Прилади й техніка астрономічних спостережень

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Контрольна робота
За концепціям сучасного природознавства
Тема: Прилади й техніка астрономічних спостережень

Зміст
Астрономічні прилади. Історія створення
Астрономічні прилади та техніка астрономічних спостережень
Список використаної літератури

Астрономічні прилади. Історія створення

Вся історія астрономії пов'язана з створенням все нових інструментів, що дозволяють підвищити точність спостережень, можливість вести дослідження небесних світил у діапазонах, недоступних неозброєним людського ока.
В історії астрономії можна відзначити 4 основних етапи, що характеризуються різними засобами спостережень. На 1-му етапі, що відноситься до глибокої старовини, люди за допомогою спеціальних пристосувань навчилися визначати час і вимірювати кути між світилами на небесній сфері. Підвищення точності відліків досягалося головним чином збільшенням розмірів інструментів, 2-й етап відноситься до початку 17 ст. і пов'язаний з винаходом телескопа і підвищенням з його допомогою можливостей ока при астрономічних спостереженнях. З введенням у практику астрономічних спостережень спектрального аналізу та фотографії в середині 19 ст. почався 3-й етап. Астрограф і спектрографи дали можливість отримати відомості про хімічні й фізичні властивості небесних тіл і їх природі. Розвиток радіотехніки, електроніки і космонавтики в середині 20 ст. призвело до виникнення радіоастрономії і позаатмосферної астрономії, що ознаменували 4-й етап.
Першим астрономічним інструментом можна вважати вертикальний шест, закріплений на горизонтальній майданчику, - гномон, що дозволяв визначати висоту Сонця, багатьох століть. Знаючи довжину гномона і тіні, можна визначити не тільки висоту Сонця над горизонтом, а й напрямок меридіана, встановлювати дні наступу весняного і осіннього рівнодення та зимового і літнього сонцестояння.
Розвиток конструкцій астрономічних інструментів в Китаї з найдавніших часів йшло, мабуть, незалежно від аналогічних робіт на Бл. і Порівн. Сході і на Заході. Так, в 7 ст. до н.е. в Китаї в царстві Лу вже застосовували гномон. У стародавній Греції на кілька десятиліть пізніше гномон використовує Анаксимандр (610-540 рр.. До н. Е.). Давньокитайський гномон представляв собою вертикально встановлений жердину висотою близько 1,5-2 м з витягнутої прямокутної майданчиком в основі, на якій були нанесені поділки, необхідні для вимірювань. По довжині полуденної тіні на цьому майданчику визначали моменти сонцестоянь, рівнодень
Давньокитайський гномон.
http://history.rsuh.ru/eremeev/china/sta045.jpg
Достовірні відомості про давньогрецьких астрономічних інструментах стали надбанням наступних поколінь завдяки "Альмагест", в якому разом з методикою і результатами астрономічних спостережень К. Птолемей приводить опис астрономічних інструментів - гномона, армілярна сфери, астролябії, квадранта, параллактическое лінійки, - застосовувалися як його попередниками ( особливо Гиппархом), так і створених ним самим. Багато з цих інструментів були в подальшому вдосконалені і ними користувалися протягом багатьох століть.
До старовинних кутомірним інструментів належать і квадранти. У найпростішому варіанті квадрант - плоска дошка у формі чверті кола, розділеного на градуси. Близько центру цього кола обертається рухома лінійка з двома діоптріями.

