рефлектор с прямым фокусом), либо вне его. Зеркальные объективы гораздо совершеннее линзовых, поскольку у них отсутствует хроматическая аберрация. Для устранения сферической аберрации отражающую поверхность вогнутого зеркала выполняют в форме параболоида. Это гораздо проще, чем изготавливать линзы соответствующих размеров, поскольку у зеркал обработке подвергается только одна отражающая поверхность.

Первой широко распространенной оптической системой была система Кассегрена, состоящая из вогнутого параболического и выпуклого гиперболического стеклянных зеркал, с нанесенным алюминиевым покрытием. Однако эти конструкции были крайне громоздки. Более компактными были телескопические системы Ричи-Кретьена, В них главное зеркало имело форму несколько отличную от параболоида, вспомогательное — отличную от гиперболоида.

Большим прорывом в конструировании телескопов стало изобретение советским оптиком Д. Д. Максутовым менискового телескопа. Мениск — тонкая выпукло-вогнутая линза малой кривизны, которая устанавливается в верхней части тубуса для исправления недостатков главного зеркала. В качестве дополнительного зеркала используется напыленное на поверхности мениска круглое алюминиевое пятно.

Другой важный метод исследования небесных тел основывается на том, что все тела испускают излучение различной длины волны. Установки, которые позволяют принимать радиоизлучение от космических объектов, называются радиотелескопами. Они состоят из антенны и чувствительного радиоприемника с усилителем.

Антенны представляют собой параболические отражатели, способные принимать волны в диапазоне от миллиметра до нескольких метров. Антенны напоминают зеркала рефлекторов. В фокусе параболоида размещается устройство для сбора излучения, называемое облучателем. Радиоприемник принимает и усиливает энергию, полученную от облучателя, выделяет заданную частоту сигнала и регистрирует результат.

Главным прибором астронома является телескоп. Телескоп с объективом из линз называется рефрактором, а телескоп с объективом из вогнутых зеркал — рефлектором.

Назначение телескопа — собирать больше света, чтобы обнаруживать слабые источники излучения, и увеличивать угол зрения, под которым рассматривают небесный объект.

Количество собираемого света пропорционально площади объектива. Чем больше света собрал телескоп, тем более слабые звезды в него видны и тем больше звезд в него можно увидеть.

Масштаб изображения, даваемый объективом телескопа, пропорционален фокусному расстоянию объектива, то есть расстоянию от объектива, собирающего свет, до той плоскости, где получается изображение светила. Изображение небесного объекта фотографируют или рассматривают через окуляр.

Телескоп дает увеличенное изображение Луны и планет, увеличивает видимые в него расстояния между звездами. Сами звезды даже в очень сильный телескоп видны как светящиеся точки из-за большой от нас удаленности.

В рефракторе лучи света, пройдя через объектив, преломляются, собираясь в фокальной плоскости. В рефлекторе лучи от вогнутого зеркала отражаются и потом также собираются в фокальной плоскости. Простая линза искажает и окрашивает изображение. Для уменьшения этих недостатков объектив изготовляют из нескольких линз с разной кривизной поверхностей и из разных сортов стекла. Поверхности вогнутого стеклянного зеркала, которая серебрится или алюминируется, придают для уменьшения искажений не сферическую форму, а несколько иную (параболическую), слегка отличную от сферической.

Советский оптик Д. Д. Максутов изобрел систему телескопа, называемую менисковой. Она соединяет в себе достоинства рефрактора и рефлектора и не имеет их недостатков. Тонкое вогнуто-выпуклое стекло — мениск исправляет искажения, даваемые большим сферическим зеркалом. Лучи, отразившиеся от зеркала, отражаются затем от посеребренной площадки на внутренней поверхности мениска и идут в окуляр.

В телескопе получается перевернутое изображение. Но это не важно, так как в космосе, вне Земли, нет ни верха, ни низа. Выпрямление изображения требует введения дополнительных линз или зеркал, а они вносят лишние потери света.

