Нижче перелік корисних для астрономії слів. Ці терміни було створено вченими пояснення те, що відбувається у космічному просторі.
Корисно знати ці слова, без розуміння їх визначень, неможливо вивчати Всесвіт і пояснюватися з тем астрономії. Сподіваюся, основні астрономічні терміни залишатимуться у вашій пам'яті.
Абсолютна величина - Наскільки яскравою буде зірка, якщо вона буде на відстані 32,6 світлових років від Землі.
Абсолютний нуль - Найнижча з можливих температур, -273,16 градусів за Цельсієм.
Прискорення — Зміна швидкості (швидкості або напряму).
Світіння неба - Природно світіння нічного неба через реакції, що відбуваються у верхніх шарах атмосфери Землі.
Альбедо — Альбедо об'єкта вказує, скільки світла він відбиває. Ідеальний відбивач, такі як дзеркало, матиме альбедо 100. Місяць має альбедо 7, Земля має альбедо 36.
Ангстрем - Блок, який використовується для вимірювання довжини хвиль світла та інших електромагнітних випромінювань.
Кільцевий - має форму як у кільця або утворює кільце.
Апоастра - Коли дві зірки обертаються навколо один одного, то як далеко один від одного вони можуть виявитися (максимальна відстань між тілами).
Афелій - При орбітальному русі об'єкта навколо Сонця, коли настає найвіддаленіша позиція від Сонця.
Апогей - Позиція об'єкта в орбіті Землі, коли він максимально віддалений від Землі.
Аероліт – кам'яний Метеорит.
Астероїд - Тверде тіло, або мала планета, що обертається навколо Сонця.
Астрологія - Переконання, що положення зірок і планет впливає на події людських доль. Це немає жодного наукового обгрунтування.
Астрономічна одиниця — Відстань від Землі до Сонця Зазвичай записується АU.
Астрофізика - Використання фізики та хімії у вивченні астрономії.
Атмосфера - Газовий простір, що оточує планету чи інший космічний об'єкт.
Атом — найдрібніша частка будь-якого елемента.
Аврора (Північне сяйво) - Красиві вогні над полярними регіонами, що викликаються напругою частинок Сонця при взаємодії з магнітним полем Землі.
Ось — Уявна пряма, де обертається об'єкт.
Радіаційний фон - Слабке мікрохвильове випромінювання, що виходить з космосу в усіх напрямках. Це, як вважають, залишок Великого Вибуху.
Баріцентр - Центр тяжкості Землі та Місяця.
Подвійні зірки - Зоряний дует, який насправді складається з двох зірок, що обертаються навколо один одного.
Чорна Діра - Область простору навколо дуже невеликого і дуже масивного об'єкта, в якому гравітаційне поле настільки сильне, що навіть світло не може з нього вирватися.
Болід - Блискучий метеор, який може вибухнути під час свого спуску через атмосферу Землі.
Болометр - Чутливий до випромінювань детектор.
Небесна сфера - Уявна сфера, що оточує Землю. Термін використовується, щоб допомогти астрономам пояснити, де об'єкти знаходяться у небі.
Цефеїди - Змінні зірки, їх вчені використовують для визначення, наскільки віддаленою є галактика або як далеко від нас знаходиться скупчення зірок.
Прилад із зарядовим зв'язком (ПЗС) - Чутливий пристрій зображень, яке замінює фотографії в більшості галузей астрономії.
Хромосфера - Частина сонячної атмосфери, її видно під час повного сонячного затемнення.
Циркумполярна зірка - Зірка, яка ніколи не заходить, її можна розглядати цілий рік.
Кластери - Група зірок чи група галактик, які пов'язані між собою силами гравітації.
Індекс Кольори — міра кольору зірки, яка розповідає вченим, наскільки гарячою є поверхня зірки.
Кома - Туманність, що оточує ядро комети.
Комета - Невеликі, заморожені маси пилу та газу, що обертаються навколо Сонця.
З'єднання — явище, у якому планета наближається до іншої планети чи зірки, і рухається між іншим об'єктом і тілом Землі.
