В чем заключается особенность астрономических наблюдений
В чем заключается особенность астрономических наблюдений
2. Астрономические наблюдения и телескопы
1. Телескопы
Основным астрономическим прибором является телескоп.
Основной оптической частью телескопа служит объектив, который собирает свет и создает изображение источника.
Рис. 2. Телескоп-рефрактор
Рис. 3. Крупнейший в мире телескоп-рефлектор, диаметр зеркала которого 6 м (СССР)
Собираемая телескопом световая энергия зависит от размеров объектива. Чем больше площадь его поверхности, тем более слабые светящиеся объекты можно наблюдать в телескоп.
В рефракторе лучи, пройдя через объектив, преломляются и образуют изображение объекта в фокальной плоскости (рис. 4, а). В рефлекторе лучи от вогнутого зеркала отражаются и потом также собираются в фокальной плоскости (рис. 4, б). Изображение небесного объекта, построенное объективом, можно либо рассматривать через линзу, называемую окуляром, либо фотографировать.
При изготовлении объектива телескопа стремятся свести к минимуму все искажения, которыми неизбежно обладает изображение объектов. Простая линза сильно искажает и окрашивает края изображения. 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 искажения не сферическую, а параболическую форму.
Телескоп увеличивает видимые угловые размеры Солнца, Луны, планет и деталей на них, а также видимые угловые расстояния между светилами, но звезды в любой телескоп из-за огромной удаленности видны лишь как светящиеся точки.
В телескопе получается обычно перевернутое изображение, но это не имеет никакого значения при наблюдении космических объектов. Введение добавочных линз в окуляр делает телескоп подзорной трубой, дающей прямые изображения, но при этом теряется часть света.
2. Особенности астрономических наблюдений
Первая особенность состоит в том, что 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 других естественных науках. Лишь использование космических аппаратов дало возможность проводить непосредственные исследования на Луне и ближайших планетах.
Кроме того, многие небесные явления протекают столь медленно, что наблюдения их требуют громадных сроков; так, например, изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты становится хорошо заметным лишь по истечении сотен лет. Поэтому для нас не потеряли своего значения некоторые наблюдения, производившиеся тысячи лет назад, хотя они и были, по современным понятиям, очень неточными.
Третья особенность астрономических наблюдений связана с тем, что 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 расстояние между объектами на небе (например, между звездами) измеряют углом, образованным лучами, идущими к объектам из точки наблюдения (рис. 5). Такое расстояние называется угловым и выражается в градусах и его долях. При этом считается, что две звезды находятся недалеко друг от друга на небе, если близки направления, по которым мы их видим (например, звезды А и И В, см. рис. 5). Возможно, что третья звезда С, на небе более далекая от C, в пространстве к А ближе, чем звезда В.
Рис. 5. Угловые измерения на небе высота светила над горизонтом
Угловое расстояние светила от горизонта h (см. рис. 5) называется высотой светила над горизонтом.
Высота светил отсчитывается от 0° (светило находится на горизонте) до 90° (светило над головой). Положение светила относительно сторон горизонта (стран света) указывается с помощью второго угла, который называется азимутом и меняется в пределах от 0 до 360° (отсчет ведется от юга по ходу часовой стрелки).
Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно знать, что угловое расстояние между двумя звездами «ковша» (α и β, см. рис. 7) Большой Медведицы равно примерно 5°.
Видимые размеры небесных объектов также можно выразить в угловых единицах. Например, диаметры Солнца и Луны в угловой мере примерно равны 0,5°.
О том, как определяют на основании угловых измерений линейные расстояния до небесных тел и их линейные размеры, вы узнаете из § 12.
3. Ваши наблюдения. Для лучшего усвоения астрономии вы должны как можно раньше приступить к наблюдениям небесных явлений и светил. Подробные указания к наблюдениям и использованию подвижной карты звездного неба, имеющейся в учебнике, даны в приложениях VI и VII.
В чем заключается особенность астрономических наблюдений
В основе астрономии лежат наблюдения, производимые с Земли и лишь с 60-х годов нашего века выполняемые из космоса — с автоматических и других космических станций и даже с Луны Аппараты сделали возможным получение проб лунного грунта, доставку разных приборов и даже высадку людей на Луну. Но так пока можно исследовать только ближайшие к Земле небесные светила Играя такую же роль, как опыты в физике и химии, наблюдения в астрономии имеют ряд особенностей.
