Історія розвитку астрономії. Методи та засоби астрономічних досліджень

 

 

4.2 Спектральний аналіз небесних тіл

 

Могутньою зброєю в дослідженні Всесвіту став для астрономів спектральний аналіз - вивчення інтенсивності випромінювання в окремих спектральних лініях, в окремих ділянках спектра. Спектральний аналіз є найважливішим засобом для дослідження всесвіту. Спектральний аналіз є методом, за допомогою якого визначається хімічний склад небесних тіл, їхня температура, розміри, будова, відстань до них і швидкість їхнього руху. Спектральний аналіз проводиться з використанням приладів спектрографа й спектроскопа. За допомогою спектрального аналізу визначили хімічний склад зірок, комет, галактик і тіл сонячної системи, тому що в спектрі кожна лінія або їхня сукупність характерна для певного елемента. По інтенсивності спектра можна визначити температуру зірок й інших тел.

По спектру зірки відносять до того або іншого спектрального класу. По спектральній діаграмі можна визначити видиму зоряну величину зірки, а далі користуючись формулами знайти абсолютну зоряну величину, світність, а значить і розмір зірки.

Але у своєму прагненні пояснити природу небесних тіл астрономи не зрушилися б з місця ні на крок, якби вони не знали як виникають у світових просторах електромагнітні хвилі тієї або іншої частоти. Сьогодні вже відомо багато зовсім різних механізмів генерування електромагнітного випромінювання. Один з них пов'язаний з рухом електронів у полі атомних ядер - це тепловий механізм. Тут інтенсивність випромінювання визначається температурою часток і їхньою концентрацією в одиниці об'єму. Cинхротронне випромінювання виникає при гальмуванні в магнітному полі релятивістських електронів, тобто електронів, швидкості руху яких близькі до швидкості світла. Електромагнітні хвилі виникають і при загасанні механічних коливань неоднорідної плазми (іонізованого газу), і при переході швидких часток через границю двох середовищ.

 

 

4.3 Зародження радіоастрономії

 

Грудень 1931 року... В одній з американських лабораторій її співробітник Карл Янський вивчає атмосферні перешкоди радіоприйманню. Нормальний хід радіопередачі на хвилі 14,7 м порушений шумами, інтенсивність яких не залишається постійної.

Поступово з'ясовується загадкова періодичність - кожні 23 години 56 хвилин перешкоди стають особливо сильними. І так день у день, з місяця на місяць.

Втім, загадка швидко знаходить своє рішення. Дивний період у точності дорівнює тривалості зоряної доби в одиницях сонячного часу. Ясніше говорячи, через кожні 23 години 56 хвилин по звичайних годинниках, що відраховують сонячний час, земна куля робить повний оберт навколо осі, і всі зірки знову повертаються в попереднє положення щодо обрію будь-якого пункту Землі.

Звідси Янський робить природний висновок: прикрі перешкоди мають космічне походження. Якась таємнича космічна «радіостанція» раз у добу займає таке положення на небі, що її радіопередача досягає найбільшої інтенсивності.

Янський намагається відшукати об'єкт, що викликає радіоперешкоди. И, незважаючи на недосконалість приймальної радіоапаратури, винуватець знайдений. Радіохвилі виходять із сузір'я Стрільця, того самого, у напрямку якого перебуває ядро нашої зоряної системи - Галактики.

Так народилася радіоастрономія - одна з найбільш захоплюючих галузей сучасної астрономії.

 

4.4 Розвиток радіоастрономії

 

Перші п'ятнадцять років радіоастрономія майже не розвивалася. Багатьом було ще не ясно, чи принесуть радіопошуки яку-небудь істотну користь астрономії.

Друга Світова війна привела до стрімкого зростання радіотехніки. Радіолокатори були прийняті на озброєння всіх армій. Їх удосконалювали, усіляко прагнули підвищити чутливість, зовсім не припускаючи, звичайно, використати радіолокатори для дослідження небесних тіл.

Радянські вчені академіки Л.И. Мандельштам і Н.Д. Папалекси теоретично обґрунтували можливість радіолокації Місяця ще в 1943 році.

Це було перше радіоастрономічне дослідження в Радянському Союзі. Два роки потому (в 1946 році) воно було перевірено на практиці спочатку в США, а потім в Угорщині. Радіохвилі, послані людиною, досягли поверхні Місяця й, відбившись від її, повернулися на Землю, де були вловлені чутливим радіоприймачем.