Сузір'я - Група зірок, яким були дані назви від давніх астрономів.
Корона - Зовнішня частина атмосфери Сонця.
Коронограф — Тип телескопа для перегляду Сонця Corona.
Космічні промені - Високошвидкісні частинки, які досягають Землю з космічного простору.
Космологія - Вивчення Всесвіту.
День - Кількість часу, за який Земля, обертаючись, здійснює оборот навколо своєї осі.
Щільність - Компактність матерії.
Пряма руху - Об'єкти, що рухаються навколо Сонця в тому ж напрямку, що і Земля - вони рухаються в прямому русі, на відміну від об'єктів, що рухаються в протилежному напрямку - вони рухаються в ретроградному русі.
Добове рух - Видимо рух неба зі Сходу на Захід, викликане Землею, що рухається із заходу на схід.
Попелясте світло - Слабке світіння Місяця над темною стороною Землі. Світло викликано відображенням від Землі.
Затемнення — Коли бачимо об'єкт у небі, заблокований тінню іншого об'єкта або тінню Землі.
Екліптика - Шлях Сонця, Місяця і планет, по якому всі йдуть в небі.
Екосфера — територія навколо зірки, де температура дозволяє існувати життя.
Електрон - Негативна частка, яка обертається навколо атома.
Елемент - Речовина, яка не може бути роздроблена далі. Є 92 відомі елементи.
Рівнодінство – 21 березня та 22 вересня. Двічі на рік, коли день і ніч рівні за часом, у всьому світі.
Друга космічна швидкість — швидкість необхідна об'єкту, щоб вирватися з обіймів сили тяжіння іншого об'єкта.
Екзосфера - Зовнішня частина атмосфери Землі.
Спалахи - ефект сонячних спалахів. Красиві виверження у зовнішній частині атмосфери Сонця.
Галактика - Група зірок, газу та пилу, які утримуються разом під дією сили тяжіння.
Гамма - Надзвичайно короткохвильове енергійне електромагнітне випромінювання.
Геоцентричний - просто означає, що Земля в центрі. Люди звикли вірити, що всесвіт є геоцентричним; Земля їм була центром всесвіту.
Геофізика - Дослідження Землі з використанням фізики.
HI область - Хмара нейтрального водню.
НІ область - Хмара іонізованого водню (область емісійної туманності гарячої плазми).
Діаграма Герцшпрунга-Рассела - Схема, яка допомагає вченим зрозуміти різні видизірок.
Постійна Хаббла — Відношення між відстанню від об'єкта та швидкістю, з якою він віддаляється від нас. Далі об'єкт рухається тим швидше, чим віддаленішим він від нас стає.
Планети, що мають орбіту менше земної - Меркурій і Венера, які лежать ближче до Сонця, ніж Земля, називаються нижчими планетами.
Іоносфера - Область атмосфери Землі.
Кельвін — Вимірювання температури часто використовується в астрономії. 0 градусів Кельвіна дорівнює -273 градусів за Цельсієм і -459,4 градусів за Фаренгейтом.
Закони Кеплера - 1. планети рухаються по еліптичних орбіт з Сонцем в одному з фокусів. 2. Уявна лінія, що з'єднує центр планети з центром Сонця. 3. Час, необхідний планеті на орбіту навколо Сонця.
Кірквуд прогалини - Регіони в поясі астероїдів, де майже немає астероїдів. Це з тим, що гігантський Юпітер змінює орбіти будь-якого об'єкта, що входить у ці області.
Світловий Рік - Відстань, яку промінь світла робить протягом одного року. Це приблизно 6,000,000,000,000 (9660000000000 км) миль.
Кінцівка - Край будь-якого об'єкта в космічному просторі. Зона Місяця, наприклад.
Місцева група - Група з двох десятків галактик. Це група, до якої належить наша Галактика.
Лунація - Період між новими місяцями. 29 днів 12 годин 44 хв.
