Спільна астрономія. Астрономія, освіта, програмування: Основи астрономії:

1. Документальність - здатність фіксувати явище, що відбувається, і процеси і довгий час зберігати отриману інформацію.
2. Моментальність – здатність реєструвати короткочасні події.
3. Панорамність - здатність відобразити одночасно кілька об'єктів.
4. Інтегральність – здатність накопичувати світло від слабких джерел.
5. Детальність – здатність розглядати деталі об'єкта на зображенні.

• У телескоп ми гранично бачимо: ( Роздільна здатність) α= 14" /Dабо α= 206265·λ/D[де λ - Довжина світлової хвилі, а D- Діаметр об'єктиву телескопа] .
• Кількість світла, зібраного об'єктивом - називається світлосилою. Світлосила Е=~S (або D 2) об'єктива. Е=(D/dхр ) 2 , де dхр - діаметр зіниці людини у звичайних умовах 5мм (максимум у темряві 8мм).
• Збільшеннятелескопа =Фокусна відстань об'єктива/Фокусна відстань окуляра. W=F/f=β/α.

Небесні тіла дають випромінювання: світло, інфрачервоне, ультрафіолетове, радіохвилі, рентгенівське, гамма-випромінювання. Так як атмосфера заважає проникненню променів до землі c λ< λ света (ультрафиолетовые, рентгеновские, γ - излучения), то последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории : (т.е развиваются внеатмосферные наблюдения).

l. Закріплення матеріалу .
Запитання:

1. Які астрономічні відомості ви вивчали в курсах інших предметів? (природознавство, фізики, історії тощо)
2. У чому специфіка астрономії проти іншими науками про природу?
3. Які типи небесних тіл вам відомі?
4. Планети. Скільки, як називаються, порядок розташування, найбільша і т.д.
5. Яке значення у народному господарстві має сьогодні астрономія?

начення у народному господарстві:
- Орієнтування за зірками для визначення сторін горизонту
- Навігація (мореплавство, авіація, космонавтика) - мистецтво прокладати шлях зірками
- Дослідження Всесвіту з метою зрозуміти минуле та спрогнозувати майбутнє
- Космонавтика:
- дослідження Землі з метою збереження її унікальної природи
- отримання матеріалів, які неможливе отримання в земних умовах
- Прогноз погоди та передбачення стихійних лих
- Порятунок суддів, що зазнають лиха
- дослідження інших планет для прогнозування розвитку Землі
Підсумок:

1. Що нового впізнали. Що таке астрономія, призначення телескопа та його види. Особливості астрономії та ін.
2. Треба показати користування CD- "Red Shift 5.1", Календар Спостерігача, приклад астрономічного журналу (електронного, наприклад, Небосвод). В Інтернеті показати , Астротоп , портал: Астрономіяв Вікіпедії, - Використовуючи які можна отримати інформації з питання або знайти її.
3. Оцінка.

Домашнє завдання: Введення §1; питання та завдання для самоконтролю (стр11), №6 та 7 скласти схеми, бажано б на уроці; стр29-30 (п.1-6) – головні думки.
При докладному вивченні матеріалу про астрономічні інструменти можна запропонувати учням питання та завдання:
1. Визначте основні характеристики телескопа Г. Галілея.
2. У чому переваги та недоліки оптичної системи рефрактора Галілея порівняно з оптичною схемою рефрактора Кеплера?
3. Визначте основні характеристики БТА. У скільки разів БТА потужніша за МШР?
4. У чому переваги телескопів, встановлених на борту космічних апаратів?
5. Якими умовами має задовольняти місце для будівництва астрономічної обсерваторії?

Урок оформили члени гуртка "Інтернет технології" 2002р. Прудків Денис (10кл)і Дісенова Анна (9кл). Змінено 01.09.2007р

1. Потреба рахунку (календар). (Давній Єгипет – помічений взаємозв'язок з астрономічними явищами)
2. Знаходити дорогу по зірках, особливо мореплавцям (перші вітрильні судна з'явилися за 3 тис. років до н.е.)
3. Допитливість - розібратися в явищах, що відбуваються, і поставити їх собі на службу.
4. Турбота про свою долю, що народила астрологію.

З моря інформації, в якому ми тонемо, окрім саморуйнування є ще один вихід. Експерти з досить широким світоглядом можуть створювати оновлювані конспекти або зведення, в яких коротко підсумовуються основні факти з тієї чи іншої галузі. Представляємо спробу Сергія Попова зробити таке зведення найважливішої інформації з астрофізики.

С. Попов. Фото І. Ярової

Всупереч поширеній думці, шкільне викладання астрономії був на висоті й у СРСР. Офіційно предмет стояв у програмі, але насправді астрономія викладалася далеко не у всіх школах. Часто, навіть якщо уроки проводилися, вчителі використовували їх для додаткових занять зі своїх профільних предметів (переважно фізики). І вже зовсім у поодиноких випадках викладання було досить якісним, щоби встигнути сформувати у школярів адекватну картину світу. З іншого боку, астрофізика одна із найбільш бурхливо розвиваються протягом останніх десятиліть, тобто. знання з астрофізики, які дорослі отримали у школі 30-40 років тому, суттєво застаріли. Додамо, що наразі астрономії у школах майже зовсім немає. У результаті в масі своєї люди мають досить невиразне уявлення про те, як влаштований світ у масштабі, більшому, ніж орбіти планет Сонячної системи.

Спіральна галактика NGC 4414

Скупчення галактик у сузір'ї волосся вероніки

Планета біля зірки Фомальгаут

У такій ситуації, як на мене, було б розумно зробити «Дуже короткий курс астрономії». Тобто виділити ключові факти, що формують засади сучасної астрономічної картини світу. Зрозуміло, різні фахівці можуть вибрати набори основних понять і явищ, що злегка розрізняються. Але це й добре, якщо існуватиме кілька хороших версій. Важливо, щоб все можна було б викласти за одну лекцію або помістити в одну статтю. А далі ті, кому цікаво, зможуть розширити та поглибити пізнання.

Я поставив перед собою завдання зробити набір найважливіших понять та фактів з астрофізики, який вмістився б на одну стандартну сторінку А4 (приблизно 3000 знаків із пробілами). При цьому, зрозуміло, передбачається, що людина знає, що Земля крутиться навколо Сонця, розуміє, чому відбуваються затемнення та зміна пір року. Тобто зовсім «дитячі» факти до списку не входять.

Область зіркоутворення NGC 3603

Планетарна туманність NGC 6543

Залишок наднової Кассіопея А

Практика показала, що все, що потрапило до списку, можна викласти приблизно за годинну лекцію (або за пару уроків у школі з урахуванням відповідей на запитання). Безумовно, за годину-півтори не можна сформувати стійку картину устрою світу. Однак перший крок треба зробити, і тут має допомогти такий «етюд великими мазками», в якому схоплено всі основні моменти, що розкривають базові властивості будови Всесвіту.

Усі зображення отримані космічним телескопом «Хаббл» та взяті з сайтів http://heritage.stsci.edu та http://hubble.nasa.gov

1. Сонце - рядова зірка (одна з приблизно 200-400 мільярдів) на околиці нашої Галактики - системи із зірок та їх залишків, міжзоряного газу, пилу та темної речовини. Відстань між зірками в Галактиці зазвичай становить кілька світлових років.