Наступні десятиліття - це період надзвичайно швидкого прогресу радіоастрономії. Його можна назвати тріумфальним, тому що щорічно радіохвилі приносять із космосу дивні відомості про природу небесних тіл. За порівняно короткий інтервал часу, починаючи з 50-х рр., у радіоастрономії досягнуто великого прогресу. Розпізнавання від 1-10 кут. хв. дійшло до 0.1 тис. кут. сек. і значно перевершує можливості оптичної астрономії. Чутливість від 1-10 Ян підвищилася до 1 мкян. Спостереження проводяться в діапазоні від 0.01 до 300-400 Ггц. Одночасно прийнята смуга частот від 100-200 кгц доведена до 1-10 Ггц. Радіоастрономія має схожі, а по деяких проблемах і більші в порівнянні з оптикою, можливості проникнення в глибини Всесвіту.

 

4.5  Інші методи спостережень

 

Про усім, що відбувається навколо нас, про далекі зоряні й галактичні світи розповідають нам світлові промені. Але в наш час візуальні спостереження небесних світил проводяться дуже рідко. Більш ефективними виявилися фотографічні й фотоелектричні методи спостережень. Можливості фотографічного методу дійсно казкові: адже при тривалому фотографуванні кількість квантів, поглинених фотоемульсією, зростає. Зокрема, за допомогою 6-метрового телескопа можна одержати зображення зірок до 20m при експозиції всього 10 хвилин. До того ж на одній пластинці фіксуються зображення багатьох тисяч об'єктів, кожний з яких у свій час може стати чимсь цікавим.

В останні роки усе більше використається фотоелектричний метод pеєстрації слабких світлових потоків. У цьому випадку пучок світла направляється не на фотопластинку, а на фотокатод (металеву пластинку, вмонтовану в скляний балон). Для астрономічних спостережень сьогодні використаються дуже чутливі фотопомножувачі, здатні реєструвати дуже слабкі світлові потоки. Так, сучасні фотопомножувачі, установлені на 5-метровому телескопі, реєструють швидкі зміни яскравості об'єктів до 24-ї видимої величини.

Величезний виграш у часі фотографування слабких об'єктів дають електронно-оптичні перетворювачі (ЭОП). Дуже перспективним виявився телевізійний метод.

 

 

4.6 Проект космічного телескопа імені Хаббла

 

 

У двадцятому столітті астрономи зробили багато кроків у вивченні всесвіту. Ці кроки були б неможливі без використання більших і складних телескопів, розташованих на високогірних лабораторіях і керованих великою кількістю кваліфікованих фахівців.

З виводом на орбіту ТЕЛЕСКОПА ІМЕНІ ХАББЛА (HUBBLE SPACE TELESCOPE - HST), астрономія зробила гігантський ривок уперед. Будучи розташованим за межами земної атмосфери, HST може фіксувати такі об'єкти і явища, які не можуть бути зафіксовані приладами на землі.

Проект HST був розроблений у НАСА при участі Європейського Космічного Агенства (ESA). Цей телескоп-рефлектор, діаметром 2,4 м (94,5 дюйма), виводиться на низьку (610 кілометрів або 330 морських миль) орбіту за допомогою американського корабля СПЕЙС ШАТТЛ (SPACE SHUTTLE). Проект передбачає періодичне технічне бслуговування й заміну встаткування на борті телескопа. Проектний строк експлуатації телескопа - 15 і більше років.

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.

 

1. Космос: Збірник. “Науково - популярна література” (Сост. Ю. И. Коптев і С. А. Нікітін; Вступ. ст. академіка Ю. А. Осипьяна;  Оформл. і макет В. Итальянцева; Рис. Е. Азанова, Н. Котляровского, В. Цикоты. - Л.: Дет. літ.,1987. - 223 с., іл.)
2. И. А. Климишин. “Астрономія наших днів” - М.: «Наука».,1976. - 453 с.
3. А. Н. Томилин. “Небо Землі. Нариси по історії астрономії” (Науковий редактор й автор передмови доктор фізико-математичних наук К. Ф. Городників. Рис. Т. Оболенській і Б. Стародубцева. Л., «Дет. літ.», 1974. - 334 с., іл.)
4. “Енциклопедичний словник юного астронома” (Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-і изд., перераб. і  доп. - М.: Педагогіка, 1986. - 336с., іл.)