Магнітосфера - Регіон навколо об'єкта, де вплив магнітного поля об'єкта можна відчути.
Маса - Не те саме, що вага, хоча маса об'єкта допомагає визначити, скільки він буде важити.
Метеор - Падаюча зірка, це частинки пилу, що входять в атмосферу Землі.
Метеорит - Об'єкт з космічного простору, такі як скеля, яка падає на Землю і приземляється на її поверхні.
Метеороїди — Будь-який маленький об'єкт у космічному просторі, наприклад хмари пилу або скелі.
Мікрометеорити - Надзвичайно маленький об'єкт. Вони настільки малі, що, коли вони потрапляють в атмосферу Землі, вони не створюють ефекту зірки.
Чумацький Шлях - Наша Галактика. (Слово «Галактика» насправді означає Чумацький Шлях по-грецьки).
Мала планета - Астероїд
Молекула - група атомів, пов'язані один з одним.
Декілька зірок — Група зірок, які обертаються один біля одного.
Надір - Це точка на небесній сфері, безпосередньо нижче спостерігача.
Туманність - Облако газу та пилу.
Нейтрино - Дуже маленька частка, яка не має маси чи заряду.
Нейтронна зірка - Залишки мертвої зірки. Вони неймовірно компактні та обертаються дуже швидко, деякі зі спином 100 разів на секунду.
Новинка — Зірка, яка раптом спалахує перш, ніж зникнути знову — спалах у багато разів сильніший за її початкову яскравість.
Земний сфероїд — Планета, яка не є ідеально круглою, тому що вона ширша в середині і коротша зверху до низу.
Затемнення - Покриття одного небесного тіла іншим.
Опозиція — Коли планета стоїть точно навпроти Сонця, то Земля знаходиться між ними.
Орбіта - Шлях одного об'єкта навколо іншого.
Озон - Площа у верхніх шарах атмосфери Землі, яка поглинає багато смертельних випромінювань, що приходять з космосу.
Паралакс - Зсув об'єкта, коли він розглядається з двох різних місць. Наприклад, якщо ви закриєте одне око і подивіться на свій ніготь великого пальця, а потім перемкнете очі, ви побачите все у фоновому режимі зміщення вперед та назад. Вчені використовують це, щоб виміряти відстань до зірок.
Парсек - 3.26 світлових років
Напівтінь - Світла частина тіні знаходиться на краю тіні.
Періастра — Коли дві зірки, що обертаються навколо один одного, знаходяться на найближчій точці.
Перігей - Крапка на орбіті об'єкта навколо Землі, коли він знаходиться ближче до Землі.
Перигелій — Коли об'єкт обертається навколо Сонця в найближчій точці НД
Обурення - Заворушення в орбіті небесного об'єкта, спричинені гравітаційним тяжінням іншого об'єкта.
Фази - Очевидно, зміна форми Місяця, Меркурія та Венери через те, як багато сонячної сторони з видом на Землю.
Фотосфера - Яскрава поверхня Сонця
Планета - Об'єкт, що рухається навколо зірки.
Планетарна туманність - Туманність газу, що оточує зірку.
Прецесія - Земля поводиться як дзига. Її полюси спінінг у колах викликають полюси в крапку у різних напрямках протягом довгого часу. Вона займає 25800 років для Землі, щоб завершити одну прецесію.
Власний рух - Рух зірок небом, як це видно з Землі. Ближні зірки мають більш високий власний рух, ніж віддаленіші, як у нашому автомобілі — здається, що ближче об'єкти, такі як дорожні знаки, рухаються швидше, ніж далекі гори та дерева.
Протон - елементарна частка в центрі атома. Протони мають позитивний заряд.
Квазар - Дуже далекий та дуже яскравий об'єкт.
Сяючий – Площа в небі під час метеоритного дощу.
Радіогалактики - Галактики, які є надзвичайно потужними випромінювачами радіовипромінювання.
Червоне усунення - Коли об'єкт рухається геть від Землі, світло від цього об'єкта розтягується, чому він виглядає червонішим.