Широке поширення в стародавній астрономії отримали армілярна сфери - моделі небесної сфери з її найважливішими точками і колами: полюсами і віссю світу, меридіаном, горизонтом, небесним екватором і екліптикою. В кінці XVI ст. кращі за точністю і вишуканістю астрономічні інструменти виготовляв датський астроном Т. Бразі. Його армілярна сфери були пристосовані для вимірювання як горизонтальних, так і екваторіальних координат світил. Найбільш рання з відомих найбільш повних армілярна сфер - це створений в Олександрії в 140 р. н.е. метеороскоп з дев'ятьма кільцями. Однак більш прості типи армілярна сфер існували на Заході і раніше. Птолемей говорить про три таких інструментах. Встановлено, що в 146-127 рр.. до н.е. армілярную сферу з чотирьох кілець використовував Гіппарх.
Прилад, який являє собою наступний крок у розвитку астрономічного інструментарію в порівнянні з армілярна сферою, - це торкветум, винайдений арабами. У цьому приладі кільця не вкладені одна в одну, а встановлені на окремих стійках, що є більш зручним і досконалим, ніж у армілярна сфері, в якій всі кільця концентричні.
http://history.rsuh.ru/eremeev/china/Gen017.jpg
Знаменитий "Спрощений прилад" - торкветум Гоу Шоуцзіна, виготовлений в 1270 р. і знаходиться в даний час в обсерваторії на горі Пурпурній у Нанкіні (Китай).
Дж. Нідем вказував, що "Спрощений прилад" - Цзян Го Шоуцзіна є передвісником всіх екваторіальних установок сучасних телескопів. На його думку, знання пристрої цього приладу трьома століттями пізніше потрапило до датському астроному Тихо Браге й привело його до екваторіальної астрономії та конструювання відповідних приладів. Що стосується самої передачі ідеї екваторіального торкветума з Китаю, то Дж. Нідем вважає, що вона відбувалася через посередництво арабів до відомого фламандському математику, лікаря і астрономові Гемма Фрізіусу в 1534, а від нього - до Тихо Браге. І через останнього та його наступника, Йоганна Кеплера, сучасна європейська астрономія прийшла до того, щоб стати екваторіальній на китайський манер. При цьому слід зазначити, що з часів Го Шоуцзіна в пристроях наших сучасних екваторіальних установок не зроблено жодного подальшого суттєвого поступу.
У період раннього середньовіччя досягнення давньогрецьких астрономів були сприйняті вченими Близького і Середнього Сходу та Середньої Азії, які удосконалили їх інструменти та розробили ряд оригінальних конструкцій. Відомі праці про застосування астролябій і про їх конструкціях, про сонячний годинник і гномона, написані аль-Хорезмі, аль-Фергані, аль-Ходженді, аль-Біруні і ін Істотний внесок у розвиток астрономічних інструментів внесли астрономи Марагінской обсерваторії (Насіреддіна туями, 13 в) і Самаркандської обсерваторії (Улугбек, 15 в), на якій був встановлений гігантський секстант радіусом близько 40 м.
Через Іспанію і Південну Італію досягнення цих астрономів стали відомі в Північній Італії, Німеччини, Англії і Франції. У 15-16 ст. європейські астрономи використовували поряд з інструментами власної конструкції також і описані вченими Сходу. Широку популярність здобули інструменти Г. Пурбаха, Региомонтана (І. Мюллера) і особливо Тихо Браге і Я. Гевелія, які створили багато оригінальних інструментів високої точності.

Корінний переворот в методах астрономічних спостережень стався в 1609 р., коли італійський вчений Г. Галілей застосував для огляду неба зорову трубу і зробив перші телескопічні спостереження. Тому, початок телескопічної астрономії зазвичай пов'язують з ім'ям Галілео Галілея, який за допомогою виготовленої ним самим зорової труби (зорова труба була винайдена незадовго перед цим у Голландії) зробив видатні відкриття і дав їм правильне наукове пояснення. У вдосконаленні конструкцій телескопів-рефракторів, що мають лінзові об'єктиви, великі заслуги належать І. Кеплеру.

Перші телескопи були ще вкрай недосконалі, давали нечітке зображення, забарвлене райдужним ореолом. Позбутися від недоліків намагалися, збільшуючи довжину телескопів. Так з'явилися величезні інструменти, на зразок того, який в 1664 р. був побудований у Франції А. Уззу. Цей телескоп мав довжину 98 м і в цьому відношенні залишився чемпіоном і донині. Однак найбільш ефективними і зручними виявилися ахроматичні телескопи-рефрактор, які почали виготовлятися в середині 18 століття Д. Доллонд в Англії. У 1668 Г.І. Ньютон побудував телескоп-рефлектор, який був вільний від багатьох оптичних недоліків, властивих рефракторам. Пізніше вдосконаленням цієї системи телескопів займалися М.В. Ломоносов і В. Гершель. Останній домігся особливо великих успіхів у спорудженні рефлекторів. Поступово збільшуючи діаметри виготовляються дзеркал, В. Гершель у 1789 р. відшліфував для свого телескопа саме велике дзеркало (діаметром 122 см). У той час це був найбільший в світі рефлектор.
У XX ст. набули поширення дзеркально-лінзові телескопи, конструкції яких були розроблені німецьким оптиком Б. Шмідтом (1931) і радянським оптиком Д.Д. Максутова (1941).

