🗊Презентация Космология - наука о Вселенной

Космология изучает строение, происхождение, эволюцию и будущую судьбу Вселенной в целом.

Космология – изучает строение, происхождение, эволюцию и будущую судьбу Вселенной в целом. Космология – изучает строение, происхождение, эволюцию и будущую судьбу Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляют астрономия, физика и математика. Космос (мегамир) – весь мир, окружающий планету Земля. Весь космос мы наблюдать не можем по ряду причин (техническим: разбегание галактик → свет не успевает долететь). Вселенная – часть космоса, доступная наблюдению. Астрономия (буквально – наука о поведении звезд) – более узкая отрасль космологии (наиболее важная!) – наука о строении и развитии всех космических тел

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В АСТРОНОМИИ 1. Оптическая астрономия В астрономии непосредственно можно наблюдать только объекты, испускающие электромагнитное излучение, в том числе свет. Основную информацию получают при использовании оптических приборов. 1. Оптическая астрономия – изучает видимые (т.е. светящиеся) объекты. Наблюдаемая, или светящаяся, материя либо сама испускает видимый свет в результате идущих внутри нее процессов (звезды), либо отражает падающие лучи (планеты Солнечной системы, туманности). В 1608 г. Г. Галилей направил на небо свою простую подзорную трубу, совершив тем самым революцию в области астрономических наблюдений. Сейчас астрономические наблюдения проводят с помощью телескопов.

Оптические телескопы бывают 2-х типов: рефракторные и рефлекторные рефракторные (свет собирает линза → необходимы большие линзы, которые могут гнуться под собственным весом → искажение изображения) и рефлекторные (свет собирает зеркало, таких проблем нет → большинство профессиональных телескопов - рефлекторы). В современных телескопах человеческий глаз заменен фотопластинками или цифровыми камерами, которые в состоянии аккумулировать световой поток на протяжении больших временных промежутков, что позволяет обнаруживать еще более мелкие объекты.

Телескопы устанавливаются на высоких горных вершинах, где в наименьшей степени сказывается влияние атмосферы и света больших городов на изображение. Поэтому сегодня большая часть профессиональных телескопов сконцентрирована в обсерваториях, которых не так много: в Андах, на Канарских о-вах, на гавайских вулканах (4205 м над ур. моря, на потухшем вулкане – самая высокая обсерватория в мире) и в некоторых особо изолированных местах Соединенных Штатов и Австралии. Телескопы устанавливаются на высоких горных вершинах, где в наименьшей степени сказывается влияние атмосферы и света больших городов на изображение. Поэтому сегодня большая часть профессиональных телескопов сконцентрирована в обсерваториях, которых не так много: в Андах, на Канарских о-вах, на гавайских вулканах (4205 м над ур. моря, на потухшем вулкане – самая высокая обсерватория в мире) и в некоторых особо изолированных местах Соединенных Штатов и Австралии. Благодаря международным соглашениям, стрáны, в которых нет подходящих для установки телескопов мест, могут установить свою аппаратуру в местах с такими условиями. Самый крупный телескоп – в Чили Южно-Европейской обсерваторией (включает систему из 4 телескопов диаметром 8,2 м каждый). В 1990 г. на орбиту выведен оптический телескоп «Хаббл» (США) (h = 560 км). Его длина – 13,3 м, ширина – 12 м, зеркало диаметром 2,4 м, общая масса – 11 т, стоимость ~ 250 млн. $ Благодаря ему получено глубокое, никогда ранее недостижимое изображение звездного неба, наблюдались планетарные системы в стадии формирования, получены данные о существовании огромных черных дыр в центрах разных галактик. Телескоп должен закончить работу к 2005 г; сейчас запущен другой более современный

Самая старая форма астрономии, оптическая или видимого света астрономия простирается примерно от 400 до 700 нм. Позиционирование оптического телескопа в космосе означает, что телескоп не видит атмосферных помех, обеспечивая получение более высокого разрешения. Оптические телескопы используются для наблюдения  звезд, галактик, планетарных туманностей и  протопланетных дисков.

2. Неоптическая астрономия – изучает объекты, испускающие ЭМ-излучение за рамками видимого света. Электромагнитное излучение – форма электрической и магнитной энергии, которая распространяется в космосе со скоростью света. Единица измерения – длина волны (м). ЭМ-спектр условно разделен на полосы, характеризующиеся определенным интервалом длин волн. Четкие границы между диапазонами определить нельзя, т.к. они часто перекрывают друг друга. Такая аппаратура используется с 1930-х гг. Первый искусственный спутник Земли с астрономической аппаратурой был запущен в 1957 г. СССР. Помимо астрономических, спутники выполняют военные, экологические, телекоммуникационные и др. задачи.