Повертатися — Коли рухається по колу навколо іншого об'єкта, як Місяць навколо Землі.
Поворот — Коли об'єкт, що обертається, має хоча б одну нерухому площину.
Сарос (драконічний період) - інтервал часу, з 223 синодичних місяців (приблизно 6585,3211 діб), після якого затемнення Місяця та Сонця повторюються у звичайному порядку. Saros цикл - Період 18 років 11.3 дні, в які затемнення повторюються.
Супутник - Невеликий об'єкт на орбіті. Є багато електронних об'єктів, що обертаються навколо Землі.
Мерехтіння - Мерехтіння зірок. Завдяки атмосфері Землі.
Перегляд — Стан атмосфери Землі у певний час. Якщо небо чисте, то астрономи кажуть, що є хороший перегляд.
Селенографія - Вивчення поверхні Місяця.
Сейфертовські галактики – Галактики з невеликими яскравими центрами. Багато галактики сейфертовські є добрими джереламирадіохвиль.
Зірка, що падає — Світло в атмосферу в результаті падіння метеорита на Землю.
Сидеричний період - Період часу, який об'єкт у просторі приймає, щоб завершити один повний оборот по відношенню до зірок.
Сонячна система - Система планет та інших об'єктів на орбіті зірки Сонце.
Сонячний вітер - Стійкий потік частинок від Сонця у всіх напрямках.
Сонцестояння - 22 червня та 22 грудня. Пора року, коли день або найкоротший, або найдовший - залежно від того, де ви знаходитесь.
Спікули – основні елементи, до 16000 кілометрів у діаметрі, у хромосфері Сонця.
Стратосфера - Рівень атмосфери Землі приблизно від 11-64 км. над рівнем моря.
Зірка - Об'єкт, що самостійно світиться, який світить через вироблену енергію в ядерних реакціях всередині її ядра.
Наднова зірка – Супер яскравий вибух зірки. Наднова може виробляти таку ж кількість енергії на секунду, як вся галактика.
Сонячний годинник - Стародавній інструмент, що використовується для визначення часу.
Сонячні плями - Темні плями на поверхні Сонця.
Зовнішні планети - Планети, що лежать далі від Сонця, ніж Земля.
Синхронний супутник Штучний супутник, який рухається навколо Землі з тією ж швидкістю, з якою обертається Земля, тому він завжди знаходиться в одній і тій же частині Землі.
Синодичний період обігу — Час, необхідний об'єкту в просторі, щоб знову з'явитися в тій же точці, щодо двох інших об'єктів, наприклад, Землі та Сонця
Сизігія - Положення Місяця на її орбіті, в новій або повній фазі.
Термінатор - Лінія між днем та вночі на будь-якому небесному об'єкті.
Термопара — Прилад, який використовується для вимірювання дуже малої кількості тепла.
Уповільнення часу — Коли ви наближаєтеся до швидкості світла, час уповільнюється і збільшується маса (є така теорія).
Троянські астероїди - Астероїди, що обертаються навколо Сонця, слідуючи орбітою Юпітера.
Тропосфера - Нижня частина атмосфери Землі.
Тінь - Темна внутрішня частина сонячної тіні.
Змінні зірки — Зірки, що коливаються в яскравості.
Зеніт - Він прямо над вашою головою в нічному небі.
1.2 Деякі важливі поняття та формули із загальної астрономії
Перш ніж приступити до опису затемнено-змінних зірок, яким присвячена дана робота, розглянемо деякі основні поняття, які нам знадобляться надалі.
Зоряна величина небесного світила – це вжита в астрономії міра його блиску. Блиском називається інтенсивність світла, що доходить до спостерігача або освітленість, створювана на приймачі випромінювання (очей, фотопластинка, фотоумножитель і т.п.) Блиск обернено пропорційний квадрату відстані, що розділяє джерело і спостерігача.
