Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
Усе вядомыя касмічныя радыёкрыніцы ў 1980-х гг. былі зведзе-ны ў каталог, які налічвае звыш 100 тыс. аб’ектаў.
У 1958 г. астраномы ЗША атрымалі першае радарнае рэха ад іншай планеты — Венеры. Адбіткі радарных сігналаў ад іншых пла-нет даюць самыя дакладныя вымярэнні адлегласцей. Гэтыя ж мета-ды далі магчымасць пранікнуць праз шчыльную атмасферу Венеры
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
Рыс. 17.11. Схема работы радыёінтэрферометра
Рыс. 17.12. Аптычнае і радыёвы-прамяненне галактыкі Цэнтаўр A
118
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
і даследаваць рэльеф яе паверхні. У 1994 г. амерыканскі касмічны апарат «Магелан» правёў радарныя даследаванні з арбіты вакол Ве-неры і атрымаў дакладныя звесткі аб дэталях паверхні гэтай плане-ты. 3 дапамогай радара былі дакладна вызначаны перыяды абара-чэння Венеры і Меркурыя.
4. Пазаатмасферная астраномія. Малады раздзел астраноміі — пазаатмасферная астраномія — вывучае нябесныя аб’екты пры да-памозе апаратуры, вынесенай за межы зямной атмасферы. Розныя прылады, размешчаныя на штучных спадарожніках Зямлі (ШСЗ) і аўтаматычных міжпланетных станцыях (АМС), даюць магчы-масць вывучаць касмічныя аб’екты ва ўсім дыяпазоне даўжынь хваль, пачынаючы ад жорсткага гама-выпрамянення да кіламет-ровых радыёхваль. Таму сучасная астраномія стала ўсяхвалевай.
Выкарыстанне інфрачырвонага выпрамянення ў астраноміі па-чалося з таго, што з яго дапамогай вучоныя правялі дакладныя вымярэнні тэмпературы паверхні і атмасферы планет Сонечнай сістэмы. Так у атмасферах Марса, Венеры і Юпітэра быў выяў-лены вуглякіслы газ. Інфрачырвоныя назіранні планет-гігантаў далі магчымасць вызначыць структуру іх атмасфер і адшукаць лёд на спадарожніках. Сенсацыйным адкрыццём інфрачырвонай ас-траноміі стала вада, выяўленая ў вялікай колькасці ў космасе. Яна прысутнічае ў газапылавых туманнасцях, каметах і на малых
планетах.
Паколькі зямная атмасфера моцна экраніруе ультрафіялета-вае выпрамяненне, яго прыёмнікі прыходзіцца размяшчаць на
Рыс. 17.13. Рэнтгенаўскі відарыс Крабападобнай туманнасці
штучных спадарожніках Зямлі. Ак-тыўныя даследаванні касмічных ультрафіялетавых прамянёў пра-водзіць амерыканскі спадарожнік FUSE (спектраскапічны зонд далёка-га ультрафіялетавата дыяпазону), які быў запушчаны ў 1998 г.
Назіранні, праведзеныя ў 1999 г., далі вельмі цікавыя навуковыя вынікі. Высветлілася, што ў нашай Галактыцы шырока распаўсюджаны масы моцна нагрэтага (да паўмільё-на градусаў) міжзорнага газу, які размешчаны на адлегласці ад 5 да Ютыс. светлавых гадоў ад цэнтраль-най плоскасці Млечнага Шляху. Гэты газ награваецца, хутчэй за ўсё, у вы-ніку ўспышак звышновых зорак.
119
Крыніцамі гама-выпрамянення з’яўляюцца ўспышкі на Сонцы, ядры актыўных галактык, квазары. Даследаванні гама-выпрамянення праводзіла касмічная гама-абсерваторыя імя Комптана (ЗША), за-пушчаная ў 1991 г.
Самы адчувальны прыёмнік рэнтгенаўскага выпрамянення (рэнт-генаўскі тэлескоп) размешчаны на спадарожніку «Чандра», запуш-чаным у 1999 г. 3 дапамогай гэтай абсерваторыі даследуюцца звыш-новыя зоркі, туманнасці (рыс. 17.13), нейтронныя зоркі, сонечная карона і ўспышкі на Сонцы.
На каляземныя арбіты ШСЗ выводзяць унікальныя ультрафіяле-тавыя, інфрачырвоныя і аптычныя тэлескопы. Паступова павяліч-ваюцца дыяметры іх галоўных люстраў, удасканальваецца святло-прыёмная апаратура, павышаецца адчувальнасць прыбораў, распрацоўваюцца новыя метады стабілізацыі тэлескопаў на арбіце.