2. Сонячна система тягнеться за орбіту Плутона і закінчується там, де гравітаційний вплив Сонця порівнюється з впливом близьких зірок.

3. Зірки продовжують утворюватися в наші дні з міжзоряного газу та пилу. Протягом свого життя і після закінчення зірки скидають частину своєї речовини, збагаченого синтезованими елементами, в міжзоряний простір. Так, у наші дні змінюється хімічний склад всесвіту.

4. Сонце еволюціонує. Його вік менше ніж 5 мільярдів років. Приблизно через 5 мільярдів років закінчиться водень у його ядрі. Сонце перетвориться на червоного гіганта, а потім на білий карлик. Масивні зірки наприкінці життя вибухають, залишаючи нейтронну зірку чи чорну дірку.

5. Наша Галактика – одна з багатьох подібних систем. У видимій частині всесвіту близько 100 мільярдів великих галактик. Вони оточені невеликими супутниками. Розмір галактики близько 100 000 світлових років. До найближчої великої галактики близько 2.5 мільйонів світлових років.

6. Планети існують не лише навколо Сонця, а й навколо інших зірок, їх називають екзопланети. Планетні системи не схожі одна на одну. Зараз ми знаємо понад 1000 екзопланет. Очевидно, багато зірок має планети, але лише мала частина може бути придатна життя.

7. Світ, як ми знаємо, має кінцевий вік - трохи менше 14 мільярдів років. Спочатку матерія була у дуже щільному та гарячому стані. Частинок звичайної речовини (протони, нейтрони, електрони) не існувало. Всесвіт розширюється, еволюціонує. У ході розширення із щільного гарячого стану всесвіт остигав і ставав менш щільним, з'явилися звичайні частинки. Потім з'явилися зірки, галактики.

8. Через кінцівку швидкості світла і кінцевого віку спостережуваного всесвіту нам доступна для спостережень лише кінцева область простору, але на цьому кордоні фізичний світ не закінчується. На великих відстанях через кінцівку швидкості світла ми бачимо об'єкти такими, якими вони були у минулому.

9. Більшість хімічних елементів, з якими ми стикаємося у житті (і з яких складаємося), виникли в зірках протягом їхнього життя в результаті термоядерних реакцій, або на останніх стадіях життя масивних зірок – у вибухах наднових. До утворення зірок звичайна речовина в основному існувала у вигляді водню (найпоширеніший елемент) та гелію.

10. Звичайна речовина робить внесок у повну щільність всесвіту лише кілька відсотків. Близько чверті густини всесвіту пов'язане з темною речовиною. Воно складається з частинок, що слабо взаємодіють один з одним і зі звичайною речовиною. Ми поки що спостерігаємо лише гравітаційну дію темної речовини. Близько 70 відсотків густини всесвіту пов'язане з темною енергією. Через неї розширення всесвіту йде дедалі швидше. Природа темної енергії незрозуміла.

Космос – безповітряний простір – немає ні початку, ні кінця. У безкрайній космічній порожнечі то тут, то там поодинці та групами розташовані зірки. Невеликі групи з десятків, сотень чи тисяч зірок називаються зоряними скупченнями. Вони входять до складу гігантських (з мільйонів і мільярдів зірок) скупчення зірок, званих галактиками. У нашій Галактиці близько 200 мільярдів зірок. Галактики - крихітні зоряні острівці в безкрайньому океані космосу, що називається Всесвітом.

Все зоряне небо умовно поділено астрономами на 88 ділянок – сузір'їв, які мають певні межі. Усі космічні тіла, видимі всередині кордонів даного сузір'я, входять у це сузір'я. Насправді зірки в сузір'ях нічим не пов'язані ні між собою, ні із Землею, ні, тим більше, з людьми на Землі. Просто ми їх бачимо на цій ділянці неба. Є сузір'я, названі іменами тварин, предметів та людей. Потрібно знати контури та вміти знаходити на небі сузір'я: Велику та Малу Ведмедицю, Касіопею, Оріона, Ліру, Орла, Лебедя, Лева. Найяскравіша зірка на зоряному небі – Сіріус.

Усі явища у природі відбуваються у просторі. Видимий навколо нас простір на поверхні Землі називається горизонтом. Кордон видимого простору, де небо ніби стикається з поверхнею землі, називають лінією горизонту. Якщо піднятися на вежу або гору, горизонт розшириться. Якщо рухатися вперед, то лінія горизонту віддалятиметься від нас. Досягти лінії горизонту неможливо. На рівному, відкритому з усіх боків місці лінія горизонту має форму кола. Розрізняють 4 основні сторони горизонту: північ, південь, схід та захід. Між ними знаходяться проміжні сторони горизонту: північний схід, південний схід, південний захід та північний захід. На схемах прийнято північ позначати зверху. Число, яке показує, у скільки разів зменшено (збільшено) справжні відстані на кресленні, називають масштабом. Масштаб використовується при побудові плану та карти. План місцевості складають у великому масштабі, а карти – у дрібному.

Орієнтуватися – це означає знати своє місцезнаходження щодо відомих предметів, вміти визначати напрямок шляху по відомим сторонам горизонту. Опівдні Сонце перебуває над точкою півдня, а полуденная тінь від предметів спрямовано північ. По Сонцю можна орієнтуватися лише у ясну погоду. Компас – прилад визначення сторін горизонту. За компасом можна визначати сторони горизонту за будь-якої погоди, і вдень і вночі. Основна частина компасу – намагнічена стрілка. Коли її не підтримує запобіжник, стрілка завжди розташовується вздовж лінії північ-південь. Сторони горизонту можна визначати і за місцевими ознаками: за деревами, що окремо стоять, по мурашниках, пнях. Щоб правильно зорієнтуватися, необхідно обов'язково використовувати кілька місцевих ознак.

За сузір'ям Великої Ведмедиці легко знайти Полярну зірку. Полярна – тьмяна зірка. Вона завжди знаходиться над північною стороною обрію і ніколи не заходить за обрій. По Полярній зірці вночі можна визначити сторони горизонту: якщо стати обличчям до Полярної зірки, попереду буде північ, позаду південь, праворуч схід, а ліворуч захід.

Зірки – це великі розжарені газові кулі. У ясну безмісячну ніч неозброєному оку доступно для спостережень 3000 зірок. Це найближчі, найгарячіші і найбільші зірки. Вони подібні до Сонця, але знаходяться від нас у мільйони і мільярди разів далі Сонця. Тому ми їх бачимо як крапки, що світяться. Можна сміливо сказати, що зірки – це далекі сонця. Запущена із Землі сучасна ракета може долетіти до найближчої зірки лише за сотні тисяч років. Інші зірки від нас ще далі. В астрономічні прилади – телескопи – можна спостерігати мільйони зірок. Телескоп збирає світло космічних тіл та збільшує їх видимі розміри. У телескоп можна побачити слабкі, невидимі неозброєним оком зірки, але навіть у найпотужніший телескоп будь-які зірки виглядають як крапки, що світяться, тільки яскравіше.

Зірки не однакові за розмірами: одні в десятки разів більші за Сонце, інші в сотні разів менші за нього. І температура зірок теж різна. Від температури зовнішніх шарів зірки залежить її колір. Найхолодніші – червоні зірки, найгарячіші – блакитні. Чим гарячіша і більше зірка, тим яскравіше вона світить.