Зоряна величина m і блиск E пов'язані між собою формулою:
У цій формулі E i - блиск зірки m i -ї зоряної величини, E k - блиск зірки m k -ї зоряної величини. Користуючись цією формулою, неважко бачити, що зірки першої зоряної величини (1 m) яскравіші за зір шостої зоряної величини (6 m), які видно на межі видимості неозброєного ока рівно в 100 разів. Саме ця обставина лягла в основу побудови шкали зоряних величин.
Прологарифмувавши формулу (1) і взявши до уваги, що lg 2,512 =0,4, отримаємо:
, (1.2)
(1.3)
Остання формула показує, що різниця зоряних величин прямо пропорційна логарифму відношення блисків. Знак мінус у цій формулі говорить про те, що зоряна величина зростає (зменшується) із зменшенням (зростанням) блиску. Різниця зоряних величин може виражатися як цілим, а й дробовим числом. За допомогою високоточних фотоелектричних фотометрів можна визначати різницю зоряних величин з точністю до 0,001 m . Точність візуальних (очомірних) оцінок досвідченого спостерігача становить близько 0,05 m.
Слід зазначити, що формула (3) дозволяє обчислювати не зоряні величини, які різниці. Щоб побудувати шкалу зоряних величин, потрібно вибрати певну нуль-пункт (початок відліку) цієї шкали. Приблизно вважатимуться таким нуль-пунктом Вегу (a Ліри) – зірку нульової зоряної величини. Існують зірки, які мають зіркові величини негативні. Наприклад, Сіріус (a Великого пса) є найяскравішою зіркою земного неба і має зоряну величину -1,46 m.
Блиск зірки, що оцінюється оком, називається візуальним. Йому відповідає зоряна величина, що позначається m u . чи m віз. . Блиск зірок, що оцінюється за їх діаметром зображення та ступенем почорніння на фотопластинці (фотографічний ефект) називається фотографічним. Йому відповідає фотографічна зоряна величина m pg або m фот. Різниця С = m pg - m фот, що залежить від кольору зірки, називається показником кольору.
Існують кілька умовно прийнятих систем зоряних величин, з яких найбільшого поширення набули системи зоряних величин U, B і V. Буквою U позначаються ультрафіолетові зоряні величини, B–сині (близькі до фотографічних), V – жовті (близькі до візуальних). Відповідно визначаються два показники кольору: U – B та B – V, які для чисто білих зірок дорівнюють нулю.
Теоретичні відомості про затьмяно-змінні зірки
2.1 Історія відкриття та класифікація затемнено-змінних зірок
Перша затемнено-змінна зірка Алголь (b Персея) було відкрито 1669г. італійським математиком та астрономом Монтанарі. Вперше її досліджував наприкінці XVIII ст. англійський аматор астрономії Джон Гудрайк. Виявилася, що видима неозброєним оком одиночна зірка b Персея насправді є кратною системою, яка не поділяється навіть при телескопічних спостереженнях. Дві зі вхідних у систему зірок звертаються навколо загального центру мас за 2 доби 20 годин та 49 хвилин. У певні моменти часу одна з зірок, що входять до системи, закриває від спостерігача іншу, що викликає тимчасове ослаблення сумарного блиску системи.
Крива зміни блиску Алголю, яка наведена на рис. 1
Даний графік побудований за точними фотоелектричними спостереженнями. Видно два ослаблення блиску: глибокий первинний мінімум – головне затемнення (яскрава компонента ховається за слабшою) і невелике ослаблення блиску – вторинний мінімум, коли яскравіша компонента затьмарює слабшу.
Ці явища повторюються через 2,8674 діб (або 2 дні 20 годин 49 хвилин).
З графіка зміни блиску видно (Рис.1), що з Алголя відразу після досягнення головного мінімуму (найменше значення блиску) починається його підйом. Це означає, що відбувається приватне затемнення. У деяких випадках може спостерігатися і повне затемненнящо характеризується збереженням мінімального значення блиску змінної в головному мінімумі протягом деякого проміжку часу. Наприклад, у затемнено-змінної зірки U Цефея, яка доступна спостереженням у сильні біноклі та аматорські телескопи, у головному мінімумі тривалість повної фази становить близько 6год.