При наблюдениях в телескоп редко используются увеличения свыше 500 раз. Причина этого в воздушных течениях, вызывающих искажение изображения. Оно тем заметнее, чем больше увеличение телескопа.

Сравнение положений звезд на фотографиях, полученных десятки лет назад, с положениями их на современных снимках позволяет обнаружить под микроскопом ничтожные перемещения некоторых звезд. Эти перемещения составляют на фотографии тысячные, редко сотые доли миллиметра. Но для далеких звезд это соответствует движениям со скоростями в десятки километров в секунду. Путем сравнения фотографий, снятых определенным образом, можно установить и расстояния до не очень далеких звезд, и их цвет, и соответствующую ему температуру.

Блеск звезд и его изменения у переменных звезд измеряют при помощи фотоэлектрических фотометров. В них свет звезды, собранный телескопом, падает на фотоэлемент, вызывая в нем крайне слабый электроток, сила которого пропорциональна интенсивности освещения. Такой фотометр прикрепляют к концу телескопа вместо окуляра. Им можно точнее определить и цвет звезды, наблюдая ее через цветные стекла (светофильтры).

Телескоп, предназначенный для длительного слежения за светилами, при помощи часового механизма вращается вокруг полярной (иначе, часовой) оси, параллельной оси вращения Земли, но в направлении, противоположном тому, в котором вращается Земля. Тогда светило остается все время в поле зрения наблюдателя.

Наши представления о небесных телах и их системах чрезвычайно обогатились после того, как стало возможным изучать их радиоизлучение. Для этого созданы радиотелескопы различных систем. Антенны некоторых радиотелескопов похожи на обычные рефлекторы. У них радиоволны собираются в фокусе металлическим вогнутым зеркалом. Это зеркало можно сделать решетчатым и громадных размеров — в десятки метров диаметром.

В одном из неподвижных радиотелескопов зеркалом служит обработанная должным образом вогнутая поверхность кратера потухшего вулкана, диаметр которой 300 м!

Другие радиотелескопы представляют собой огромные подвижные рамы, на которых параллельно друг другу укреплены металлические стержни или спирали. Приходящие радиоволны возбуждают в стержнях электромагнитные колебания, которые поступают в очень чувствительную, самопишущую приемную радиоаппаратуру. Есть радиотелескопы, состоящие из батарей рам или зеркал, удаленных друг от друга (иногда более чем на 1 км) и направляющих отраженные радиоволны в общий приемник радиоизлучения.

Наряду с собиранием радиоизлучения светил производится радиолокация ближайших из них. Радиолокатор посылает импульсы радиоизлучения по направлению к светилу. Радиоволны отражаются от него к Земле. По времени прохождения радиосигнала до светила и обратно определяют расстояние до светила.

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.

Астрономия имеет исключительно большое значение в борьбе против идеализма, религии, мистики и поповщины. Её роль в формировании правильного диалектик-материалистического мировоззрения огромна, ибо именно она определяет положение Земли, а вместе с ней и человека в окружающем нас мире, во Вселенной. Сами наблюдения небесных явлений не дают нам оснований непосредственно обнаружить их истинные причины. При отсутствии научных знаний это приводит к неверному их объяснению, к суевериям, мистике, к обожествлению самих явлений и отдельных небесных тел. Так, например, в древности Солнце, Луна и планеты считались божествами, и им поклонялись. В основе всех религий и всего мировоззрения лежало представление о центральном положении Земли и ее неподвижности. Много суеверий у людей было связано (да и теперь еще не все освободились от них) с солнечными и лунными затмениями, с появлением комет, с явлением метеоров и болидов, падением метеоритов и т.д. Так, например, кометы считались вестниками различных бедствий, постигающих человечество на Земле (пожары, эпидемии болезней, войны), метеоры принимали за души умерших людей, улетающие на небо, и т.д.