http://avisdim.narod.ru/diction/A/dictiona/a9.jpgВ 1974 р. закінчив будівництво найбільшого в світі радянського дзеркального телескопа з діаметром дзеркала 6 м.

Цей телескоп встановлений на Кавказі в Спеціальній астрофізичній обсерваторії. Можливості цього інструменту величезні. Вже досвід перших спостережень показав, що цьому телескопу доступні об'єкти 25-ї зоряної величини, тобто в мільйони разів слабші, ніж ті, які спостерігав Галілей в свій телескоп.
До числа астрономічних інструментів відносяться універсальний інструмент - теодоліт; меридіанний коло, використовуваний для складання точних каталогів положень зірок; пасажний інструмент, службовець для точних визначень проходження зiрок через меридіан місця спостережень, що потрібно для служби часу.
Створено інструменти, що дозволяють вести спостереження небесних тіл у різних діапазонах електромагнітного випромінювання, у тому числі і в невидимому діапазоні. Це радіотелескопи і Вінгерферометри, а також інструменти, що застосовуються в рентгенівської астрономії, гаммастрономіі, інфрачервоної астрономії.
Для спостережень деяких астрономічних об'єктів розроблені спеціальні конструкції інструментів. Такі сонячний телескоп, коронограф (для спостережень сонячної корони), кометоіскатель, метеорний патруль, супутникова фотографічна камера (для фотографічних спостережень супутників) і багато інших.
Для фотографічних спостережень використовуються астрограф. Для астрофізичних досліджень потрібні телескопи із спеціальними пристосуваннями, призначеними для спектральних (об'єктивна призма, астроспектрограф), фотометричних (астрофотометрії), поляриметричних та інших спостережень.
Підвищити проникну силу телескопа вдається шляхом застосування у спостереженнях телевізійної техніки - телевізійного телескоп а, а також фотоелектронних помножувачів.
Важливий прилад, необхідний для спостережень - астрономічний годинник.
Суттєво збагатила наші уявлення про Всесвіт радіоастрономія, що зародилася на початку 30-х рр.. нашого століття. У 1943 р. російські вчені Л.І. Мандельштам і Н.Д. Папалексі теоретично обгрунтували можливість радіолокації Місяця. Радіохвилі, послані людиною, досягли Місяця і, відбившись від неї, повернулися на Землю.50-ті роки XX ст. - Період надзвичайно швидкого розвитку радіоастрономії. Щорічно радіохвилі приносили з космосу нові дивовижні відомості про природу небесних тіл.
Двадцяте століття привніс в роботу астрономів цілком нові можливості. У жовтні 1957 року перед астрономами відкрилися нові горизонти у вивченні Всесвіту. Перший космічний супутник відкрив двері в нове інформаційний вимір. Так, наприклад, дослідження космічних джерел в рентгенівському діапазоні почалися з висновком відповідних астрономічних інструментів за межі земної атмосфери. Основна мета рентгенівської астрономії - діагностика гарячої плазми, що дозволяє вивчати природу вибухових процесів в різних об'єктах, а також властивості речовини в екстремальних фізичних станах, недосяжних в земних лабораторіях.
http://spacetravell.narod.ru/Granat2.jpg
Космічна обсерваторія "Гранат", що почала свою роботу в 1989 році.
Серед приладів обсерваторії, був і рентгенівський телескоп, за допомогою якого вивчалися нейтронні зірки, чорні діри, білі карлики, залишки спалахів наднових зірок, міжзоряне середовище нашої Галактики, молекулярні хмари, центр нашої Галактики, позагалактичні об'єкти, фонове рентгенівське випромінювання нашого Всесвіту.
У 1979 році вперше на орбіті почав свою роботу радіотелескоп, що відкривало можливості по створенню в майбутньому гігантських космічних адіоінтерферометров, базою яких могли бути відстані у сотні мільйонів кілометрів. Для дослідження неба в найбільш енергійної частини спектру використовують гамма - телескопи, прикладом якого є прилад, встановлений на космічній обсерваторії "Гамма", запущеної в космос в 1990 році. Крім того, земна атмосфера заважає спостереженням і в оптичному діапазоні, саме з цієї причини астрономи завжди прагнули розмістити свої прилади якомога вище в горах, там вплив атмосфери кілька ослаблене, і тому спостереження успішніші. Тепер же стало можливим виводити у відкритий космос і оптичні телескопи. У 1987 році на орбіту Землі був виведений космічний найбільший прилад - оптичний телескоп з діаметром дзеркала 2,4 м, названий на честь астронома - Едвіна Хаббла. Спостереження на цьому телескопі дало масу нової інформації про будову Всесвіту, про природу самих різних космічних об'єктів.
Але не менш велике значення міжпланетних космічних станцій, покликаних докладно вивчати об'єкти Сонячної системи. Апарати, створені людськими руками, побували на поверхні Місяця, Венери, Марса, деяких малих тілах. Крім того, космічні апарати пролітали в безпосередній близькості від Меркурія, Юпітера, Сатурна, Урана, Нептуна, комети Галлея, деяких інших космічних тіл, передавши велику кількість найцікавіших фотографій і море іншої інформації.