Розглянувши графік зміни блиску Алголя, можна виявити, що між головним і вторинним мінімумами блиск зірки не залишається постійним, як це могло здаватися на перший погляд, а злегка змінюється. Пояснити це явище можна так. Поза затемненням до Землі доходить світло від обох компонент подвійної системи. Але обидві компоненти близькі один до одного. Тому більш слабка компонента (часто більша за розмірами), що висвітлюється яскравою компонентою, розсіює випромінювання, що падає на неї. Очевидно, що найбільша кількість розсіяного випромінювання сягатиме земного спостерігача у той час, коли слабка компонента розташована за яскравою, тобто. поблизу моменту вторинного мінімуму (теоретично це має наступати у момент вторинного мінімуму, але сумарний блиск системи різко зменшується внаслідок те, що відбувається затемнення однієї з компонент).
Цей ефект називається ефектом перевипромінювання. На графіці він проявляється поступовим підйомом загального блиску системи в міру наближення до вторинного мінімуму та зменшення блиску, яке симетрично його зростанню щодо вторинного мінімуму.
У 1874р. Гудрайк відкрив другу затемнено-змінну зірку - Ліри. Вона змінює блиск порівняно повільно з періодом, рівним 12 діб 21 годині 56 хвилин (12,914 діб). На відміну від Алголя, крива блиску має більш плавну форму. (Мал.2) Це пояснюється близькістю компонент один до одного.
Приливні сили, що виникають в системі, змушують обидві зірки витягнутися вздовж лінії, що з'єднує їх центри. Компоненти вже не кульові, а еліпсоїдальні. При орбітальному русі диски компонентів, що мають еліптичну форму, плавно змінюють свою площу, що призводить до безперервної зміни блиску системи навіть поза затемненням.
У 1903р. було відкрито затемнену змінну W Великої Ведмедиці, яка має період звернення близько 8 годин (0,3336834 діб). За цей час спостерігаються два мінімуми рівної чи майже рівної глибини (Рис.3). Вивчення кривої блиску зірки показує, що компоненти майже рівні за розмірами та майже стикаються поверхнями.
Окрім зірок типу Алголя, b Ліри та W Великої Ведмедиці існують більш рідкісні об'єкти, які також відносять до затемнено-змінних зірок. Це еліпсоїдальні зірки, що обертаються навколо осі. Зміна площі диска викликає невеликі зміни блиску.
Водню, в той час як у зірок з температурою близько 6 тис. К. лінії іонізованого кальцію, розташовані на межі видимої та ультрафіолетової частини спектру. Зауважимо, що такий вид І має спектр нашого Сонця. Послідовність спектрів зірок, що виходять при безперервній зміні температури їх поверхневих шарів, позначається такими літерами: O, B, A, F, G, K, M, від найгарячіших до...
Ліній спостерігатися не буде (через слабкість спектра супутника), але лінії спектру головної зірки коливатимуться так само, як і в першому випадку. Періоди змін, що відбуваються в спектрах спектрально-подвійних зірок, які, очевидно, є і періодами їхнього звернення, бувають дуже різні. Найкоротший із відомих періодів 2,4Ч (g Малої Ведмедиці), а найдовші – десятки років. Для...
1. Теоретична роздільна здатність телескопа:
Де λ - Середня довжина світлової хвилі (5,5 · 10 -7 м), D– діаметр об'єктиву телескопа, або , де D- Діаметр об'єктиву телескопа в міліметрах.
2. Збільшення телескопа:
Де F- фокусна відстань об'єктива, f– фокусна відстань окуляра.
3. Висота світил у кульмінації:
висота світил у верхній кульмінації, що кульмінують на південь від зеніту ( d < j):
, де j- Широта місця спостереження, d- відмінювання світила;
висота світил у верхній кульмінації, що кульмінують на північ від зеніту ( d > j):
, де j- Широта місця спостереження, d- відмінювання світила;
висота світил у нижній кульмінації:
, де j- Широта місця спостереження, d- Схиляння світила.