Сонце – величезна розпечена газова куля. Сонце в 109 разів більше Землі за діаметром і в 333 000 разів більше за Землю за масою. Усередині Сонця могло б поміститися понад 1 мільйон земних куль. Сонце - найближча до нас зірка, вона має середню величину і середню температуру. Сонце – жовта зірка. Сонце світить тому, що в ньому відбуваються атомні реакції. Температура на поверхні Сонця 6000° С. За такої температури всі речовини знаходяться в особливому газоподібному стані. З глибиною температура зростає й у центрі Сонця, там, де відбуваються атомні реакції, сягає 15 000 000 °З. Астрономи та фізики вивчають Сонце та інші зірки, щоб люди на Землі змогли побудувати атомні реактори, здатні забезпечити енергією всі енергетичні потреби людства.

Розжарена речовина випромінює світло та тепло. Світло поширюється із швидкістю близько 300 000 км/с. Від Сонця до Землі світло летить 8 хвилин 19 секунд. Світло поширюється прямолінійно від будь-якого предмета, що світиться. Більшість оточуючих тіл не випромінює власного світла. Ми їх бачимо тому, що на них падає світло від тіл, що світяться. Тому кажуть, що вони світять відбитим світлом.

Сонце має значення для життя Землі. Сонце освітлює і зігріває Землю та інші планети так само, як багаття освітлює і зігріває людей, що сидять навколо нього. Якби Сонце згасло, то Земля поринула б у темряву. Від найсильнішого холоду загинули б рослини та тварини. Сонячні промені нагрівають земну поверхню неоднаково. Чим вище Сонце над горизонтом, тим сильніше нагрівається поверхня, тим вища температура повітря. Найбільш високе становище Сонця спостерігається на екваторі. Від екватора до полюсів висота Сонця зменшується, зменшується надходження тепла. Навколо полюсів Землі льоди ніколи не тануть, там вічна мерзлота.

Земля, де ми живемо, – величезна куля, але помітити це важко. Тому довгий час вважалося, що Земля пласка, а зверху покрита, як ковпаком, твердим і прозорим небесним склепінням. Надалі люди отримали багато доказів кулястості Землі. Зменшену модель Землі називають глобусом. Глобус зображує форму Землі та її поверхню. Якщо перенести зображення поверхні Землі з глобуса на карту і умовно розділити її на дві півкулі, то вийде карта півкуль.

Земля набагато менше Сонця. Діаметр Землі близько 12750 км. Земля обертається навколо Сонця з відривом близько 150 000 000 км. Кожен оборот називається роком. У році 12 місяців: січень, лютий, березень, квітень, травень, червень, липень, серпень, вересень, жовтень, листопад та грудень. Щомісяця по 30 або 31 діб (у лютому 28 або 29 діб). Загалом у році 365 цілої доби та ще кілька годин.

Раніше вважалося, що довкола Землі рухається маленьке Сонце. Польський астроном Микола Коперник стверджував, що Земля рухається довкола Сонця. Джордано Бруно – італійський учений, який підтримував ідею Коперника, за що спалили інквізитори.

Земля обертається із заходу на схід навколо уявної лінії – осі, а нам з поверхні здається, що Сонце, Місяць та зірки рухаються небом зі сходу на захід. Зоряне небо обертається як єдине ціле, у своїй зірки зберігають своє становище щодо одне одного. 1 оборот зоряне небо здійснює те ж час, який Земля робить 1 оборот навколо осі.

На боці, освітленому Сонцем, - день, а на боці, що знаходиться в тіні – ніч. Обертаючи, Земля підставляє сонячним променям то одну сторону, то іншу. Так відбувається зміна дня та ночі. 1 оберт навколо своєї осі Земля здійснює за 1 добу. Доба триває 24 години. Година ділиться на 60 хвилин. Хвилина поділяється на 60 секунд. День – світлий час доби, ніч – темний час. День із вночі становлять добу («день та ніч – доба геть»).

Крапки, у яких вісь виходить на поверхню Землі, називаються полюсами. Їх два – північний та південний. Екватор - це уявна лінія, яка проходить на рівній відстані від полюсів, і ділить земну кулю на північну та південну півкулі. Довжина екватора 40000 км.

Вісь обертання Землі нахилена до земної орбіти. Через це висота Сонця над горизонтом і тривалість дня і ночі в одній і тій же місцевості Землі змінюється протягом року. Що вище Сонце над горизонтом, то довше триває день. З 22 грудня до 22 червня висота Сонця опівдні висота збільшується, тривалість дня збільшується, потім висота Сонця зменшується, і день стає коротшим. Тому в році виділили 4 сезони (пори року): літо – спекотне, з короткими ночами та тривалими днями, та Сонцем, що високо піднімається над горизонтом; зиму – холодну, з короткими днями та тривалими ночами, із Сонцем, що низько піднімається над горизонтом; весну – це перехідний сезон від зими до літа; осінь – це перехідний сезон від літа до зими. У кожному сезоні по 3 місяці: літо – червень, липень, серпень; осінь – вересень, жовтень, листопад; зима – грудень, січень, лютий; весна – березень, квітень, травень. Коли в північній півкулі Землі літо, у південній півкулі зима. І навпаки.

Навколо Сонця по орбітах рухаються 8 величезних кулястих тіл. Одні з них більші за Землю, інші менше. Але всі вони набагато менші за Сонце і не випромінюють власного світла. Це планети. Земля – одна із планет. Планети світять відбитим сонячним світлом, тому ми можемо бачити їх у небі. Планети рухаються різними відстанями від Сонця. Планети розташовані від Сонця в такому порядку: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Найбільша планета – Юпітер – в 11 разів більша за Землю за діаметром і в 318 разів за масою. Найменша з великих планет – Меркурій – у 3 рази менша за Землю за діаметром.

Чим ближче планета до Сонця, тим спекотніше на ній, а чим далі від Сонця, тим на ній холодніше. Опівдні поверхня Меркурію нагрівається до +400 °С. Найдальша з великих планет – Нептун – охолоджений до -200 °С.

Чим ближче планета до Сонця, тим коротше її орбіта, тим швидше планета обходить Сонце. Земля здійснює 1 оберт навколо Сонця за 1 рік або 365 діб 5 годин 48 хвилин 46 секунд. Для зручності календаря через кожні 3 «прості» роки по 365 діб включено 1 «високосний» рік у 366 діб. На Меркурії рік триває лише 88 земних діб. На Нептуні 1 рік триває 165 років. Усі планети обертаються навколо осей, одні швидше, інші – повільніше.

Навколо великих планет звертаються їхні супутники. Супутники схожі на планети, але значно менше їх за масою та розмірами.

Земля має лише 1 супутник – Місяць. На небі розміри Місяця і Сонця приблизно однакові, хоча Сонце діаметром в 400 разів більше Місяця. Це відбувається через те, що Місяць знаходиться в 400 разів ближче до Землі, ніж Сонце. Місяць не випромінює свого світла. Ми її бачимо тому, що вона світить відбитим сонячним світлом. Якби Сонце згасло, згасла б і Місяць. Місяць звертається навколо Землі так само, як Земля обертається навколо Сонця. Місяць бере участь у добовому русі зоряного неба, одночасно повільно переміщаючись із одного сузір'я до іншого. Місяць змінює свій вид на небі (фази) від одного молодика до іншого молодика за 29,5 діб залежно від того, як його висвітлює Сонце. Місяць обертається навколо своєї осі, тому на Місяці теж відбувається зміна дня та ночі. Однак доба на Місяці триває не 24 години, як на Землі, а 29,5 земної доби. Два тижні на Місяці триває день, і два тижні триває ніч. Кам'яна місячна куля із сонячного боку розжарюється до +170 °С.

