Астрономия наших дней

Развитие  радиоастрономии

Первые пятнадцать лет радиоастрономия практически  не развивалась. Многим было еще не ясно, принесут ли радиометоды какую-нибудь существенную пользу астрономии.

Разразившаяся вторая глобальная война привела  к стремительному росту радиотехники. Радиолокаторы были приняты на вооружение всех армий. Их совершенствовали, всячески стремились повысить чувствительность, совсем не предполагая, естественно, употреблять радиолокаторы для исследования небесных тел.

русские ученые академики Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси теоретически обосновали возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.

Это было первое радиоастрономическое исследование в русском Союзе. Два года спустя (в 1946 году) оно было проверено на практике поначалу в США, а потом в Венгрии. Радиоволны, посланные человеком, достигли Луны и, отразившись от нее, возвратились на Землю, где были уловлены чувствительным радиоприемником.

следующие десятилетия - это период необыкновенно быстрого прогресса радиоастрономии.Егоможно назвать триумфальным, так как раз в год радиоволны приносят из космоса удивительные сведения о природе небесных тел. На сравнимо маленьком интервале времени, начиная с 50-х гг., В радиоастрономии достигнут большой прогресс. Разрешение от 1-10 уг. Мин. Дошло до 0.1 тыс .уг. Сек и существенно превосходит способности оптической астрономии. Чувствительность от 1-10 Ян повысилась до 1 мкЯн. Наблюдения проводятся в спектре от 0.01 до 300-400 ГГц. Сразу принимаемая полоса частот от 100-200 кГц доведена до 1-10 ГГц. Радиоастрономия имеет сопоставимые, а по неким проблемам и огромные по сравнению с оптикой, способности проникания в глубины Вселенной.

Перспективы радиоастрономических исследований

Прогресс радиоастрономических исследований определяется уровнем  экспериментальной техники. Можно  указать на два заслуги, которые  являются основой современной радиоастрономии.

Первое: разработка апертурного синтеза и синтезированных радиотелескопов, разработка радиоинтерферометров со сверхбольшой базой. Смысл этих систем состоит в том, что сигналы, принятые различными антеннами, определенным образом складываются. В итоге удается воссоздать картину, которую дала бы одна крупная остронаправленная антенна. И вот итог - в радиоастрономии получена разрешающая сила в десятитысячной доли угловой секунды, что на несколько порядков выше разрешения наземных оптических телескопов.

Второе: разработка на базе ЭВМ многоканальных систем космической радиоспектроскопии, создание радиотелескопов-спектрометров. Эти  инструменты дозволили изучить  структуру мазерных источников, открыть в космосе более 50 разных органических молекул, в том числе сложные молекулы, состоящие более чем из десятка атомов.

Через 50 лет, нужно  полагать, будут открыты (если они  имеются) планеты у ближайших  к нам 5-10 звезд. Быстрее всего  их обнаружат в оптическом, инфракрасном и субмиллиметровом спектрах волн с  внеатмосферных установок.

В будущем покажутся  межзвездные корабли-зонды для  полета к одной из ближайших звезд в пределах расстояний 5-10 световых лет, очевидно, к той, около которой будут обнаружены планеты. Таковой корабль будет двигаться со скоростью не более 0,1 скорости света с помощью термоядерного мотора.

В радиоастрономии  будут употребляться огромные космические  системы апертурного синтеза с размерами радиотелескопов более 100 метров и расстоянием меж ними до нескольких сотен тыщ км (сейчас наибольшее расстояние меж радиотелескопами ограничено размерами Земли).

В первой трети XXI в. Будет дискуссироваться неувязка ограничения производства термоядерной энергии, которая к тому времени станет доминирующей, предпримутся также серьезные шаги, чтоб употреблять фоновую энергию, существующую на Земле постоянно (энергию ветра, приливов, солнечную энергию и т.П.), Утилизация которой не приводит к дополнительному нагреву планеты.