4. Астрономічна рефракція:
наближена формула для обчислення кута рефракції, вираженого в секундах дуги (при температурі +10°C та атмосферному тиску 760 мм. рт. ст.):
, де z– зенітна відстань світила (для z<70°).
зірковий час:
Де a- пряме сходження будь-якого світила, t- Його годинний кут;
середній сонячний час (місцевий середній час):
T m = T + h, де T– справжній сонячний час, h- Рівняння часу;
всесвітній час:
Деl – довгота пункту з місцевим середнім часом T m , виражена в часовій мірі, T 0 – всесвітній час у цей момент;
поясний час:
Де T 0 – всесвітній час; n– номер часового поясу (для Грінвіча n=0, для Москви n=2, для Красноярська n=6);
декретний час:
або 
6. Формули, що пов'язують сидеричний (зоряний) період обігу планети Tіз синодичним періодом її звернення S:
для верхніх планет:
для нижніх планет:
, де TÅ – зоряний період навернення Землі навколо Сонця.
7. Третій закон Кеплера:
, де Т 1і Т 2- Періоди обігу планет, a 1 і a 2 – великі півосі їхньої орбіти.
8. Закон всесвітнього тяжіння:
Де m 1і m 2- маси матеріальних точок, що притягуються, r- Відстань між ними, G– гравітаційна стала.
9. Третій узагальнений закон Кеплера:
, де m 1і m 2- маси двох тіл, що взаємно притягуються, r- Відстань між їх центрами, Т– період обігу цих тіл навколо загального центру мас, G– гравітаційна стала;
для системи Сонце та дві планети:
, де Т 1і Т 2- Сидеричні (зоряні) періоди обігу планет, М- Маса Сонця, m 1і m 2- Маси планет, a 1 і a 2-великі півосі орбіт планет;
для систем Сонце та планета, планета та супутник:
, де M- Маса Сонця; m 1 – маса планети; m 2 – маса супутника планети; Т 1 і a 1- Період обігу планети навколо Сонця і велика піввісь її орбіти; Т 2 та a 2– період звернення супутника навколо планети та велика піввісь його орбіти;
при M >> m 1 , а m 1 >> m 2 ,
10. Лінійна швидкість руху тіла по параболічній орбіті (параболічна швидкість):
, де G M- Маса центрального тіла, r- Радіус-вектор обраної точки параболічної орбіти.
11. Лінійна швидкість руху тіла по еліптичній орбіті у вибраній точці:
, де G- гравітаційна постійна, M- Маса центрального тіла, r– радіус-вектор обраної точки еліптичної орбіти, a- Велика піввісь еліптичної орбіти.
12. Лінійна швидкість руху тіла по круговій орбіті (кругова швидкість):
, де G- гравітаційна постійна, M- Маса центрального тіла, R- Радіус орбіти, v p – параболічна швидкість.
13. Ексцентриситет еліптичної орбіти, що характеризує ступінь відхилення еліпса від кола:
, де c- Відстань від фокусу до центру орбіти, a- Велика піввісь орбіти, b- Мала піввісь орбіти.
14. Зв'язок відстаней перицентру та апоцентру з великою піввіссю та ексцентриситетом еліптичної орбіти:
Де rП – відстані від фокусу, в якому знаходиться центральне небесне тіло, до перицентру, rА – відстані від фокусу, в якому знаходиться центральне небесне тіло, до апоцентру, a- Велика піввісь орбіти, e- Ексцентриситет орбіти.
15. Відстань до світила (не більше Сонячної системи):
, де R ρ
0 – горизонтальний паралакс світила, виражений у секундах дуги,
або , де D 1 і D 2 – відстані до світил, ρ 1 і ρ 2 – їх горизонтальні паралакси.
16. Радіус світила:
Де ρ - Кут, під яким з Землі видно радіус диска світила (кутовий радіус), RÅ – екваторіальний радіус Землі, ρ 0 – горизонтальний паралакс світила.m – видима зіркова величина, R- Відстань до зірки в парсеках.
