Параграф 1. Характеристики телескопов. Классификация оптических телескопов . Классификация телескопов по волновому диапазону наблюдения. Эволюция телескопов. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ

Учебник «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс» авторов Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута

Параграф 1

Заполнить таблицы:

Характеристики телескопов

Параметр	Определение	Формула
Назначение
Разрешающая способность
Угловой диаметр диска
Увеличение телескопа

Классификация оптических телескопов

Вид	Ход лучей	Примеры телескопа и его характеристики
Рефракторы
Рефлекторы
Зеркально - линзовые

Классификация телескопов по волновому диапазону наблюдения

Вид	Особенности конструкции, принцип действия	Примеры, характеристики
Радиотелескопы
Инфракрасные телескопы
Рентгеновские телескопы
Гамма - телескопы

Эволюция телескопов

Год изготовления	Пример телескопа	Диаметр, угловое расширение	Приемник излучения

1 Что такое астрономия?

1.1 Как появилось понятие астрономия

2 Что изучает астрономия

3 Когда появилась наука

4 Задачи астрономии

§ 1. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ

1. Что изучает астрономия.Астрономия — наука о Вселенной. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: астрон — звезда и номос— закон.

Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Во Вселенной небесные тела образуют системы различной сложности. Например, Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему. Земля — одна из ее планет. Вы знаете, что планеты светят отраженным солнечным светом. В отличие от них Солнце — самосветящееся небесное тело, представляет собой единственную звезду в Солнечной системе.Звезды, видимые невооруженным глазом, составляют ничтожную долю звезд, входящих в нашу Галактику. Кроме нашей, существует множество других галактик. Свет от ближайших галактик идет к нам миллионы лет.Небесные тела находятся в непрерывном движении, изменении, развитии. Планеты, звезды и галактики имеют свою историю, нередко исчисляемую миллиардами лет.Астрономия — одна из самых увлекательных и прекрасных наук о природе — исследует не только настоящее, но и далекое прошлое окружающего нас мегамира, а также позволяет нарисовать научную картину будущего Вселенной. 2. Роль наблюдений в астрономии.Наблюдения — основной источник информации о небесных телах, процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Для проведения наблюдений во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения — астрономические обсерватории. Наиболее известные в нашей стране: Главная астрономическая обсерватория Российской Академии наук — Пулковская (в Санкт-Петербурге), Специальная астрофизическая обсерватория (на Северном Кавказе), Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга (в Москве). Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать не видимые невооруженным глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звезд. В астрономии расстояние между объектами на небе измеряют углом, образованным лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Такое расстояние называется угловым, и выражается оно в градусах и долях градуса. Невооруженным глазом две звезды видны раздельно, если они отстоят на небе друг от друга на угловом расстоянии не менее 1—2'. В крупные телескопы удается наблюдать раздельно звезды, угловое расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды (под углом 1′ «видна» спичечная коробка примерно с расстояния 10 км). Существует несколько типов оптических телескопов. В телескопах–рефракторах (рис. 1), где используется преломление света, лучи от небесных светил собирает линза (или система линз). В телескопах-рефлекторах (рис.2) — вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи. В зеркально-линзовых телескопах (рис. 3) — комбинация зеркал и линз. Изображение в телескопе получается перевернутым. С помощью телескопов производятся не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокоточные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся: документальность — способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию; моментальность — способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент; панорамность — способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение; интегральность — способность накапливать свет от слабых источников; детальность получаемого изображения. Сведения о температуре, химическом составе, магнитных поляхнебесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы будете изучать в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии. Кромесвета, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи). Многие открытия при изучении Солнечной системы, нашей и других галактик связаны с радиотелескопами, предназначенными для исследования небесных тел в радиодиапазоне. Один из крупнейших радиотелескопов — «РАТАН-600» — установлен в Специальной астрофизической обсерватории. Его антенна состоит из подвижных элементов (щитов), расположенных по окружности диаметром 600 м (рис. 4). Там же находится и 6-метровый телескоп-рефлектор (рис. 5).

Значительная часть невидимого излучения небесных тел поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Поэтому наземные наблюдения приходится дополнять внеатмосферными, которые стали возможны благодаря успешным запускам искусственных спутников Земли (ИСЗ), автоматических межпланетных станций (АМС) и орбитальных научных станций. Бортовые астрономические приборы способны исследовать небесные тела во всех диапазонах длин волн. Важные научные результаты получены с помощью отечественных и зарубежных орбитальных обсерваторий — «Астрон», «Гранат», «Космический телескоп им. Хаббла» и др. Таким образом, астрономия из оптической превратилась во всеволновую. В школе вы можете выполнять только простейшие астрономические наблюдения. Но они необходимы. Подобно тому как без демонстрационных опытов и лабораторных работ по физике нельзя глубоко понять и прочно усвоить сущность физических явлений и законов, без школьных астрономических наблюдений нельзя успешно овладеть основами астрономии. 3. Связь астрономии с другими науками. Значение астрономии. Современная астрономия — фундаментальная физико-математическая наука, развитие которой неразрывно связано с научно-техническим прогрессом. Это особенно наглядно можно показать на примере ведущего раздела астрономии — астрофизики, изучающего природу небесных тел. До появления в прошлом веке фотографии и спектрального анализа о природе небесных тел было известно очень мало. Бурный расцвет астрофизика переживает в наши дни, когда наземные и внеатмосферные наблюдения дополняются экспериментами в околоземном космическом пространстве, на Луне, Венере и Марсе, а полученные данные обрабатываются на электронно-вычислительных машинах и подвергаются анализу с учетом новейших достижений физики, математики, химии и других наук. В интерпретации результатов наблюдений важна роль философской позиции ученых. Осмысление наблюдаемых во Вселенной объектов, явлений и процессов необходимо для правильного понимания сложной взаимосвязи микромира и мегамира, построения современной астрономической картины мира.Однако астрономия не только опирается на данные других наук, но и способствует развитию последних. Например, астрофизика обогащает земную физику ценными сведениями о состоянии вещества, находящегося в условиях очень высоких и очень низких температур, давлений, плотностей, а также различных магнитных полей. Вселенная как бы становится грандиозной физической лабораторией, где сама природа дает возможность изучать поведение вещества в условиях, резко отличающихся от земных. Решение задач небесной механики (раздела астрономии, изучающего законы движения небесных тел) способствовало появлению и совершенствованию важнейших областей математики. Законы небесной механики лежат в основе теории движения космических аппаратов. При расчетах космических траекторий учитываются силы тяготения Земли, Солнца и других небесных тел, вблизи которых предстоит пролететь кораблю, а также данные о физических условиях (ускорение свободного падения, состав атмосферы и ее температура) на Луне или планете, к которой направляется корабль. Ориентирами в полетах служат Солнце, яркие звезды, Земля и другие планеты. Наконец, данные астрономии о строении и эволюции Вселенной, о месте в ней человека составляют неотъемлемую часть научного мировоззрения. Астрономия — одна из древнейших наук. Она возникла из практических потребностей человека раньше всех других наук. Примерно шесть тысяч лет назад египтяне уже согласовали свой календарь с астрономическим явлением. Они заметили, что начало разлива Нила совпадает с появлением над горизонтом перед самым восходом Солнца звезды Сириус (по-египетски Сотис). Это наблюдение и было положено в основу египетского календаря. С давних пор в далеких путешествиях люди ориентировались ночью по звездам, а днем — по Солнцу. Астрономические наблюдения и сейчас используются для решения важных проблем народного хозяйства. К их числу относятся: измерение времени, составление точных географических карт, выполнение разнообразных геодезических работ, ориентировка по небесным светилам на море, в воздухе и в космическом пространстве. Однако этим далеко не исчерпывается в настоящее время значение астрономии. Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет лучше узнать нашу Землю. В сферу деятельности людей уже включаются околоземное космическое пространство и ближайшие к Земле небесные тела. В будущем освоение космоса позволит расширить среду обитания людей, что, в частности, может облегчить решение экологических проблем. Новые требования к астрономии предъявляет космонавтика. Нужно уметь с большой точностью определять расстояния до небесных тел Солнечной системы, выбирать подходящее для межпланетных перелетов время, знать расположение наиболее опасных участков орбит космических ракет, уметь выбирать оптимальные траектории искусственных небесных тел. Таким образом, астрономия является наукой, необходимой людям. Более подробно и глубоко многие вопросы астрономии придется изучать тем из вас, кто станет специализироваться в области астрономии, геодезии и картографии, посвятит себя мореплаванию, авиации, охране природы, космическим исследованиям. А общее представление о строении и эволюции Вселенной сейчас должен иметь каждый человек.