Апарат станції "Венера-14"
Серед цих станцій не можна не відзначити відомі серії "Марс" і "Венера", апарати цих серій в шестидесятих - восьмидесятих роках провели широкі дослідження однойменних планет, серед американських апаратів не можна обійти мовчанням серії "Марінер" і "Вікінг". На малюнку зображено Апарат станції "Венера-14". На поверхні Венери йому довелося працювати під тиском майже в 100 атмосфер і температурою навколишнього вуглекислоти в 470 градусів С. І при цьому передавати інформацію на орбітальну частина станції.
У 1972-му і в 1973-ом роках в дальній космос були запущені відповідно "Піонер-10" і "Піонер-11". Дослідивши Юпітер, "Піонер-10" в 1979 році перетнув орбіту Урана, а в 1987 році вийшов за межі Сонячної системи, ставши першим космічним кораблем.
У 1977 році були запущені космічні апарати: "Вояджер-1" і "Вояджер-2". "Вояджеру-2" потрібно було виконати саму велику дослідницьку місію 20-го століття. Його шлях пролягав через систему Юпітера, яку він перетнув в 1979 році, далі в 1981 році він пролетів поруч із Сатурном і продовжив свій шлях до більш віддалених планет - в 1986 році його фотокамери передали людству види Урана і його супутників, а в 1989 році люди побачили з відносно близької відстані систему Нептуна.
http://spacetravell.narod.ru/Vojager-2_2.jpg
Після чого апарат перетнув межі Сонячної системи і відправився в міжзоряний подорож. Зв'язок з них до цих пір підтримується із Землі і, ймовірно, це буде можливо до 2013 року.