Астрономия, изучая небесные явления, исследуя природу, строение и развитие небесных тел, доказывает материальность Вселенной, ее естественное, закономерное развитие во времени и пространстве без вмешательства каких бы то ни было сверхъестественных сил.

История астрономии показывает, что она была и остается ареной ожесточенной борьбы материалистического и идеалистического мировоззрений. В настоящее время многие простые вопросы и явления уже не определяют и не вызывают борьбы этих двух основных мировоззрений. Теперь борьба между материалистической и идеалистической философиями идет в области более сложных вопросов, более сложных проблем. Она касается основных взглядов на строение материи и Вселенной, на возникновение, развитие и дальнейшую судьбу как отдельных частей, так и всей Вселенной в целом.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

2. Особенности астрономических наблюдений

3. Основной инструмент астрономических наблюдений

4. Разделы наблюдательной астрономии

5. Методы наблюдений в астрономии

6. Условия для проведения астрономических наблюдений

8. Список используемых источников

Введение. Со всех сторон нашу Землю окружает необъятный мир небесных тел. Его называют Вселенной или космосом. Лишь некоторые из небесных тел можно наблюдать невооружённым глазом. Но во Вселенной бесчисленное множество тел, которые не видны даже в самые мощные телескопы. Все эти тела изучает астрономия. Астрономические наблюдения- это основной способ исследования небесных тел и событий. Именно с помощью них регистрируется то, что происходит в ближнем и дальнем космосе. Астрономические наблюдения-главный источник знания, полученного экспериментальным путем. Астрономические наблюдения и обработка их данных проводятся в астрономических обсерваториях. Первая российская обсерватория была построена в Пулково, под Санкт-Петербургом. Современные обсерватории оснащены телескопами, светоприемной и анализирующей аппаратурной, различными вспомогательными приборами, высокопроизводительными ЭВМ.

Особенности астрономических наблюдений

1. Наблюдения весьма инертны, поэтому для них требуются достаточно длительные сроки. Активное влияние на космические объекты, за редкими исключением, которые даёт пилотируемая и непилотируемая космонавтика, затруднено. Многие явления могут быть зафиксированы лишь благодаря наблюдениям на протяжении многих тысяч лет.

2. Процесс наблюдения происходит с земной поверхности, Земля осуществляет сложное движение, поэтому наблюдатель видит только определенный участок звёздного неба.

3. Угловые измерения, выполняемые на основе наблюдений, являются основой для расчетов, определяющих линейные размеры объектов и расстояний до них. Угловые размеры заезд и планет, измеряемые с помощью оптики, не зависят от расстояний до них, расчеты могут быть довольно неточными.

Основной инструмент астрономических наблюдений

Основной инструмент астрономических наблюдений- оптический телескоп. Оптический телескоп обладает принципом действия, определяемым его типом. Но независимо от его вида, главная цель телескопа-сбор максимального количества света, испускаемого светящимися объектами, для создания их изображений. Виды оптических телескопов: рефракторы( линзовые), рефлекторы ( зеркальные), зеркально- линзовые. В рефракторном телескопе изображение достигается результатом преломления света в линзе объектива. Недостаток- ошибка в результате размытости изображения. Особенность рефлекторов-использование в астрофизике. В них главное не то, как свет преломляется, а как отражается. Они совершеннее линзовых и более точны. Зеркально-линзовые телескопы сочетают в себе функции рефлекторов и рефракторов.