возможно, будут  построены особые огромные радиотелескопы для наблюдения и поиска электромагнитных сигналов разумного (искусственного) происхождения  во всем перспективном спектре волн, проведены наблюдения сигналов от значимой части звезд Галактики, получит  дальнейшее развитие теория возникновения  и эволюции внеземных цивилизаций.

Радиоастрономия употребляет сейчас самые чувствительные приемные устройства и самые огромные антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины космоса, которые пока остаются недосягаемыми для обыденных оптических телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед человечеством открылся радиокосмос - картина Вселенной в радиоволнах.

Как понятно, успехи в радиоастрономии основным образом  определяются возможностями получить высшую чувствительность и разрешающую  способность. Из оптической астрономии пришло разделение инструментов на два  класса: рефлекторов и рефракторов. В середине 50-х годов велась активная дискуссия, какие системы лучше  развивать в радиоастрономии, где  короче и дешевле путь заслуги  высокого разрешения и чувствительности.

любая наука изучает определенные явления природы, используя свои способы и средства. Для радиоастрономии объектом исследования служит весь необъятный космос, все бесчисленное множество небесных тел. Правда, это исследование несколько одностороннее - оно ведется только посредством радиоволн. Но и в таком «разрезе» Вселенная оказывается нескончаемо многообразной, неистощимой для исследователя.

4. Оптические наблюдения

Человеческому глазу доступна узенькая область  длин волн электромагнитного диапазона  излучения - от 0,39 до 0,65 мкм. Это совсем маленькая щель, через которую  люди в течение тысячелетий заглядывали во Вселенную. Но сколько потрясших воображение открытий принесли эти наблюдения!

На протяжении нескольких тысячелетий астрономы  ограничивались определением положений  светил на небесной сфере и оценкой  их блеска невооруженным глазом. Сейчас в их распоряжении массивные приборы, позволяющие улавливать практически отдельные кванты света, идущие от далеких звездных систем.

некое время  большими из астрономических телескопов были 250-сантиметровый рефлектор  обсерватории Маунт Вильсон и 500-сантиметровый рефлектор Паломарской обсерватории в США.

сейчас наикрупнейшим  в Европе является телескоп рефлектор  с диаметром зеркала 600 см. Он установлен на .Северном Кавказе, вблизи станицы Зеленчукская. Вот некие его технические свойства: вес зеркала около 40т, фокусное расстояние - 24 м, вес инструмента совместно с монтировкой - свыше 850 т. Телескоп вращается вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Компьютер пересчитывает координаты светила с экваториальной в горизонтальную систему координат и подаст соответствующие команды на управляющую механическую систему, вращающую инструмент вслед за этим светилом.

До последнего времени более распространенной оптической системой телескопов была система Кассегрена В таком телескопе основное зеркало имеет форму параболоида. Отразившись от него, световые лучи возвращаются сходящимся пучком назад, попадают на меньшее выпуклое гиперболическое зеркало, опять изменяют направление собственного движения и, пройдя через отверстие в главном зеркале, собираются позади него в фокальной плоскости.

Несколько лет  назад в США (обсерватория Китт-Пик), а потом в Австралии (обсерватория Сайдинг-Спринг) введены в действие телескопы системы Ричи-Кретьена с диаметрами зеркал 400 см. В данной системе как основное, так и вспомогательное зеркала имеют гиперболическую форму. Это существенно уменьшает длину трубы телескопа, упрощает его монтировку, а диаметр поля зрения увеличивается в 5-10 раз Аналогичный телескоп установлен в Канаде на горе Кобау. В Чили американские ученые устанавливают телескоп данной же системы с диаметром главенствующего зеркала 400 см, а на так называемой Объединенной Европейской обсерватории (там же) устанавливается телескоп с диаметром 360 см. Отметим, что стоимость 4-метрового гиганта оценивается в 10 млн. Долларов.

Сейчас в различных  странах строится около 8 телескопов с D>3 м и более, 20 - с D>1 м. В частности, мощность современного телескопа оценивается таковой цифрой: в 6-метровый телескоп можно узреть звезды до 24m. Световой сгусток от этих объектов в 6 млн. Раз меньше, чем от звезд 6-й величины.