20. Закон Стефана-Больцмана:
ε=σT 4 , де ε - Енергія, випромінювана в одиницю часу з одиниці поверхні, Т– температура (у кельвінах), а σ - Постійна Стефана-Больцмана.
21. Закон Вина:
Де λ max – довжина хвилі, на яку припадає максимум випромінювання абсолютно чорного тіла (в сантиметрах), Т- Абсолютна температура в кельвінах.
22. Закон Хаббла:
, де v- Променева швидкість видалення галактики, c– швидкість світла, Δ λ
- Доплерівське зміщення ліній у спектрі, λ
- Довжина хвилі джерела випромінювання, z– червоне усунення, r- Відстань до галактики в мегапарсеках, H– постійна Хаббла, що дорівнює 75 км/(с×Мпк).
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 курсастрономії». 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 системапростягається за орбіту Плутона і закінчується там, де гравітаційний вплив Сонця порівнюється 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 складвсесвіту.
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.
1.
Сіріус, Сонце, Алголь, Альфа Центавра, Альбірео. Знайдіть у цьому списку зайвий об'єкт та поясніть своє рішення. Рішення:Зайвий об'єкт – Сонце. Усі інші зірки є подвійними чи кратними. Можна також відзначити, що Сонце – єдина у списку зірка, біля якої виявлено планети. 2.
Оцініть величину атмосферного тиску біля поверхні Марса, якщо відомо, що маса його атмосфери в 300 разів менша, ніж маса атмосфери Землі, а радіус Марса приблизно в 2 рази менша за радіус Землі. Рішення:Просту, але досить точну оцінку можна отримати, якщо вважати, що вся атмосфера Марса зібрана в приповерхневому шарі постійної щільності, що дорівнює щільності біля поверхні. Тоді тиск можна обчислити за відомою формулою , де – щільність атмосфери біля Марса, – прискорення вільного падіння лежить на поверхні, – висота такий однорідної атмосфери. Така атмосфера вийде досить тонкою, тому зміну з висотою можна знехтувати. З тієї ж причини масу атмосфери можна як де – радіус планети. Оскільки де - маса планети, - її радіус, - гравітаційна стала, вираз для тиску можна записати у вигляді Відношення пропорційно щільності планети, тому тиск на поверхні виходить пропорційним. Очевидно, що ті самі міркування можна застосувати і до Землі. Оскільки середні щільності Землі і Марса – двох планет земної групи – близькі, залежність від середньої щільності планети можна знехтувати. Радіус Марса приблизно 2 разу менше радіуса Землі, тому атмосферний тиск лежить на поверхні Марса можна оцінити як земного, тобто. близько кПа (насправді воно становить близько кПа). 3.
Відомо, що кутова швидкість обертання Землі навколо осі зменшується з часом. Чому? Рішення:Через існування місячних та сонячних припливів (в океані, атмосфері та літосфері). Приливні горби переміщаються поверхнею Землі у напрямі, протилежному напрямку її обертання навколо осі. Оскільки переміщення приливних горбів поверхнею Землі може відбуватися без тертя, то приливні горби гальмують обертання Землі. 4.
Де довший день 21 березня: у Петербурзі чи Магадані? Чому? Широта Магадана дорівнює. Рішення:Тривалість дня визначається середнім відмінюванням Сонця протягом дня. На околиці 21 березня відміна Сонця збільшується з часом, тому день буде довшим там, де 21 березня настане пізніше. Магадан знаходиться на схід від Петербурга, тому тривалість дня 21 березня в Петербурзі буде більшою. 5.
У ядрі галактики M87 знаходиться чорна діра з масою мас Сонця. Знайдіть гравітаційний радіус чорної діри (відстань від центру, де друга космічна швидкість дорівнює швидкості світла), і навіть середню щільність речовини не більше гравітаційного радіуса. Рішення:Другу космічну швидкість (вона ж швидкість тікання або параболічна швидкість) для будь-якого космічного тіла можна розрахувати за формулою: де 