Разделы наблюдательной астрономии

В наблюдательной астрономии деление на разделы связано с разбиением электромагнитного спектра на диапазоны. Оптическая астрономия способствует наблюдениям в районе видимой части спектра. В наблюдательных аппаратах применяются зеркала, линзы, твердотельные детекторы. При этом область видимого изучения лежит в середине диапазона исследуемых волн. Длина волн видимого излучения лежит в диапазоне от 400нм до 700нм. Инфракрасная астрономия основана на поиске и исследовании инфракрасного излучения. При этом длина волн превышает предельное значение для наблюдений с кремниевыми детекторами: около 1мкм. Для изучения выбранных объектов в данной части диапазона основном исследователями применяются телескопы-рефлекторы. Радиоастрономия основана на наблюдениях излучения с длиной волны от миллиметров до десятков миллиметров. Принципом своей работы приемники, использующие радиоизлучение, сопоставимы с теми приемниками, которые используются в трансляции радиопередач. Но приемники радиоизлучения обладают большей чувствительностью. Рентгеновская астрономия, гамма-астрономия и ультрафиолетовая астрономия входят в астрономию высоких энергий.

Методы наблюдений в астрономии

Получение искомых данных возможно при проведении астрономами регистрации электромагнитных излучений. Исследователи проводят наблюдения нейтрино, гравитационных волн, космических лучей. Оптическая и радиоастрономия в своей деятельности используют наземные обсерватории. Причиной этого является то, что на длинах волн данных диапазонов атмосфера нашей планеты имеет относительную прозрачность. Обсерватории в основном расположены на больших высотах. Это связано с уменьшением поглощения и искажений, которые создаёт атмосфера. Ряд волн инфракрасного диапазона существенно поглощается молекулами воды. Из-за этого обсерватории часто строят в сухих местах, на большой высоте или в космосе. Аэростаты или космические обсерватории в основном используются при работе в областях рентгеновской, гамма- и ультрафиолетовой астрономии. Наблюдая атмосферные ливни, можно обнаружить создавшее их гамма-излучение. Изучение космических лучей в настоящее время является быстро развивающейся сферой астрономической науки. Расположенные близко к Солнцу и к Земле объекты можно видеть и измерять при их наблюдении на фоне иных объектов. Такие наблюдения использовались для построения орбит планет, для определения из относительных масс и гравитационных возмущений. Результатом стало открытие Урана, Нептуна, Плутона. Радиоастрономия-развитие этой области астрономии стало результатом открытия радиоизлучения. Дальнейшее развитие этой области привело к открытию такого явления как космические фоновое излучение. Нейтринная астрономия- данная область астрономической науки использует в совсем арсенале нейтринные детекторы, расположенные под землёй. Средства нейтринной астрономии помогают получать сведения о процессах, которые исследователи не могут наблюдать в телескопы. Примером могут служить процессы, происходящие в ядре нашего Солнца. Приемники гравитационных волн имеют возможность регистрировать следы даже таких явлений, как столкновение столь массивных объектов, как нейтронные звёзды и черные дыры. Космические автоматически аппараты активно используются в астрономических наблюдениях за планетами Солнечной системы. С помощью них активно изучается геология и метеорология планет. Также небесные тела исследуются с помощью космических летательных аппаратов(КЛА) и с помощью орбитальных космических телескопов.

Условия для проведения астрономических наблюдений

Для лучшего наблюдения астрономических объектов важны следующие условия:

1. Исследования в основном проводятся в видимой части спектра при использовании оптических телескопов.

2. Наблюдения в основном проводятся в ночное время, поскольку качество получаемых исследователями данных зависит от прозрачности воздуха и условий видимости. Условия видимости зависят от турбулентности и наличия тепловых потоков в воздухе.

3. Отсутствие полной Луны даёт преимущество в наблюдениях за астрономическими объектами. Если есть полная Луна на небе, то это даёт дополнительную засветку и осложняет наблюдения за слабыми объектами.

4. Для оптического телескопа наиболее подходящим местом наблюдения является открытый космос. В космическом пространстве возможно проводить наблюдения, которые не зависят от капризов атмосферы, за отсутствием таковой в космосе. Недостаток-высокая финансовая стоимость.

5. Пики гор- подходящее место для наблюдения за космическим пространством. Горные пики имеют большое количество безоблачных дней и меню ю имеют качественные условия видимости, связанные с хорошим качеством атмосферы.