Пытанні і практыкаванні
1. На якія дыяпазоны падзяляецца ўвесь спектр электрамагнітнага выпрамянення? 2. Чаму з паверхні Зямлі нельга вывучаць нябесныя аб’екты ва ўсіх дыяпазонах электрамагнітнага выпрамянення? 3. Якія асноўныя задачы вырашаюць у астраноміі з дапамогай тэлескопаў? 4. Як можна вызначыць бачнае павелічэнне аптычнай сістэмы тэлескопа? 5. Дакажыце, што павелічэнне тэлескопа пры візуальных назіраннях роўнае суадносінам фокусных адлегласцей аб’ектыва і акуляра. 6. Што разумеюць пад распазнавальнай здольнасцю тэлескопа? 7. Чым адрозні-ваюцца аптычныя тэлескопы ад радыётэлескопаў? 8. Чым адрозніваец-ца радыёінтэрферометр ад радыётэлескопа? 9. Што разумеюць пад паза-атмасфернай астраноміяй?
і 18.
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
СПЕКТРАЛЬНЫ АНАЛІЗ У АСТРАНОМІІ
1. Віды спектраў. У 1666 г. Ісаак Ньютан пры прапусканні пучка сонеч-нага святла праз трохгранную шкляную прызму заўважыў, што той не толькі пераламляецца да асновы прызмы, але і распадаецца на каляровыя састаўляю-чыя (рыс. 18.1). Атрыманую на экране каляровую палоску з сямі асноўных ко-лераў, якія паступова пераходзяць адзін у другі, назвалі спектрам.
Рыс. 18.1. Утварэнне беспера-пыннага спектра
120
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
Рыс. 18.2. Спектрограф, устаноўле-ны на тэлескопе
Для назірання і даследавання спектраў выкарыстоўваюць прыла-ду — спектраскоп. Для атрымання і рэгістрацыі спектраў нябесных цел ужываюць спецыяльную аптычную прыладу— спектрограф (рыс. 18.2).
Спектры адносна яркіх свяціл фатаграфуюць шчыліннымі спект-рографамі, якія складаюцца з ка-ліматара, прызмы і фотакамеры (рыс. 18.3). Фатаграфічны здымак спектра нябеснага цела называецца спектраграмай. Спектраграмай на-зываюць таксама графік залежнасці інтэнсіўнасйі (магутнасці) выпра-мянення нябеснага цела ад даў-жыні хвалі ці частаты.
Кожнае святлівае цела стварае спектр выпрамянення. Спектры бы-ваюць суцэльныя (бесперапынныя), лінейчастыя і паласатыя.
Суцэльны спектр мае выгляд бесперапыннай паласы, колеры якой паступова пераходзяць адзін у другі (гл. рыс. 18.1). Усе цвёрдыя целы, расплаўленыя металы, святлівыя газы і пара, якія знаходзяцца пад вельмі высокім ціскам, даюць суцэльны спектр. Такі спектр можна, напрыклад, атрымаць ад дугавога ліхтара і свечкі, якая гарыць.
Іншы выгляд мае спектр, калі ў якасці крыніцы святла выкары-стоўваць распаленыя газы ці пару пры ўмове, што іх ціск мала ад-розніваецца ад нармальнага і газы знаходзяцца ў атамарным стане. У гэтым выпадку гавораць аб лінейчастым спектры (атамным). Ён складаецца з асобных рэзкіх каляровых ліній, раздзеленых цёмнымі прамежкамі (рыс. 18.4). Многія газы і пара складаюцца з асобных атамаў, напрыклад інертныя газы (гелій, неон, аргон і інш.), пара металаў. Газы і пара, якія складаюцца з малекул (напрыклад, вада-
Рыс. 18.3. Схема шчыліннага спектрографа
121
род, кісларод, пара ёду), могуць пры пэўных умовах распадацца на атамы (дысацыіраваць). Такія атамарныя газы і пара таксама даюць лінейчастыя спектры. Устаноўлена, што кожны хімічны элемент у стане распаленага газу, які складаецца з атамаў, выпра-мяняе толькі яму аднаму ўласцівы лінейчасты спектр з характэрнымі ка-ляровымі лініямі, заўсёды размешча-нымі на адным і тым жа месцы.