Астрономічні прилади та техніка астрономічних спостережень

Був час, коли небеса здавалися людям таємничими, а все, що відбувається в них - недоступним людському розуму. Спочатку завдання астрономії в основному зводилися лише до спостереження положень небесних світил і визначення місця розташування спостерігача на поверхні Землі. Лише з часів Галілея, з винаходом телескопа, астрономи приступили до вивчення фізичної природи небесних тіл.
Сучасні астрономічні інструменти використовуються для вимірювання точних положень світил на небесній сфері (систематичні спостереження такого роду дозволяють вивчати руху небесних світил); для визначення швидкості руху небесних світил уздовж променя зору (променеві швидкості): для обчислення геометричних і фізичних характеристик небесних тіл; для вивчення фізичних процесів, що відбуваються в різних небесних тілах; для визначення їх хімічного складу та для багатьох інших досліджень небесних об'єктів, якими займається астрономія. Всі відомості про небесні тіла та інші космічні об'єкти добуваються шляхом дослідження різних випромінювань, що надходять з космосу, властивості яких знаходяться в безпосередній залежності від властивостей небесних тіл і від фізичних процесів, що протікають у світовому просторі. У зв'язку з цим основним засобом астрономічних спостережень служать приймачі космічних випромінювань, і в першу чергу телескопи, що збирають світло небесних світил.
В даний час застосовуються три основних типи оптичних телескопів: лінзові телескопи, або рефрактори, дзеркальні телескопи, або рефлектори, і змішані, дзеркально-лінзові системи. Потужність телескопа безпосередньо залежить від геометричних розмірів його об'єктива або дзеркала, що збирає світло. Тому останнім часом все більше застосування отримують телескопи-рефлектори, так як за технічними умовами можливе виготовлення дзеркал значно більших діаметрів, ніж оптичних лінз.
У середині минулого століття, на Кримській астрофізичній обсерваторії став до ладу найбільший у Європі телескоп-рефлектор з поперечником дзеркала 2,6 метра, побудований на радянських оптичних заводах.
Сучасні телескопи являють собою досить складні і досконалі агрегати, при створенні яких використовуються новітні досягнення електроніки та автоматики. Сучасна техніка дозволила створити цілий ряд пристосувань і пристроїв, набагато розширили можливості астрономічних спостережень: телевізійні телескопи дають можливість отримувати на екрані чіткі зображення планет, електронно-оптичні перетворювачі дозволяють вести спостереження в невидимих ​​інфрачервоних променях, в телескопах з автоматичним коректуванням компенсується вплив атмосферних перешкод. В останні роки все більш широке поширення набувають нові приймачі космічного випромінювання - радіотелескопи, що дозволяють заглянути в надра Всесвіту набагато далі, ніж найпотужніші оптичні системи.
Суттєво збагатила наші уявлення про Всесвіт радіоастрономія, що зародилася на початку 30-х рр.. нашого століття. У 1943 р. радянські вчені Л. І, Мандельштам і Н.Д. Папалексі теоретично обгрунтували можливість радіолокації Місяця.
Радіохвилі, послані людиною, досягли Місяця і, відбившись від неї, повернулися на Землю.50-і роки 20в. - Період надзвичайно швидкого розвитку радіоастрономії. Щорічно радіохвилі приносили з космосу нові дивовижні відомості про природу небесних тіл. Сьогодні радіоастрономія використовує найчутливіші приймальні пристрої і самі великі антени. Радіотелескопи проникли в такі глибини космосу, які поки залишаються недосяжними для звичайних оптичних телескопів. Перед людиною розкрився радіокосмос - картина Всесвіту в радіохвилях.
Існує також цілий ряд астрономічних інструментів, що мають специфічне призначення і застосовуваних для певних досліджень. До числа подібних інструментів відноситься, наприклад, сонячний баштовий телескоп, побудований радянськими вченими і встановлений в Кримській астрофізичній обсерваторії.
У минулому телескопічні спостереження велися з допомогою очі, а їх результати замальовували від руки. Тепер на зміну віч астронома-спостерігача прийшла малюнок. Вивчаються космічні об'єкти точно і об'єктивно фіксуються фотографічної платівкою. Одним з головних переваг фотографічного методу є здатність світлочутливої ​​емульсії, на якій фіксується зображення, накопичувати світло. Завдяки цьому збільшення експозиції дає можливість виявляти космічні об'єкти, недоступні при візуальних телескопічних спостереженнях. Але астрономічні спостереження тільки половина справи. Матеріали цих спостережень повинні бути оброблені і проаналізовані. Повинна бути розшифрована інформація, що міститься у світлових променях, радіохвилях та інших випромінюваннях, що надходять з космосу. Для цього застосовується спектральний аналіз. Розкладаючи за допомогою спеціальних приладів світловий промінь на його складові, можна визначити хімічний склад джерела випромінювання, його температуру, виміряти швидкість його руху, а також отримати ряд інших важливих відомостей про його фізичний стан.