Список космических телескопов   Гамма-излучение,  Рентгеновское излучение,  Ультрафиолетовое излучение, 

Гамма-телескопы собирают и измеряют высоко энергическое гамма-излучение от астрофизических источников. Гамма-лучи излучается  сверхновыми,  нейтронными звездами, пульсарами  и  черными дырами. 

Рентгеновские телескопы воспринимают поток фотонов высоких энергий, именуемый рентгеновским излучением. Оно сильно поглощается атмосферой, а это означает, может наблюдаться только высоко в атмосфере или в космосе. Несколько типов астрофизических объектов испускают рентгеновские лучи:Скопление галактик, черные дыры, Активные ядра галактик, остатки сверхновых, звезды, звезды в паре с белым карликом (катастрофические переменные звезды), нейтронной звездой или черной дырой (рентгеновские двойные). Некоторые объекты Солнечной системы испускают рентгеновские лучи, в том числе и Луна, хотя большая часть рентгеновского излучения Луны возникает от отраженного солнечного рентгеновского излучения.

Ультрафиолетовые телескопы изучают небо в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, то есть примерно между 10 и 320 нм. Свет на этих длинах волн поглощается  атмосферой Земли, поэтому наблюдения на этих длинах волн могут быть выполнены из верхних слоев атмосферы или из космоса. Объекты излучающие ультрафиолетовое излучения включают Солнце, другие звезды и галактики.

Инфракрасное излучение Инфракрасный свет имеет меньшую энергию, чем видимый свет, следовательно, испускают его более холодные объекты. Таким образом, можно рассматривать в инфракрасном свете: холодные звезды (в том числе коричневые карлики), туманности, и очень далекие галактики

Микроволновое излучение На сверхвысоких частотах, фотонов достаточно, но они имеют очень низкую энергию, поэтому они должны быть сильно сконцентрированы. На этих частотах может быть измерен космический микроволновый фон,  Сюняева-Зельдовича эффект, а также синхротронное излучение и Тормозное от наших собственной галактики.

Радиоизлучение Радиоизлучение

Гравитационные волны Предлагается что новый тип телескопа обнаружит  гравитационные волны — рябь в пространстве-времени, порождённую сталкивающимися  нейтронными звёздами и чёрными дырами.

МЕГАМИР, ЕГО СОСТАВ И СТРОЕНИЕ   Жесткой границы между микро-, макро- и мегамирами не существует: Земля – макромир, но как объект Солнечной системы является элементом мегамира.

Материя во Вселенной Космические тела:

КОМПОНЕНТЫ МЕГАМИРА ПЛАНЕТНЫЕ СИСТЕМЫ Солнечная система включает: центральное тело – Солнце; 9 планет; их спутники; множество комет и астероидов. Движение всех объектов СС определяется тяготением Солнца (mСолнца в 750 раз > mпланет) → притяжение. Протяженность Солнечной системы ~ 100 а.е. (только планеты; с кометами – 2-3 св. года). Земля находится на расстоянии 8,6 св. минут от Солнца; Луна - 1,25 св. сек. от Земли; Ближайшая к Земле звезда – αЦентавра - 4,2 св. года, следующая – Сириус (> 8 св. лет); Полярная звезда – 680 св. лет.

в Солнечной системе две группы планет – земляные и газовые

Пояс астероидов (малые планеты) – расположен между двумя группами планет (между орбитами Марса и Юпитера) – «недоформированная», либо разрушившаяся планета. Ширина пояса – 100-300 млн. км, он образован несколькими десятками тысяч каменистых тел неправильной формы и размерами от нескольких см. до 100 км. Астероидов много, но их суммарная масса < 0,001 m Земли (d самого крупного астероида – Цереры ~ 1000 км; d Земли ~ 12600 км; масса одной только Цереры ~ 1/3 общей массы всех астероидов). Астероиды обращаются вокруг Солнца в соответствии с законами Кеплера и проходят свою орбиту за 3-6 лет. Отдельные астероиды движутся по индивидуальным орбитам, пересекающим или очень сближенным с орбитой Земли. Вероятность, что астероид больших размеров столкнется с Землей, мала, но она существует. Чтобы исключить ее, сегодня активно развиваются системы наблюдения за потенциально опасными объектами.   Мелкие обломки астероидов сгорают в атмосфере Земли (метеоры), более крупные достигают ее поверхности (метеориты: их масса превышает 100 грамм). Если же метеорит ярко светится в атмосфере, то его называют – болидом.