Первая особенность состоит в том, что 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.
Кроме того, многие небесные явления протекают столь медленно, что наблюдения их требуют громадных сроков; так, например, изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты становится заметным лишь по истечении сотен лет. 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 наблюдений состоит в следующем. 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.
Третья особенность астрономических наблюдений связана с тем, что 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.
Расстояние между объектами на небе (например, звездами) измеряют углом, образованным лучами, идущими к объектам из точки наблюдения. Такое расстояние называется угловым и выражается в градусах и его долях. При этом считается, что две звезды находятся недалеко друг от друга на небе, если близки друг другу направления, по которым мы их видим (рис. 1, звезды А и В). Возможно, что третья звезда С, на небе более далекая от Л,в пространстве к А ближе, чем звезда В.
Рис. 1. Угловые измерения на небе и высота светила над горизонтом
Угловое расстояние светила от горизонта называется высотой h (рис. 1) светила над горизонтом. Она выражается только в угловых единицах.
Измерения высоты, углового расстояния объекта от горизонта, выполняют специальными угломерными оптическими инструментами, например теодолитом. Теодолит — это инструмент, основной частью которого служит зрительная труба, вращающаяся около вертикальной и горизонтальной осей (рис. 2). С осями скреплены круги, разделенные на градусы и минуты дуги. По этим кругам отсчитывают направление зрительной трубы. На кораблях и на самолетах угловые измерения выполняют прибором, называемым секстантом (секстаном).
Рис. 2. Теодолит. светила над горизонтом
Видимые размеры небесных объектов также можно выразить в угловых единицах. Диаметры Солнца и Луны в угловой мере примерно одинаковы — около 0,5°, а в линейных единицах Солнце больше Луны по диаметру примерно в 400 раз, но оно во столько же раз от Земли дальше. Поэтому их угловые диаметры для нас почти равны.
Реферат по астрономии на тему «Методы астрономических наблюдений»
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.
В чем заключается особенность астрономических наблюдений
В основе астрономии лежат наблюдения, производимые с Земли и лишь с 60-х годов нашего века выполняемые из космоса — с автоматических и других космических станций и даже с Луны Аппараты сделали возможным получение проб лунного грунта, доставку разных приборов и даже высадку людей на Луну. Но так пока можно исследовать только ближайшие к Земле небесные светила Играя такую же роль, как опыты в физике и химии, наблюдения в астрономии имеют ряд особенностей.
Первая особенность состоит в том, что 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.
Кроме того, многие небесные явления протекают столь медленно, что наблюдения их требуют громадных сроков; так, например, изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты становится заметным лишь по истечении сотен лет. 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
Рис. 1. Угловые измерения на небе и высота светила над горизонтом.
Вторая особенность астрономических наблюдений состоит в следующем. 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.
Третья особенность астрономических наблюдений связана с тем, что 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 Лмерения и уже по ним часто делают выводы о линейных расстояниях и размерах тел.
Расстояние между объектами на небе (например, звездами) измеряют углом, образованным лучами, идущими к объектам из точки наблюдения. Такое расстояние называется угловым и выражается в градусах и его долях. При этом считается, что две звезды находятся недалеко друг от друга на небе, если близки друг другу направления, по которым мы их видим (рис. 1, звезды А и В). Возможно, что третья звезда С, на небе более далекая от А, в пространстве к А ближе, чем звезда В.
Угловое расстояние светила от горизонта называется высотой А (рис. 1) светила над горизонтом. Она выражается только в угловых единицах.
Измерения высоты, углового расстояния объекта от горизонта, выполняют специальными угломерными оптическими инструментами, например теодолитом. Теодолит — это инструмент, основной частью которого служит зрительная труба, вращающаяся около вертикальной и горизонтальной осей (рис. 2). С осями
Рис. 3. При суточном вращении неба звезды в восточной стороне неба перемещаются вправо и вверх.
скреплены круги, разделенные на градусы и минуты дуги. По этим кругам отсчитывают направление зрительной трубы. На кораблях и на самолетах угловые измерения выполняют прибором, называемым секстантом (секстаном).
Видимые размеры небесных объектов также можно выразить в угловых единицах. Диаметры Солнца и Луны в угловой мере примерно одинаковы — около 0,5°, а в линейных единицах Солнце больше Луны по диаметру примерно в 400 раз, но оно во столько же раз от Земли дальше. Поэтому их угловые диаметры для нас почти равны.