Від Землі до Місяця 384 000 км. Місяць – найближче до Землі космічне тіло. Місяць у 4 рази менший за Землю за діаметром і у 81 раз менший за масою. Місяць здійснює 1 оборот навколо Землі за 27 земних діб. Місяць звернений до Землі завжди однією і тією ж стороною. Іншу сторону ми із Землі ніколи не бачимо. Але за допомогою автоматичних станцій вдалося сфотографувати і зворотний бік Місяця. Місяцем їздили місяцеходи. Перша людина, яка ступила на місячну поверхню – американець Ніл Армстронг (1969 р.).

Місяць – природний супутник Землі. "Природний" - означає створений природою. У 1957 р. нашій країні було запущено перший штучний супутник Землі. "Штучний" - означає виготовлений людьми. Сьогодні довкола Землі літає кілька тисяч штучних супутників. Вони рухаються орбітами на різних відстанях від Землі. Супутники необхідні прогнози погоди, складання точних географічних карт, контролю пересування льодів в океанах, для військової розвідки, передачі телевізійних програм, вони здійснюють стільниковий зв'язок мобільних телефонів.

У телескоп Місяці видно гори, рівнини – т.зв. місячні моря та кратери. Кратери – це ями, які утворюються від падіння на Місяць великих та маленьких метеоритів. На Місяці нема ні води, ні повітря. Тому там немає життя.

У Марса два крихітні супутники. Найбільше супутників у Юпітера – 63. Меркурій і Венера не мають супутників.

17. Між орбітами Марса та Юпітера навколо Сонця рухається кілька сотень тисяч астероїдів, залізо-кам'яних брил. Діаметр найбільшого астероїда близько 1000 км, а найдрібнішого з відомих – близько 500 метрів.

Здалеку від самих кордонів Сонячної системи іноді до Сонця наближаються великі комети (хвостаті світила). Ядра комет – це крижані брили затверділих газів, у які вмерзли тверді частинки та каміння. Чим ближче до Сонця, тим тепліше. Тому коли комета наближається до Сонця, її ядро ​​починає випаровуватися. Хвіст комети – це потік газів та порошинок. Хвіст комети збільшується, коли комета наближається до Сонця, і зменшується, коли комета віддаляється від Сонця. Згодом комети розпадаються. У космосі носиться безліч уламків комет та астероїдів. Іноді вони падають на землю. Уламки астероїдів та комет, що впали на Землю або іншу планету, називають метеоритами.

Усередині Сонячної системи навколо Сонця звертається безліч дрібних камінчиків і порошин завбільшки з шпилькову головку – метеорних тіл. Вриваючись в атмосферу Землі на високій швидкості, вони розжарюються від тертя повітря і згоряють високо в небі, а людям здається, ніби з неба впала зірка. Це називається метеором.

Сонце і всі космічні тіла, що обертаються навколо нього, - планети зі своїми супутниками, астероїди, комети, метеорні тіла утворюють Сонячну систему. Інші зірки не входять до Сонячної системи.

Сонце, Земля, Місяць та зірки – космічні тіла. Космічні тіла дуже різноманітні: від маленької піщинки до величезного Сонця. Астрономія - наука про космічні тіла. Для вивчення будують великі телескопи, організують польоти космонавтів навколо Землі і Місяць, посилають у космос автоматичні апарати.

Наука про космічні польоти і дослідження космосу з допомогою космічних апаратів називається космонавтикою. Юрій Гагарін – перший космонавт планети Земля. Він першим облетів земну кулю (за 108 хвилин) на космічному кораблі «Схід» (12 квітня 1961 р.). Олексій Леонов – перша людина, яка вийшла у скафандрі з космічного корабля у відкритий космос (1965 р.). Валентина Терешкова – перша жінка у космосі (1963 р.). Але перш ніж у космос полетіла людина, вчені запускали тварин – мавп та собак. Перша жива істота в космосі - собака Лайка (1961).

ЧАСТИНА 1. ОСНОВИ СФЕРИЧНОЇ АСТРОНОМІЇ

Розділ 1. Вступ

Загальна астрономія, її виникнення та сучасні особливості, основні розділи. Предмет космонавтики, основні розділи, розвиток сучасної космонавтики. Астрономічні обсерваторії на Землі та в космосі. Екскурсія до Пулківської обсерваторії

Предмет астрономії, її основні розділи

Астрономія– наука про фізичну будову, рух, походження та еволюцію небесних тіл, їх систем та вивчення Всесвіту в цілому (сучасне визначення з XVIII ст.)

Астрономія – 2 грецькі слова (астро – зірка, номос – закон), тобто . зіркозаконня – наука про закони життя зірок (часи древніх греків – V – VI ст. до н.е., тобто ~ 2,5 тис. років тому)

Об'єкти астрономії:

· Сонячна система та її складові (Сонце, великі та малі планети, супутники планет, астероїди, комети, пил).

· Зірки та їх скупчення та системи, туманності, наша Галактика в цілому та інші галактики та їх скупчення.

· Різні об'єкти в різних ділянках спектру електромагнітних хвиль (квазари, пульсари, космічні промені, гравітаційні хвилі, реліктове випромінювання (фон)

· Всесвіт загалом (велико-масштабна структура, темна матерія та ін.).

Орієнтовно можна виділити такі основні розділи астрономії:

1. Астрометрія – це класична частина астрономії (від давніх греків - 5-1 століття до н.е.) вивчає координати (положення) небесних тіл та їх зміни на небесній сфері; конкретніше: створює інерційну систему координат (нерухомі) СК; в загальному: наука про вимір простору та часу.

Астрометрія включає 3 підрозділи:

а) сферична астрономія – це теоретична частина астрометрії, математичний апарат для вираження координат небесних тіл та їх зміни;

б) практична астрономія - розробляє методи спостережень та їх обробки, теорію астрономічних приладів та зберігачів шкали точного часу (служба часу); служить для вирішення завдань визначення координат географічних пунктів на суші (польова астрономія), на морі (морехідна астр-я), у повітрі (авіаційна астрономія), знаходить застосування у супутниковій навігації та геодезії;

в) фундаментальна астрометрія – вирішує питання визначення координат та власних рухів небесних об'єктів на сфері, а також астрономічних постійних (прецесії, аберації та нутації), у тому числі фотографічна та ПЗС астрометрія – визначення a,d та ma, d небесних тіл методами фотографічних та ПЗЗ спостережень.

2. Небесна механіка (теоретична астрономія)– вивчає просторові рухи небесних тіл та їх систем під дією сил взаємного тяжіння та іншої фізичної природи; вивчає фігури небесних тіл та їх стійкість для розуміння процесів походження та еволюції небесних тіл та їх систем; визначає елементи орбіт небесних тіл за даними спостережень, передбачає видимі положення (координати) небесних тіл.

Астрометрія та небесна механіка вивчають лише геометрію та механіку навколишнього космосу.

3.Астрофізика виникла 1860 р. з урахуванням відкриття спектрального аналізу. Це переважна більшість сучасної астрономії. Вивчає фізичний стан та процеси, що відбуваються на поверхні та в надрах небесних тіл, хімічний склад (температура, яскравість, блиск, наявність електромагнітних хвиль), властивості середовища між небесними тілами та ін.