сейчас в мире насчитывается около 1000 астрономических обсерваторий и станций наблюдений за искусственными спутниками Земли. Практически 100 из них - в России. Своими исследованиями заполучили мировое признание Пулковская астрономическая обсерватория, Крымская астрофизическая обсерватория, Бюраканская астрофизическая обсерватория, Государственный астрономический институт имени Штернберга (Москва) и многие остальные.

На миллиарды световых лет (световой год - это, 9.460 Х 1012 км) проникает сейчас во Вселенную глаз наблюдателя. Самые слабые объекты, доступные современным телескопам, имеют приблизительно 24-ю звездную величину. Самое колоритное светило на небе (исключая Солнце и Луну) - планета Венера - в периоды наибольшей яркости имеет звездную величину, равную -4. означает, блеск слабейшей из галактик в 150 миллиардов раз меньше блеска Венеры. Таков «проницающий взгляд» оптической астрономии.

5. остальные способы  наблюдений

Обо всем, что  происходит вокруг нас, о далеких  звездных и галактических мирах говорят нам световые лучи. Но в наше время визуальные наблюдения небесных светил проводятся совсем редко. Более эффективными оказались фотографические и фотоэлектрические способы наблюдений. Способности фотографического способа вправду сказочные: ведь при продолжительном фотографировании количество квантов, поглощенных фотоэмульсией, растет. В частности, при помощи 6-метрового телескопа можно получить изображения звезд до 20m при экспозиции всего 10 минут. К тому же на одной пластинке фиксируются изображения многих тыщ объектов, каждый из которых в свое время может стать чем-то увлекательным.

В последние  годы все больше употребляется фотоэлектрический  способ 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 сейчас употребляются совсем чувствительные фотоумножители, способные регистрировать совсем слабые световые потоки. Так, современные фотоумножители, установленные на 5 метровом телескопе, регистрируют быстрые конфигурации яркости объектов до 24-й видимой величины.

большой выигрыш во времени фотографирования слабых объектов дают электронно-оптические преобразователи (ЭОП). совсем перспективным оказался телевизионный способ.

огромное значение имеет исследование химического состава звезд методом тщательного анализа их спектров. При этом нужно учитывать температуру и давление в поверхностных слоях звезд, которые также получают из спектров. Вообще спектрографические наблюдения дают более полную информацию об условиях, господствующих в звездных атмосферах.

Заключение

2000 лет тому  назад расстояние Земли от  Солнца, согласно Аристарху Самосскому, составляло около 361 радиуса Земли,  т.Е. Около 2.300.000 км. Аристотель  считал, что «сфера звезд» располагается в 9 раз дальше. Таким образом, геометрические масштабы мира 2000 лет тому назад «измерялись» величиной в 20.000.000 км.

При помощи современных  телескопов астрономы наблюдают объекты, находящиеся на расстоянии около 10 млрд. Световых лет, что составляет 9,5-1022 км. Таковым образом, за упомянутый просвет времени масштабы мира «выросли» в 5-1015 раз.

Согласно византийским христианским богословам (середина IV столетия н.Э.) Мир был создан 5508 лет до н.Э., Т.Е. Менее чем 7,5 тыс. Лет тому назад.

Современная астрономия дала подтверждения того, что уже  около 10 млрд. Лет тому назад доступная  для астрономических наблюдений Вселенная была в виде огромной системы  галактик. Масштабы во времени «выросли» в 13 млн. Раз.

Но основное, естественно, не в цифровом росте  пространственных и временных масштабов, хотя и от них захватывает дыхание. Основное в том, что человек, наконец, вышел на широкий путь понимания реальных законов мироздания.

перечень  литературы

1) Шкловский  И.С Вселенная, жизнь, разум. М.: «Наука» 1980 г.

2) Бакулин К.М.  Курс общей астрономии. М. 1987 Г. 

3) Климишин И. А Астрономия вчера и сейчас. Киев. 1977 Г.