Как определяют линейные расстояния до небесных тел и их линейные размеры, будет рассказано в § 12 и 22.
2. Ваши наблюдения.
Для лучшего усвоения астрономии вы должны как можно раньше приступить к наблюдениям небесных явлений и светил. Указания к наблюдениям невооруженным глазом даны в приложении VI. Нахождение созвездий, ориентировку на местности по Полярной звезде, знакомую вам из курса физической географии, и наблюдение суточного вращения неба (рис. 3 и 4) удобно выполнять с помощью подвижной карты звездного неба, приложенной к учебнику. Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно знать, что угловое расстояние между двумя звездами «ковша» (а и 
рис. 4) Большой Медведицы равно примерно 5°.
Прежде всего надо ознакомиться с видом звездного неба, найти на нем планеты и убедиться в их перемещении относительно звезд или Солнца в течение 1—2 месяцев. (Об условиях видимости планет и некоторых небесных явлениях говорится в школьном астрономическом календаре на данный год.) Наряду с этим надо ознакомиться в телескоп с рельефом Луны, с солнечными пятнами, а затем уже и с другими светилами и явлениями, о которых сказано в приложении VI. Для этого ниже дается представление о телескопе
Рис. 4. Изменение положения созвездий Большой и Малой Медведицы относительно горизонта при суточном вращении неба.
3. Телескопы.
Основным астрономическим прибором является телескоп. Телескоп с объективом из вогнутого зеркала называется рефлектором (рис. 5), а телескоп с объективом из линз — рефрактором (рис. 6).
Назначение телескопа — собрать больше света от небесных источников и увеличить угол зрения, под которым виден небесный объект.
Количество света, которое попадает в телескоп от наблюдаемого
Рис. 5. Крупнейший в мире советский телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 6 м.
объекта, пропорционально площади объектива Чем больше размер объектива телескопа, тем более слабые светящиеся объекты в него можно увидеть.
Масштаб изображения, даваемого объективом телескопа, пропорционален фокусному расстоянию объектива, т. е. расстоянию от объектива, собирающего свет, до той плоскости, где получается изображение светила. Изображение небесного объекта можно фотографировать или рассматривать через окуляр (рис. 7).
Телескоп увеличивает видимые угловые размеры Солнца, Луны, планет и деталей на них, а также — угловые расстояния между звездами, но звезды даже в очень сильный телескоп из-за огромной удаленности видны лишь как светящиеся точки.
В рефракторе лучи, пройдя через объектив, преломляются, образуя изображение объекта в фокальной плоскости (рис. 7, а). В рефлекторе лучи от вогнутого зеркала отражаются и потом также собираются в фокальной плоскости (рис. 7, б). При изготовлении объектива телескопа стремятся свести к минимуму все искажения, которыми неизбежно обладает изображение объектов. Простая линза сильно искажает и окрашивает края изображения. 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).
Советский оптик Д. Д. Максутов разработал систему телескопа, называемую менисковой. Она соединяет в себе достоинства рефрактора и рефлектора. По этой системе устроена одна из моделей школьного телескопа. Тонкое выпукло-вогнутое стекло —
Рис. 6. Двойной рефрактор-астрограф Московского университета для рассматривания и фотографирования небесных светил.
Рис. 7. Схемы хода лучей в телескопах: а — рефрактор; б — рефлектор; в — менисковый телескоп.
мениск — исправляет искажения, даваемые большим сферическим зеркалом. Лучи, отразившиеся от зеркала, отражаются затем от посеребренной площадки на внутренней поверхности мениска и идут в окуляр (рис. 7, в), являющийся усовершенствованной лупой. Существуют и другие телескопические системы
В телескопе получается перевернутое изображение, но это не имеет никакого значения при наблюдении космических объектов.
При наблюдениях в телескоп редко используются увеличения свыше 500 раз. Причина этого — воздушные течения, вызывающие искажения изображения, которые тем заметнее, чем больше увеличение телескопа.
Самый большой рефрактор имеет объектив диаметром около 1 м. Наибольший в мире рефлектор с диаметром вогнутого зеркала 6 м изготовлен в СССР и установлен в горах Кавказа. Он позволяет фотографировать звезды в 107 раз более слабые, чем видимые невооруженным глазом.