6. Создаваемое человеческой деятельностью искусственное освещение мешают качественному наблюдению слабых астрономических объектов. Помочь проблеме помогает использование плафонов вокруг уличных фонарей. В результате количество света поступающего на поверхность земли увеличивается, а излучение направленное в сторону неба уменьшается.

7. Для получения лучшего изображения используют телескопы с дополнительной коррекцией размытия картинки. Также используется адаптивная оптика, спеклитерферометрия, апертурный синтез или размещение телескопов в космосе.

В данном реферате мы рассмотрели методы астрономических наблюдений, условия для проведения астрономических наблюдений. Мы выяснили, что методы астрономических наблюдений весьма разнообразны. Одни из них применяются для определения положения космических тел на небесной сфере, другие применяются при изучении из движения, третьи-при исследовании физических характеристик космических тел. Различными методами, соответственно, различными инструментами ведутся наблюдения Солнца, туманностей, метеоров, планет, искусственных спутников Земли. В соответствии с этим астрономия делится на ряд разделов. 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 отслеживать закономерности в свойствах тех или иных изучаемых объектов. Полученные результаты изучения одних объектов можно распространить на иные объекты, обладающие схожими свойствами.

Астрономия – наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Накопленные ею знания применяются для практических нужд человечества.

Астрономия является одной из древнейших наук, она возникла на основе практических потребностей человека и развивалась вместе с ними. Элементарные астрономические сведения были известны уже тысячи лет назад в Вавилоне, Египте, Китае и применялись народами этих стран для измерения времени и ориентировки по сторонам горизонта.

И в наше время астрономия используется для определения точного времени и географических координат (в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии). Астрономия помогает исследованию и освоению космического пространства, развитию космонавтики и изучению нашей планеты из космоса. Но этим далеко не исчерпываются решаемые ею задачи.
Наша Земля является частью Вселенной. Луна и Солнце вызывают на ней приливы и отливы. Солнечное излучение и его изменения влияют на процессы в земной атмосфере и на жизнедеятельность организмов. Механизмы влияния различных космических тел на Землю также изучает астрономия.

Современная астрономия тесно связана с математикой и физикой, с биологией и химией, с географией, геологией и с космонавтикой. Используя достижения других наук, она в свою очередь обогащает их, стимулирует их развитие, выдвигая перед ними все новые задачи. Астрономия изучает в космосе вещество в таких состояниях и масштабах, какие неосуществимы в лабораториях, и этим расширяет физическую картину мира, наши представления о материи. Все это важно для развития диалектико-материалистического представления о природе.

Научившись предвычислять наступление затмений Солнца и Луны, появление комет, астрономия положила начало борьбе с религиозными предрассудками. Показывая возможность естественнонаучного объяснения возникновения и изменения Земли и других небесных тел, астрономия способствует развитию марксистской философии.

В реферате описывается метод наблюдения как фундаментальный метод системы астрономических наук.

Методы и способы астрономических исследований

Первая особенность астрономических наблюдений состоит в том, что наблюдения пассивны и иногда требуют очень длительных сроков. Мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты (за исключением редких случаев), как это делают в физике, в биологии. Лишь космонавтика дала в этом отношении некоторые возможности.

Многие явления, например изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты, становятся заметны лишь по истечении громадных сроков. Поэтому для нас не потеряли своего значения некоторые наблюдения, производившиеся в Вавилоне и в Китае тысячи лет назад, хотя они и были по современным понятиям очень неточными.

Вторая особенность астрономических исследований состоит в следующем. Мы наблюдаем положения небесных тел и их движения с Земли, которая сама находится в сложном движении. Вид неба для земного наблюдателя зависит и от того, в каком месте Земли он находится, и от того, когда он наблюдает. Например, когда у нас зимний день, в Южной Америке летняя ночь, и наоборот.