Рыс. 18.4. Лінейчастыя спектры некаторых рэчываў (Hg, Ne, He, Na, Н)
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
Паласаты спектр (малекулярны) складаецца з асобных ліній, якія зліваюцца ў палосы (выразныя з аднаго боку і размытыя з другога), раздзеленыя цёмнымі прамежкамі. Такі спектр выпрамяняюць мале-кулы газаў і пары.
Разам са спектрамі выпрамянення адрозніваюць спектры паглы-нання.
Як нам ужо вядома, пры назіранні святла ад дугавога ліхтара праз спектраскоп мы атрымліваем суцэльны спектр. Калі ўста-навіць перад шчылінай спектраскопа звычайнае зялёнае шкло, то суцэльны спектр будзе ўяўляць сабой вузкую зялёную палоску, а ўсе астатнія колеры будуць адсутнічаць — на іх месцы будзе цём-ная паласа. Як і каляровае шкло, газы і пара рэчываў таксама здольныя паглынаць пэўныя прамяні спектра. Напрыклад, калі прамяні ад дугавога ліхтара праходзяць праз пару натрыю, тэм-пература якой ніжэй за тэмпературу распаленых вуглёў ліхтара, то ў суцэльным спектры ўзнікаюць блізка размешчаныя цёмныя лініі на тым самым месцы, дзе ў спектры выпрамянення натрыю на-зіраюцца жоўтыя лініі. Пры праходжанні святла ад дугавога ліхта-ра праз газы і пару іншых рэчываў у суцэльным спектры, які назіраецца ў спектраскоп, мы ўбачым таксама шэраг цёмных ліній, характэрных для гэтых рэчываў.
Суцэльны спектр, перасечаны цёмнымі лініямі ці палосамі ў вы-ніку праходжання белага святла праз распаленыя газы і пару, назы-ваецца спектрам паглынання. Даследаванне з’явы ўзнікнення спектраў паглынання паказала, што рэчыва паглынае прамяні тых даўжынь хваль, якія яно можа выпраменіць у дадзеных умовах (закон Кірхгофа).
Такім чынам, для кожнага хімічнага элемента яго лінейчасты спектр выпрамянення і спектр паглынання з’яўляюцца абарачальнымі. Гэта азначае, што месцазнаходжанне цёмных ліній паглынання даклад-на адпавядае месцазнаходжанню каляровых ліній выпрамянення.
Спектр утрымлівае найважнейшую інфармацыю пра выпрамя-ненне. Агульны выгляд спектра і дэталёвае размеркаванне энергіі
122
МЕТАДЫ ДАСЛЕДАВАННЯ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
ў ім залежаць ад тэмпературы, хімічнага саставу і фізічных улас-цівасцей крыніцы, а таксама ад скорасці яе руху. Метад даследа-вання хімічнага саставу цел і іх фізічнага стану пры дапамозе спек-траў выпрамянення і паглынання называецца спектральным аналізам.
2. Хімічны састаў нябесных цел. У 1814 г. нямецкі фізік Іозеф Фраўнгофер пры назіранні спектра Сонца з дапамогай зробленага ім спектраскопа з дыфракцыйнай рашоткай звярнуў увагу на тое, што суцэльны спектр Сонца мае значную колькасць цёмных ліній. Ву-чоны ўстанавіў, што гэтыя лініі (пазней названыя яго імем) не вы-падковыя і заўсёды прысутнічаюць у спектры Сонца на строга вы-значаных месцах. Фраўнгоферавы лініі — гэта лініі паглынання пары розных рэчываў, размешчаных паблізу ад крыніцы суцэльнага спек-тра — яркай паверхні Сонца (паміж фотасферай і спектральнай прыладай). Сонца абкружана газавай абалонкай, якая мае больш нізкую тэмпературу і меншую шчыльнасць, чым фотасфера. Такім чынам, спектр Сонца з’яўляецца, па сутнасці, спектрам паглынан-ня гэтай пары.
Пры дэталёвай класіфікацыі фраўнгоферавых ліній адзін за ад-ным на Сонцы выявілі ўсе зямныя элементы. Пасля правядзення велізарнай па аб’ёме працы па ўстанаўленні адпаведнасці фраўнго-феравых ліній пэўным элементам высветлілася, што некалькі спек-тральных ліній не належаць ніводнаму зямному элементу. Так быў адкрыты сонечны элемент— гелій (сонечны). I толькі праз 26 гадоў гелій выявілі на Зямлі.
КНІГІ ОНЛАЙН