Включає розділи:

а) практична астрофізика – розробляє способи астрофізичних спостережень та їх обробки, займається теоретичним та практичним застосуванням астрофізичних інструментів

б) теоретична астрофізика - займається поясненням фізичних процесів, що відбуваються на небесних тілах, і явищ, що спостерігаються, на основі теоретичної фізики.

Нові розділи по діапазону електромагнітних хвиль, що використовуються:

в) радіоастрономія досліджує небесні тіла за допомогою радіолокації, вивчає їх випромінювання в радіодіапазоні (від мм до км довжин хвиль), а також випромінювання міжзоряного та міжгалактичного середовища. Виникла 1930 р. після відкриття К. Янським (USA), Робером радіовипромінювання Чумацького Шляху, Сонця;

г) також розділи астрофізики або астрономії (наземні, заатмосферні та космічні):

інфрачервона астрономія (астрофізика)

рентгенівська

нейтринна

Можуть бути підрозділи астрофізики з об'єктів дослідження:

навколоземна астрономія:

фізика Сонця

фізика зірок

фізика планет, Місяця та ін.

4. Зоряна астрономія– займається дослідженням руху та розподілу у просторі зірок (насамперед у нашій Галактиці), газо-пилових туманностей та зоряних систем (кульових та розсіяних зоряних скупчень) їхньою структурою та еволюцією, проблемами їхньої стійкості.

Включає такі підрозділи:

Позагалактична астрономія – дослідження властивостей та розподілів зоряних систем (галактик), що знаходяться за межами нашої Галактики (їх сотні мільйонів – див. Глибокий Огляд космічного телескопа Хаббла);

Динаміка зоряних систем та ін.

5. Космогонія– розробляє проблеми походження та еволюції небесних тіл та їх систем, у тому числі і тіл Сонячної системи (включаючи Землю), а також проблеми зореутворення.

6. Космологія –вивчає Всесвіт як єдине ціле: її геометричну структуру, еволюцію та походження всіх складових об'єктів, загальні параметри, типу вік, матерія, енергія та ін.

Окреме місце займає космічна астрономія , Де особливо можна виділити космонавтику - як комплекс ряду галузей науки (включаючи астрономію) і техніку, мета якої - вивчення та освоєння космосу.

Предмет космонавтики та її розділи

Космонавтика - Це комплекс низки галузей науки і техніки, що має на меті здійснити проникнення в космічний простір з метою його вивчення та освоєння.Вже – польоти до космічного простору. Космонавтика посідає особливе становище в астрономії.

Космонавтика – з грецького “космос” – Всесвіт, “наутикс” – плавання, тобто. плавання (подорож) у Всесвіті або (заруб.) астронавтика – зореплавання

Можна виділити основні розділи космонавтики:

1. Теоретична космонавтика(в основі лежить небесна механіка) – вивчає рух космічних апаратів (КА) у полі тяжіння Землі, Місяця та тіл сонячної системи: виведення КА на орбіту, маневрування, спуск КА на Землю та тіла сонячної системи.

2. Практична космонавтика– вивчає:

Влаштування та роботу ракетно-космічних систем, методи здійснення космічних польотів.

Бортове встаткування.

Астрономічні дослідження засобами космонавтики

Космічна астрометрія

Космічна астрофізика (тіла Сонячної системи, Сонце)

4. Вивчення Землі з КА(космічна геодезія, зв'язок, ТV, навігація, дистанційне зондування Землі (ДЗЗ), технології, землеробство, геологія та ін.)

Досягнення астрономії 20 століття

Місяць-АТ

HST

Термінологія

Зазвичай дається вид небесної сфери ззовні, тоді як спостерігач перебуває у її центрі. Усі побудови репрезентують на поверхні небесної сфери (зсередини, лише в планетарії)

У т.ч. знаходиться спостерігач – половина видимої небесної сфери.)

Рис.2.2 Елементи небесної сфери (а); вся небесна сфера, де у центрі т. про - спостерігач (б).

Напр-е прямовисної лінії - лінія, що проходить через будь-яку точку на поверхні Землі (спостерігач, пункт напрямку над головою набл.) та центр мас Землі ZOZ¢. Вертикальна лінія перетинає небесну сферу в 2-х точках - Z ( зеніт – точно над головою спостерігача) та Z¢ ( надир - Протилежна точка на сфері).

Площина, перпендикулярна до прямовисної лінії і проходить через т. Про називається істинним або математичним горизонтом (велике коло небесної сфери NESW, тобто, уявне, уявне коло на сфері). Є реальний, видимий горизонт, Він лежить на Землі і залежить від рельєфу місцевості. У моменти сходу та заходу світила вважають такими, що знаходяться на справжньому горизонті.

Добове обертання небесної галузі.Зі спостережень зоряного неба видно, що небесна сфера повільно обертається у напрямку від сходу на захід ( добове - оскільки її період дорівнює одній добі), але це здається (якщо стояти обличчям на Південь, то обертання небесної сфери за годинниковою стрілкою). Реально ж Земля обертається навколо осі у напрямі із заходу Схід (підтверджується дослідами з маятником Фуко, відхиленням падаючих тіл на схід). В астрономії збережена термінологія явищ, що здаються:схід та захід небесних світил, добові рухи Землі та Місяця, обертання зоряного неба.

Добове обертання Землі відбувається навколо земної осі рр¢, а видиме обертання небесної сфери відбувається навколо її діаметра РР¢, паралельного земній осі та званого віссю світу.

Вісь світу перетинається з небесною сферою в 2-х точках – північний полюс світу (P) у північній півкулі знаходиться на відстані ~ 1° від зірки a у сузір'ї Малої Ведмедиці та південний полюс (P¢) у південній півкулі знаходиться у сузір'ї Октанта (ні) яскравих зірок, але можна визначитися за сузір'ям (Південний хрест). Обидва полюси нерухомі на небесній сфері.

Велике коло (QQ¢) небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу називається небесним екватором, також відбувається через центр небесної сфери. Небесний екватор перетинається з площиною горизонту в 2-х діаметрально протилежних точках: точка схід (Е) та точка захід (W). Небесний екватор обертається разом із небесною сферою!

Велике коло небесної сфери, що проходить через полюси світу (Р, Р¢), зеніт (Z) та надир (Z¢) називається небесним меридіаном (нерухомим) . Він перетинається із справжнім горизонтом у точках півдня (S) і півночі (N), віддалених від точок Е та W на 90 0 .

Вертикальна лінія і вісь світу лежить у площині небесного меридіана, які перетинаються з площиною істинного горизонту діаметром (NOS) небесної сфери, що проходить через точку N і точку S. Це південна лінія оскільки Сонце опівдні знаходиться поблизу небесного меридіана.

Обертається видима небесна сфера, аточки Зеніту, Надира і всі точки істинного горизонту нерухомі щодо спостерігача, тобто. не обертаються разом із небесною сферою. Небесний меридіан проходить через нерухомі точки і точки полюса і теж не обертається, тобто. пов'язаний із Землею.Він утворює площину земного (географічного) меридіана, у якому перебуває спостерігач і тому бере участь у добовому обертанні небесної сфери. Для всіх спостерігачів, розташованих на загальному географічному меридіані, загальний небесний меридіан.

У добовому обертанні небесної сфери навколо осі світу небесні світила рухаються малими колами, добовими або небесними паралелями, площини яких паралельні площині небесного екватора.

Кожне світило двічі на день перетинає (проходить) небесний меридіан. Один раз – його південну половину ( верхня кульмінація – висота світила над горизонтом найбільша) і вдруге - його північну половину, через 12 годин - ( нижня кульмінація - висота світила над горизонтом найменша ).

Розділ 4. Час

Рух Землі як природний процес для часу. Справжній сонячний час. Одиниці виміру часу: доба, година, хвилина, секунда. Проблема середнього сонячного часу, середнє сонце. Рівняння часу та його компоненти. Зоряний час. Перехід від середнього часу до зоряного та назад.

Місцевий, поясний, літній час. Перехід від одного виду часу до іншого. Всесвітній та регіональний час. Лінія зміни дат.

Всесвітній (UT) та координований (UTC) час. Нерівномірність обертання Землі, ефемеридний та динамічний (TDT) час.

Справжній сонячний час

Середній сонячний час – рівномірний час, що визначається рухом середнього сонця. Використовувалося як стандарт рівномірного часу з масштабом за одну середню сонячну секунду (1/86400 частка середньої сонячної доби) до 1956 року.

Рівняння часу

Зв'язок між двома системами сонячного часу встановлює рівняння часу –різницю між середнім сонячним часом (Т порівн.) . істинним сонячним часом (Т іст): h = Т ср - Т іст. Рівняння часу – величина змінна. Вона досягає +16 хвилин на початку листопада і -14 хвилин у середині лютого. Рівняння часу публікується в астрономічних щорічниках (АЕ). Вибираючи з АЕ величину h і вимірюючи безпосередньо годинний кут справжнього сонця t іст можна знайти середній час: Т ср = t іст +12 h + h.

тобто. середній сонячний час у будь-який момент дорівнює справжньому сонячному часу плюс рівняння часу.

Таким чином, вимірявши безпосередньо годинний кут Сонця t¤ визначають істинний сонячний час і, знаючи рівняння часу h в цей момент, знаходять середній сонячний час: T m = t¤+12 h+h. Так як середнє екваторіальне сонце проходить через меридіан то раніше, то пізніше істинного Сонця, різниця їх вартових кутів (рівняння часу) може бути як позитивною, так і негативною величиною.

Рівняння часу та його зміна протягом року представлено на малюнку суцільною кривою (1). Ця крива є сумою двох синусоїд - з річним та піврічним періодами.

Синусоїда з річним періодом (штрихова крива) дає різницю між істинним і середнім часом, обумовлену нерівномірним рухом Сонця з екліптики. Ця частина рівняння часу називається рівнянням центру або рівнянням ексцентриситету (2).Синусоїда з піврічним періодом (штрих-пунктирна крива) представляє різницю часів, викликану нахилом екліптики до небесного екватора, і називається рівнянням від нахилу екліптики (3).

Рівняння часу звертається в нуль близько 15 квітня, 14 червня, 1 вересня та 24 грудня та чотири рази на рік набуває екстремальних значень; їх найбільш значні близько 11 лютого (h = +14 m) та 2 листопада (h = -16 m).

Рівняння часу можна визначити для будь-якого моменту. Воно зазвичай публікується в астрономічних календарях та щорічниках для кожної середньої опівночі на меридіані Грінвіча. Але слід мати на увазі, що в деяких із них рівняння часу дається в значенні «справжній час мінус середній» (h = T ¤ - Т т) і тому має протилежний знак. Сенс рівняння часу завжди пояснюється поясненнями до календарів (щорічників).

4.3 Зоряний час. Перехід від середнього часу до зоряного та назад

Зоряна доба - проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями точки весняного рівнодення на одному меридіані. Це постійний період, тобто. період обертання Землі щодо далеких зірок. За початок зоряної доби прийнято момент її нижньої кульмінації, тобто опівночі тоді, коли

S = t ¡ = 0.Точність зоряної шкали часу до 10 -3 секунд протягом кількох місяців.

Таким чином, процес обертання Землі навколо своєї осі визначає три види доби для вимірювання короткихінтервалів: справжній сонячний час, середній сонячний часі зірковий час.

Місцевий, поясний, літній час. Перехід від середнього часу до зоряного та назад

Середня доба довша (триваліша) зіркових, оскільки за один оборот небесної сфери у напрямку зі сходу на захід саме сонце зміщується із заходу на схід на 1 градус (тобто 3 m 56 s).

Таким чином, в тропічному році середньої доби на день менше, ніж у зоряному.

Для виміру тривалихПроміжків часу використовується рух землі навколо Сонця. Тропічний рік- цепроміжок часу між двома послідовними проходженнями середнього сонцячерез середню точку весняного рівнодення тадорівнює 365,24219879 середньосонячної добиабо 366,24219879 зоряної доби.

Переведення інтервалів середнього часу в зоряне і назад виконується за таблицями, частіше на ЕОМ, за допомогою АЕ, АК, а в загальному вигляді за формулами: DТ = К DS і DS = К DT,

де K = 366.24/365.24 = 1.002728 і К =365.24/366.24 = 0.997270.

Середня зоряна доба дорівнює 23 годин 56 хвилин 04.0905 секунд середньосонячної доби. Зірковий рік містить 365,2564 середньосонячної доби, тобто. більше ніж тропічний рік на 20 м 24 s через рух точки g назустріч Сонцю.

У різних пунктах одному географічному меридіані час (сонячний, зоряний) однаково.

Місцевий час -цей час Т м виміряний на якомусь конкретному географічному меридіані. Для кожної точки на Землі існує свій місцевий час. Наприклад, на відстані між двома спостерігачами 1¢ = 1852 метри (для екватора) різниця в часі досягає 4-х хвилин! Незручно у житті.

Поясний час –цей час Т п місцевий сонячний час центрального меридіана якогось часового поясу. По Т п проводиться рахунок часу біля даного часового поясу. Т п було введено з 1884 року за рішенням міжнародної конференції (у Росії з 1919 року) за умов:

1) Земна куля була поділена по довготі на 24 пояси по 15 градусів;

3) Різниця в часі двох сусідніх поясів дорівнює одній годині. Географічна довгота центрального меридіана пояса (у годиннику) дорівнює номеру цього пояса. Нульовий меридіан проходить через центр Грінвічської обсерваторії (Англія);

4) Кордони часових поясів на океанах проходять географічними меридіанами, на суші в основному, по адміністративних кордонах

Шкали часу

Астрономічний час

До 1925 року в астрономічній практиці за початок середньої сонячної добиприймали момент верхньої кульмінації (полудні) середнього сонця. Такий час називався середнім астрономічним або просто астрономічним. Як одиниця виміру використовувалася Середня сонячна секунда.

Всесвітній (або світовий) час UT

Всесвітній час використовується з 1 січня 1925 замість астрономічного часу. Відраховується від нижньої кульмінації середнього сонця на меридіані Грінвіча. Іншими словами місцеве середнє меридіана з нульовою довготою (Грінвічського) називають всесвітнім (світовим) часом (Universal Time - UT). Еталоном секунди для шкали UT служить певна частина періоду обертання Землі навколо своєї осі 1\365.2522 х 24 х 60 х 60. Однак, через нестабільність осьового обертання Землі шкала UT не рівномірна: безперервне уповільнення близько 50 сек. за 100 років; нерегулярні зміни до 0,004 сек. на добу; сезонні коливання близько 0.001 сік на рік.

Регіональний час вводиться для окремих регіонів, наприклад, середньоєвропейський час, середньо-тихоокеанський час, лондонський час тощо.

Літній час. З метою економії матеріальних ресурсів з допомогою раціональнішого використання світлого пори року у низці країн вводиться літній час – т.т. «переведення стрілок» годинника на 1 годину вперед порівняно з поясним. Але графік усіх видів діяльності людей не змінювався! Літній час вводиться зазвичай наприкінці березня опівночі із суботи на неділю, а скасовується наприкінці жовтня, також опівночі із суботи на неділю.

Ефемеридний час

Ефемеридний час (ET - Ephemeris time) або земний динамічний час (Terrestrial Dynamical Time - TDT) або Ньютонівський час:

незалежна змінна (аргумент) у небесній механіці (ньютонівська теорія руху небесних тіл). Введено з 1 січня 1960 року в астрономічних щорічниках як рівномірніше, ніж Всесвітній час, обтяжений довгоперіодичними нерівномірностями в обертанні Землі. В даний час це найстабільніша тимчасова шкала для потреб астрономії та космонавтики. Визначається зі спостереження тіл сонячної системи (переважно Місяця). Як одиниця виміру прийнята е фемеридна секундаяк 1/31556925,9747 частка тропічного рокудля моменту 1900 січень 0, 12 годин ЕТ або, інакше, як 1/86400 частка тривалості середньої сонячної добидля цього моменту.

Ефемеридний час-пов'язаний зі світовим часом співвідношенням:

Виправлення DT на 2000 рік приймається рівною +64.7 секунди.

Розділ 5. Календар

Види календарів: сонячний, місячний та місячно-сонячний календарі. Юліанський та Григоріанський календар. Календарні епохи. Юліанський період та юліанські дні.

Визначення

Календар - це система рахунки тривалих проміжків часу при цілочисельних значеннях кількості діб більш тривалих одиницях часу. Календарний місяць та календарний рік містять цілу кількість діб, щоб початок кожного місяця та року збігався з початком доби.

Тому – календарні та природні місяць і рік не повинні дорівнювати.

Завдання календаря: 1) встановлення порядку рахунку днів; 2) визначення числа діб у тривалих періодах часу (рік); 3) встановлення початку рахунку періодів.

В основу календаря покладено: 1) період сезонних змін на Землі – рік ( сонячний календар ), 2) період зміни фаз Місяця – місяць ( місячний календар). Існують місячний та місячно-сонячний календарі.

Види сонячних календарів

В основу сонячного календаря покладено тропічний рік = 365,2422 середньої сонячної доби.

Давньоєгипетський календар- Один з перших (3000 до н.е.). Рік – тривалістю 360 днів; число місяців 12, тривалістю 30 днів. Екліптика була поділена на 360 рівних частин – градусів. Пізніше жерці уточнювали тривалість року: від 365 днів до 365.25!

Римський календар. 8-е століття до н. Але він був менш точним, ніж єгипетський.

Рік – тривалістю 304 днів; кількість місяців 10.

Юліанський календар.Введено з 1 січня 45 року до н.е. Юлієм Цезарем на основі єгипетського календаря. Рік – тривалістю 365.25 днів; число місяців 12. Кожен 4-й рік високосний - ділиться на 4 без залишку, тобто. 366.25 днів (365,365,365,366!)

Використовувався у Європі понад 1600 років!

Григоріанський календар.Рік у юліанському календарі був довшим за справжній на 0.0078 діб і таким чином за 128 років накопичувалася зайва доба, яку треба було додавати. У 14 столітті це відставання було відоме і в 1582 році рішенням Папи Григорія 13-го в календарі були переведені дати відразу на 10 днів уперед. Тобто. після 4 жовтня одразу розпочиналося 14 жовтня 1582 року! Крім того, було прийнято кожні 400 років виключати 3 високосні роки (у століттях, які не ділилися на 4).

Новий календар став називатись Григоріанським – «новий стиль». Рік у Григоріанському календарі (365.2425) відрізняється від справжнього (365.242198) на 0.0003 діб і таким чином накопичується зайва доба лише за 3300 років!

Новий стиль зараз використовується повсюдно. Його мінус – неоднакове число днів на місяцях (29,30,31) та кварталах. Це ускладнює планування.

Запропоновано декілька проектів реформи григоріанського календаря, які передбачають усунення чи зменшення цих недоліків.

Один із них, мабуть найпростіший, полягає в наступному. всі квартали року мають однакову тривалість до 13 тижнів, тобто. по 91 дню. Перший місяць кожного кварталу містить 31 день, решта - по 30 днів. Таким чином, кожен квартал (і рік) буде починатися завжди в той самий день тижня. Але оскільки 4 квартали по 91 дню містить 364 дні, а рік має містити 365 або 366 днів (високосний), то між 30 грудня та 1 січня вставляється день поза рахунком місяців та тижнів - міжнародний неробочий день Нового року А у високосному році такий самий неробочий день, поза рахунком місяців та тижнів, вставляється після 30 червня.

Однак питання про введення нового календаря може бути вирішене лише у міжнародному масштабі.

Місячний календар

Базується на зміні фаз Місяця, тобто. період між двома послідовними моментами першої появи місячного серпа після молодика. Точну тривалість місячного місяця встановлено за спостереженнями сонячних затемнень – 29.530588 середньої сонячної доби. У місячному році - 12 місячних місяців = 354.36708 порівн. сонячної доби. Місячний календар з'явився майже одночасно із сонячним, ще в середині 3-го століття до н. Тоді ж було запроваджено і семиденний тиждень (за кількістю відомих тоді світил (Сонце, місяць + 5 планет від Меркурія до Сатурна))

В даний час місячний календар застосовується як мусульманський календар у країнах Азії та ін.

5.4 Математичні основи побудови календаря (самостійно)

5.5 Календарні епохи

Рахунок років обов'язково передбачає деякий початковий момент системи літочислення – календарну епоху. Ера- означає також систему літочислення. В історії людства існувало до 200 різних епох. Наприклад, Візантійська епоха «від створення світу», у якій за «створення світу» було прийнято 5508 до н.е. Китайська "циклічна" ера - від 2637 до н.е. Від створення Риму – 753 до н.е. і т.п.

Наша ера – християнська ера – увійшла у вжиток лише з 1 січня 533 року від дня народження біблійної особистості (не історичної) І. Христа.

Реальніша причина довільного вибору початку нашої ери (н.е.) пов'язана з періодичністю числа 532 року = 4х7х19. Великдень припадає на воскресіння однієї й тієї ж дати кожні 532 роки! Це зручно для передрахувань дат святкування християнського свята Великдень. В основі лежать періоди, пов'язані з рухом Місяця і Сонця (4 - період високосних років, 7 - число днів у тижні, 19 - число років, через які місячні фази припадають на одні й ті самі календарні числа (метонов цикл був відомий ще в 432) року до н.е.) Метон – давньогрецький астроном.

Загальні поняття

Вплив рефракції є важливою проблемою для наземної астрономії, де виконуються вимірювання великих кутів на небесній сфері, щодо екваторіальних координат світил, обчисленні моментів їхнього сходу і заходу.

астрономічною (або атмосферною) рефракцією . Через це спостерігається (видима) зенітна відстань z¢ світила менше його істинної (тобто за відсутності атмосфери) зенітної відстані z, а видима висота h¢ дещо більша від істинної висоти h. Рефракція ніби піднімає світило над обрієм.

Різниця r = z - z¢ = h¢ - hназивається рефракцією.

Мал. Явище рефракції у земній атмосфері

Рефракція змінює лише зенітні відстані z, але змінює часові кути. Якщо світило знаходиться в кульмінації, то рефракція змінює тільки його відмінювання і на ту ж величину, що і зенітна відстань, тому що в цьому випадку площини його вартового та вертикального кіл збігаються. В інших випадках, коли ці площини перетинаються під деяким кутом, рефракція змінює і відмінювання, і пряме сходження світила.

Слід зазначити, що рефракція в зеніті набуває значення r = 0, але в горизонті вона сягає 0.5 - 2 градуса.Через рефракцію диски Сонця та Місяця поблизу горизонту виглядають овальними, так як у нижнього краю диска рефракція на 6¢ більша, ніж у верхнього і тому вертикальний діаметр диска здається укороченим у порівнянні з горизонтальним діаметром, який рефракцією не спотворюється.

Емпірично, тобто. дослідним шляхом зі спостережень виведено п риближене вираз визначення загальної (середньої) рефракції:

r = 60².25 'В\760'273\(273 0 +t 0) ' tgz¢,

де: В – атмосферний тиск, t 0 – температура повітря.

Тоді при температурі, що дорівнює 0 0 і при тиску 760 мм ртутного стовпа рефракція для видимих ​​променів (l = 550 мілімікрон) дорівнює:

r =60².25 'tgz¢ = К'tgz¢.Тут К – стала рефракції за зазначених вище умов.

За наведеними формулами рефракція обчислюється для зенітної відстані не більше 70 кутових градусів з точністю до 0.00. Пулковские таблиці (5-те видання) дозволяють враховувати вплив рефракції до зенітної відстані z = 80 кутових градусів.

Для більш точних розрахунків враховується залежність рефракції як від висоти об'єкта над горизонтом, а й стану атмосфери, головним чином її щільності, яка сама є функцією, переважно температури і тиску. Поправки на рефракцію розраховуються під час тиску У[мм.рт.ст.] та температурі t°З за формулою:

Для обліку впливу рефракції з високою точністю (0. ¢ 01 і вище) теорія рефракції досить складна і розглядається у спеціальних курсах (Яценко, Нефедьєва А.І. та ін). Функціонально величина рефракції залежить від багатьох параметрів: висоти (H), широти місця (j), а також температури повітря (t), атмосферного тиску (p), атмосферного тиску (В) на шляху світлового променя від небесного світила до спостерігача і різна для різних довжин хвиль електромагнітного спектру (l) та кожної зенітної відстані (z). Сучасні розрахунки рефракції виконуються на ЕОМ.

Слід також зазначити, що рефракцію за ступенем її впливу та обліку поділяють на нормальну (табличну) та аномальну. Точність обліку нормальної рефракції визначається якістю моделі стандартної атмосфери і до зенітних відстаней трохи більше 70 градусів сягає 0.¢¢01 і від. Велике значення тут має вибір місця спостережень – високогір'я, з гарним астрокліматом та регулярним рельєфом місцевості, що забезпечує відсутність похилих шарів повітря. При диференціальних вимірах з достатньою кількістю опорних зірок на ПЗЗ кадрах можна враховувати вплив варіацій рефракції, таких як денна та річна.

Аномальна рефракція, така як інструментальна і павільйонна зазвичай враховується досить добре за допомогою систем збору метеоданих. У приземному шарі атмосфери (до 50 метрів) використовуються такі методи, як розміщення метеодатчиків на щоглах та зондування. У всіх випадках можна досягти точності обліку аномалій рефракції не гірше 0.201. Найважче усунути вплив флуктуацій рефракції, зумовлених атмосферною турбуленцією високої частоти, які мають домінуючий вплив. Спектр потужності тремтіння показує, що їхня амплітуда значна в діапазоні від 15гц до 0.02гц. Звідси випливає, що оптимальний час реєстрації небесних об'єктів має бути не менше ніж 50 секунд. Емпіричні формули, виведені Е.Хегом (e =± 0.233(T+0.65) - 0.25 ,

де Т - час реєстрації) та І.Г.Колчинським (e = 1\Ön(± 0.²33(secz) 0.5 , де n - число моментів реєстрації) показують, що за такого часу реєстрації для зенітної відстані (z) рівного нулю , Точність положення (e) зірки, близько 0.206-0.10.

За іншими оцінками, такий тип рефракції може бути врахований за допомогою вимірювань протягом однієї-двох хвилин з точністю до 0."03 (А.Яценко), до 0."03-0."06 для зірок в діапазоні 9-16 величини (I .Reqiume) або до 0. "05 (E.Hog). Розрахунки, проведені в обсерваторії США USNO Стоуном і Даном, показали, що при ПЗЗ реєстрації на автоматичному меридіанному телескопі (поле зору 30" x 30" і час експозиції 100 секунд) можна визначити положення зірок диференціально з точністю до 0.204. Перспективна оцінка, виконана американськими астрономами Colavita, Zacharias та ін. (Див. табл.7.1) для ширококутних спостережень у видимому діапазоні довжин хвиль показує, що за допомогою двоколірної методики можна досягти атмосферної межі точності, близько 0.201.

Для перспективних телескопів з полем зору ПЗЗ, порядку, 60"x60", з використанням багатоколірної методики спостережень, відбивної оптики, нарешті з використанням диференціальних методів опорних каталогів високої щільності та точності на рівні космічних каталогів типу HC і TC

Цілком реальне досягнення точності, порядку кількох мілісекунд (0.2005).

Рефракція

Видимий стан світила над горизонтом, строго кажучи, відрізняється від обчисленого за формулою (1.37). Річ у тім, що промені світла від небесного тіла, як потрапити у око спостерігача, проходять крізь атмосферу Землі і заломлюються у ній, оскільки щільність атмосфери збільшується до Землі, то промінь світла (мал. 19) дедалі більше відхиляється в один і той же бік по кривій лінії, так що напрямок ОМ 1 , за яким спостерігач Пробачить світило, виявляється відхиленим у бік зеніту і таким, що не збігається з напрямком ОМ 2 (паралельним ВМ), яким він бачив би світило за відсутності атмосфери.

Явище заломлення світлових променів під час проходження ними земної атмосфери називається астрономічною рефракцією.

Кут M 1 OM 2 називається кутом рефракціїабо рефракцією r. Кут ZOM 1 називається видимимзенітною відстанню світила z",а кут ZOM 2 - істиннимзенітною відстанню z.

Безпосередньо із рис. 19 слід

z - z"= r або z = z" + r ,

тобто. істинна зенітна відстань світила більше видимого на величину рефракції r . Рефракція ніби піднімає світило над обрієм.

За законами заломлення світла промінь, що падає, і промінь заломлений лежать в одній площині. Отже, траєкторія променя МВОта напрямки ОМ 2 та OM 1 лежать у одній вертикальній площині. Тому рефракція не змінює азимуту світила, і, до того ж, дорівнює нулю, якщо світило перебуває у зеніті.

Якщо світило знаходиться в кульмінації, то рефракція змінює тільки його відмінювання і на ту ж величину, що і зенітна відстань, тому що в цьому випадку площини його вартового та вертикального кіл збігаються. В інших випадках, коли ці площини перетинаються під деяким кутом, рефракція та