Третья особенность астрономических наблюдений состоит в том, что при наблюдениях во многих случаях мы выполняем угловые измерения и уже из них, когда можно, делаем выводы о линейных расстояниях и размерах тел. Все светила так далеки от нас, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из них ближе, какое дальше. Все они кажутся одинаково далекими. Мы говорим, что на небе две звезды близки друг к другу, если близки друг к другу направления, по которым мы их видим.

Диаметры Солнца и Луны в угловой мере для нас примерно одинаковы — около половины градуса, а в линейных мерах Солнце больше: Луны по диаметру примерно в 400 раз, но оно во столько же раз от нас дальше. Поэтому их угловые диаметры для нас почти равны. Высоту светила на небе над горизонтом h можно выражать только в угловых единицах, но никак не в метрах, тем более что и линия горизонта — явление кажущееся.

Измерения высоты, углового расстояния предмета или светила от горизонта, выполняют теодолитом. Теодолит — это зрительная труба, вращающаяся около вертикальной и горизонтальной осей. С осями скреплены круги, разделенные на градусы и минуты. На кораблях и на самолетах угловые измерения выполняют прибором, называемым секстантом (секстаном).

Астрономический прибор для наблюдения

— линзовые (рефракторы)
— зеркальные (рефлекторы)
— зеркально-линзовые

Принцип действия рефракторов

Принцип действия рефлекторов

Большим прорывом в конструировании телескопов стало изобретение советским оптиком Д. Д. Максутовым менискового телескопа.

Мениск — тонкая выпукло-вогнутая линза малой кривизны, которая устанавливается в верхней части тубуса для исправления недостатков главного зеркала. В качестве дополнительного зеркала используется напыленное на поверхности мениска круглое алюминиевое пятно.

Другой важный метод исследования небесных тел основывается на том, что все тела испускают излучение различной длины волны. Установки, которые позволяют принимать радиоизлучение от космических объектов, называютсярадиотелескопами. Они состоят из антенны и чувствительного радиоприемника с усилителем.

Другие методы наблюдений

Обо всем, что происходит вокруг нас, о далеких звездных и галактических мирах рассказывают нам световые лучи. Но в наше время визуальные наблюдения небесных светил проводятся очень редко. Более эффективными оказались фотографические и фотоэлектрические методы наблюдений. Возможности фотографического метода действительно сказочные: ведь при длительном фотографировании количество квантов, поглощенных фотоэмульсией, возрастает. В частности, при помощи 6-метрового телескопа можно получить изображения звезд до 20 m при экспозиции всего 10 минут. К тому же на одной пластинке фиксируются изображения многих тысяч объектов, каждый из которых в свое время может стать чем-то интересным.

В последние годы все больше используется фотоэлектрический метод pегистрации слабых световых потоков. В этом случае пучок света направляется не на фотопластинку, а на фотокатод (металлическую пластинку, вмонтированную в стеклянный баллон). Для астрономических наблюдений сегодня используются очень чувствительные фотоумножители, способные регистрировать очень слабые световые потоки. Так, современные фотоумножители, установленные на 5 метровом телескопе, регистрируют быстрые изменения яркости объектов до 24-й видимой величины.

Огромный выигрыш во времени фотографирования слабых объектов дают электронно- оптические преобразователи (ЭОП). Очень перспективным оказался телевизионный метод.

Большое значение имеет исследование химического состава звезд путем тщательного анализа их спектров. При этом необходимо учитывать температуру и давление в поверхностных слоях звезд, которые также получают из спектров.

Вообще спектрографические наблюдения дают наиболее полную информацию об условиях, господствующих в звездных атмосферах.

Заключение:

Ввиду того, что человеческая цивилизация не способна влиять на происходящие с небесными телами процессы, людям остаётся осуществлять изучение систем астрономических наук путём постоянного наблюдения и мониторинга космического пространства, при помощи приборов, которые с каждым годом становятся более совершенными.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Читайте также: