Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
Сучаснік Галілея Іаган Кеплер у час, калі быў асістэнтам вялі-кага астранома Ціха Браге, атрымаў доступ да высокіх па даклад-
IIHIttfOJX
насці вынікаў назіранняў планет, якія право-дзіліся на працягу больш за 20 гадоў. Асаблівую ўвагу Кеплера прыцягнуў Марс, у руху якога назіраліся значныя адхіленні ад усіх ранейшых тэорый. Пасля працяглых вылічэнняў вучонаму ўдалося знайсці тры законы руху планет, якія адыгралі значную ролю ў развіцці ўяўленняў аб будове Сонеч-най сістэмы.
Раздзел астраноміі, які вывучае рух ня-бесных цел, атрымаў назву нябеснай механікі. Нябесная механіка дазволіла растлумачыць і папярэдне вылічыць з надзвычай высокай дакладнасцю амаль усе рухі, што назіраюцца як у Сонечнай сістэме, так і ў Галактыцы.
У астранамічных назіраннях выкарыстоў-валіся ўсё больш дасканалыя тэлескопы. Пад-зорная труба Галілея была ўдасканалена Кеп-лерам, а пазней Крысціянам Гюйгенсам. Ісаак Ньютан вынайшаў новы від тэлескопа — тэ-лескоп-рэфлектар. 3 дапамогай мадэрнізава-ных аптычных прылад былі зроблены новыя адкрыцці, прычым у дачыненні не толькі цел Сонечнай сістэмы, але і свету слабых і далёкіх зорак. У 1655 г. Гюйгенс выявіў кольцы Сатур-
Ісаак Ньютан (1643—1727)
Міхаіл Васілевіч
Ламаносаў (1711 — 1765)
8
УВОДЗІНЫ
на і шэраг яго спадарожнікаў. У 1761 г. М. В. Ламаносаў адкрыў ат-масферу ў Венеры і правёў даследаванне камет. Прымаючы за эта-лон Зямлю, вучоныя параўноўвалі яе з іншымі планетамі і спада-рожнікамі. Так нараджалася параўнальная планеталогія.
Значныя магчымасці даследавання фізічнай прыроды і хімічна-га саставу зорак з’явіліся пасля адкрыцця спектральнага аналізу (1859). Падрабязныя даследаванні цёмных ліній у спектры Сонца, выкананыя нямецкім вучоным Іозефам Фраўнгоферам, былі першым крокам у атрыманні масавай спектральнай інфармацыі аб нябесных целах. У 60-я гг. XIX ст. спектральны аналіз усталяваўся як асноў-ны метад даследаванняў фізічнай прыроды нябесных цел. Хуткае развіццё лабараторнай спектраскапіі і тэорыі спектраў атамаў і іонаў на аснове квантавай механікі прывяло да ўзнікнення фізікі зорак, і ў першую чаргу фізікі зорных атмасфер. Раздзел астраноміі, які вывучае фізічныя з’явы і хімічныя працэсы, што адбываюцца ў ня-бесных целах, іх сістэмах і ў касмічнай прасторы, называецца аст-рафізікай.
Далейшае развіццё астраноміі звязана з удасканаленнем тэхнікі назіранняў. Істотныя поспехі дасягнуты ў стварэнні новых тыпаў прыёмнікаў выпрамянення. Фотаэлектронныя памнажальнікі, элек-тронна-аптычныя пераўтваральнікі, метады электроннай фатаграфіі і тэлебачання павялічылі дакладнасць і адчувальнасць фотаметрыч-ных назіранняў і яшчэ больш пашырылі спектральны дыяпазон рэ-гістрацыі выпрамяненняў. Стаў даступным для назіранняў свет да-лёкіх галактык, што знаходзяцца на адлегласці мільярдаў светлавых гадоў. Узніклі новыя кірункі астраноміі: зорная астраномія, касма-логія і касмагонія.
Часам зараджэння зорнай астраноміі прынята лічыць 1837— 1839 гг., калі незалежна ў Расіі, Германіі і Англіі былі атрыманы пер-шыя вынікі ў вызначэнні адлегласцей да зорак. Зорная астраномія вывучае заканамернасці ў прасторавым размеркаванні і руху зорак у нашай зорнай сістэме — Галактыцы, даследуе ўласцівасці і размер-каванне іншых зорных сістэм.
Касмалогія — раздзел астраноміі, які вывучае паходжанне, будову і эвалюцыю Сусвету як адзінага цэлага. Вывады касмалогіі грунту-юцца на законах фізікі і даных назіральнай астраноміі, а таксама на ўсёй сістэме ведаў пэўнай эпохі. Інтэнсіўна гэты раздзел астраноміі стаў развівацца ў першай палавіне XX ст. пасля распрацоўкі агуль-най тэорыі адноснасці А. Эйнштэйнам.
Касмагонія — раздзел астраноміі, які вывучае паходжанне і развіццё нябесных цел і іх сістэм. 3-за таго што ўсе нябесныя целы ўзнікаюць і развіваюцца, ідэі аб іх эвалюцыі цесна звязаны з уяў-
леннямі аб прыродзе гэтых цел увогуле. Пры даследаванні зорак і галактык выкарыстоўваюцца вынікі назіранняў многіх падобных аб’ектаў, якія ўзнікаюць у розны час і знаходзяцца на розных ста-дыях развіцця. У сучаснай касмагоніі шырока выкарыстоўваюцца законы фізікі і хіміі.
Касмаганічныя гіпотэзы XVIII—XIX стст. тычыліся галоўным чынам паходжання Сонечнай сістэмы. Пазней развіццё фізікі і аст-рафізікі дазволіла распачаць сур’ёзнае вывучэнне паходжання і развіцця зорак (рыс. 1.3). У 60-х гг. XX ст. пачалося даследаван-не паходжання і развіцця галактык, прырода якіх была высветле-на толькі ў 1920-х гг. (Асноўныя астранамічныя адкрыцці прыве-дзены ў Дадатку 2.)
4. Астранамічныя назіранні. Асноўным спосабам даследавання нябесных аб’ектаў і з’яў служаць астранамічныя назіранні. Астрана-мічныя назіранні — гэта мэтанакіраваная і актыўная рэгістрацыя інфармацыі аб працэсах і з’явах, што адбываюцца ў Сусвеце. Такія назіранні з’яўляюцца асноўнай крыніцай ведаў на эмпірычным уз-роўні.
На працягу тысячагоддзяў астраномы вывучалі месцазнаходжан-не нябесных аб’ектаў на зорным небе і іх узаемнае перамяшчэнне з цягам часу. Дакладныя вымярэнні месцазнаходжанняў зорак, пла-нет і іншых нябесных цел даюць матэрыял для вызначэння адлег-ласцей да іх і іх памераў, а таксама для даследавання законаў іх руху.
іяніеНоял
Рыс. 1.3. Станаўленне і развіццё астранамічнай навукі: a — аб'екты вывучэння раздзелаў астраноміі;
б — паслядоўнасць узнікнення раздзелаў астраноміі
10
Рыс. 1.4. Назіранні ў тэлескоп у сучас-най абсерваторыі
Вынікамі вугламерных вымярэн-няў карыстаюцца ў практычнай астраноміі, нябеснай механіцы, зорнай астраноміі.
Для правядзення астранаміч-ных назіранняў у многіх краінах створаны спецыяльныя навукова-даследчыя ўстановы — астранаміч-ныя абсерваторыі.
Для выканання астранамічных назіранняў і апрацоўкі атрыманых даных у сучасных абсерваторыях выкарыстоўваюць назіральныя інструменты (тэлескопы), свят-лопрыёмную і аналізавальную
апаратуру, дапаможныя прылады для назіранняў, электронна-вылі-чальную тэхніку і інш. (рыс. 1.4).
Аптычныя тэлескопы служаць для збірання святла нябесных цел, якія даследуюцца, і атрымання іх відарыса. Тэлескоп павялічвае ву-гал зроку, пад якім бачныя нябесныя целы, і збірае ў шмат разоў больш святла, што прыйшло ад свяціла, чым простае вока назіраль-ніка. Дзякуючы гэтаму ў тэлескоп можна разглядаць нябачныя з Зямлі дэталі паверхні найбліжэйшых нябесных цел, а таксама мно-ства слабых зорак.
Пасля другой сусветнай вайны пачала бурна развівацца радыё-фізіка (фізіка радыёхваль). Удасканаленыя прыёмнікі, антэны і ра-дыёлакатары, якія засталіся пасля вайны, маглі прымаць радыёвы-прамяненне Сонца і далёкіх касмічных аб’ектаў.
Рыс. 1.5. Радыётэлескоп абсер-ваторыі Грын Бэнк
Так узнікла радыёастраномія — адна з галін астрафізікі. Укаранен-не радыёназіранняў у астраномію (рыс. 1.5) узбагаціла яе мноствам вы-датных адкрыццяў.
Новым імпульсам у развіцці аст-ранамічных назіранняў стаў выхад касмічных апаратаў і чалавека ў космас. Навуковыя прылады і тэ-лескопы, размешчаныя на касмічных караблях, дазволілі даследаваць ульт-рафіялетавае, рэнтгенаўскае і гама-выпрамяненне ад Сонца, зорак, га-лактык. Гэтыя назіранні па-за межамі
11
зямной атмасферы, якая паглынае караткахвалевае выпрамяненне, надзвычай пашырылі аб’ём інфармацыі аб фізічнай прыродзе нябес-ных цел і іх сістэм.
5. Значэнне астраноміі. Ва ўсе часы астраномія значна ўплыва-ла на практычную дзейнасць чалавека, аднак самым галоўным яе прызначэннем было і ёсць фарміраванне навуковага светапогляду. Гэта можна прасачыць пры разгляданні развіцця асобных раздзелаў астраноміі.
Метады арыентавання, распрацаваныя практычнай астраноміяй, выкарыстоўваюцца ў мараходстве, авіяцыі і касманаўтыцы. Патра-баванні да дакладнасці вызначэння каардынат нябесных аб’ектаў (зорак, квазараў, пульсараў) значна ўзраслі ў сувязі з тым, што па іх арыентуюцца касмічныя аўтаматычныя апараты, скорасці якіх і адлегласці, што яны праходзяць, несувымерныя з зямнымі. У су-вязі з асваеннем цел Сонечнай сістэмы ўзнікае неабходнасць састаў-лення падрабязных карт Месяца, Марса, Венеры.
Работа службы часу таксама звязана з астраноміяй. У задачы гэтай службы ўваходзяць вызначэнне, захоўванне і перадача сігна-лаў дакладнага часу, што не страціла актуальнасці і зараз. Атамны гадзіннік, дакладнасць ходу якога дасягае 10 s с, дазваляе вывучаць гадавыя і векавыя змены вярчэння Зямлі, а значыць, уносіць па-праўкі ў адзінкі вымярэння часу.
Па меры асваення касмічнай прасторы павялічваецца колькасць задач, якія павінна вырашаць нябесная механіка. Адна з іх — вы-вучэнне адхіленняў рэальных арбіт штучных спадарожнікаў Зямлі (ШСЗ) ад разліковых. Змена вышыні палёту ШСЗ над зямной па-верхняй залежыць ад сярэдняй шчыльнасці парод, што залягаюць пад зямной паверхняй, і тым самым паказваюць на раёны пошуку нафты, газу ці жалезнай руды.
Даследаванне атмасфер цел Сонечнай сістэмы дапамагае пазнан-ню законаў дынамікі атмасферы Зямлі, больш дакладнай пабудове яе мадэлі і, у выніку, больш дакладнаму прадказанню надвор’я. Практычную цікавасць маюць для метэаролагаў, напрыклад, пытанні ўтварэння сярністых воблакаў на Венеры, якія выклікаюць «парні-ковы эфект», ці пытанні глабальных марсіянскіх пылавых бур, што ахалоджваюць паверхню гэтай планеты.
Развіццё астрафізікі стымулюе распрацоўку найноўшых тэхна-логій. Так, даследаванне крыніц энергіі Сонца і зорак падказала ідэю стварэння кіруемых тэрмаядзерных рэактараў. У працэсе вывучэння сонечных пратуберанцаў нарадзілася ідэя цеплаізаляцыі звышгарачай плазмы магнітным полем, стварэння магнітагідрадына-мічных генератараў. Вынікі назіранняў Службы Сонца — міжнарод-
УВОДЗІНЫ
12
най каардынацыйнай сеткі па рэгістрацыі актыўнасці Сонца — вы-карыстоўваюцца ў метэаралогіі, касманаўтыцы, медыцыне і іншых галінах чалавечай дзейнасці (рыс. 1.6).
Наша Зямля не ізаляваная ў прасторы, на яе ўздзейнічаюць часціцы і палі, якія ідуць ад Сонца і зорак. Многія зоркі ў канцы сваёй эвалюцыі ўзрываюцца (так званыя Звышновыя) з надзвычай вялікім выдзяленнем энергіі за некалькі секунд. Так, тыповая ўспышка звышновай зоркі на адлегласці 60 светлавых гадоў здоль-ная зменшыць азонавы слой нашай планеты ў 20 разоў, што ў сваю чаргу прывядзе да ўзрастання ў мільён разоў патоку ультрафіяле-тавага выпрамянення, якое дасягае Зямлі.
КНІГІ ОНЛАЙН