Іншим важливим методом дослідження світлових променів є фотометрія - вивчення інтенсивності світлових потоків, випромінюваних і розкритих різними небесними тілами.
Все більш і більш широке використання при астрономічних спостереженнях знаходять різні чутливі прилади, що дозволяють вловлювати теплові та ультрафіолетові випромінювання небесних світил, фіксувати на фотопластинку об'єкти, невидимі оку.
Астрономічні інструменти для спостережень встановлюють на астрономічних обсерваторіях. Для будівництва обсерваторій вибирають місця з хорошим астрономічним кліматом, де досить велика кількість ночей з ясним небом, де атмосферні умови сприяють отриманню гарних зображень небесних світил у телескопах. Як правило, такі місця знаходять у горах. Атмосфера Землі створює суттєві перешкоди при астрономічних спостереженнях. Постійний рух повітряних мас розмиває, псує зображення небесних тіл, тому в наземних умовах доводиться застосовувати телескопи з обмеженим збільшенням (не більше ніж в кілька сотень разів). Через поглинання земною атмосферою ультрафіолетових і більшої частини довгих хвиль інфрачервоного випромінювання втрачається величезна кількість інформації про об'єкти, які є джерелами цих випромінювань. На вершинах гір повітря чистіше, спокійніше, і тому умови для вивчення Всесвіту там більш сприятливі. З цієї причини ще з кінця 19 ст. всі великі астрономічні обсерваторії споруджувалися на вершинах гір або високих плоскогір'ях.
У 1870 р. французький дослідник П. Жансен використовував для спостережень Сонця повітряна куля. Такі спостереження проводяться і в наш час. У 1946 р. група американських вчених встановила спектрограф на ракету і відправила її у верхні шари атмосфери на висоту близько 200 км.
Наступним етапом заатмосферних спостережень було створення орбітальних астрономічних обсерваторій (ВАТ) на штучних супутниках Землі. Такими обсерваторіями, зокрема, є радянські орбітальні станції "Салют". Орбітальні астрономічні обсерваторії різних типів і призначень міцно увійшли в практику
http://avisdim.narod.ru/diction/A/dictiona/a12.jpgВ ході астрономічних спостережень одержують ряди чисел, астрофотографії, спектрограми та інші матеріали, які для остаточних результатів повинні бути піддані лабораторної обробці. Така обробка ведеться за допомогою лабораторних вимірювальних приладів. При обробці результатів астрономічних спостережень використовуються електронні обчислювальні машини.
Для вимірювання положень зображень зірок на астрофотографія і зображень штучних супутників щодо зірок на спутнікограммах служать координата-вимірювальні машини. Для вимірювання почернений на фотографіях небесних світил, спектрограмах служать мікрофотометр. Важливий прилад, необхідний для спостережень, астрономічні години.
Крім систематичних наукових досліджень сучасні обсерваторії здійснюють також ряд так званих служб.
Перш за все, це служба Сонця. У різних частинах земної кулі ведуться безперервні спостереження за нашим денним світилом. Всі зміни, що відбуваються на його поверхні, негайно фіксуються, що дозволяє заздалегідь передбачати настання магнітних бур, що порушують радіозв'язок, і інших геофізичних явищ, залежних від рівня сонячної активності.
Надзвичайно важливу роль відіграє служба точного часу. Спостерігаючи добовий рух небесних світил, астрономи систематично визначають поправки ходу годинника і є хранителями точного часу.
Функціонує також метеорна, служба, в завдання якої входить вивчення метеорних потоків, рухів метеорної речовини в навколоземному космічному просторі.
Важливим завданням астрономів є складання та видання астрономічних щорічників, що застосовуються в морській і авіаційній навігації. Все більше і більше значення набувають з кожним роком астрофізичні дослідження, що дозволяють вивчати стан матерії у Всесвіті. З розвитком космічних польотів роль і значення астрономії в системі наукових знань буде безперервно зростати.

Список використаної літератури

1. Астрономічні інструменти та прилади: http://bse. sci-lib.com.
2. Астрономічні прилади та пристрої: http://history. rsuh.ru.
3. Астрономія сьогодні: http://atheism. su / astronomiya-segodnya.
4. Подорож у всесвіті: http://spacetravell. narod.ru.
5. Астрономічні інструменти та прилади: http://www.avisdim.narod.ru.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Астрономія | Контрольна робота
51.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Прилади приймально контрольні пожежні прилади керування Апаратура та її розміщення
Прилади приймально-контрольні пожежні прилади керування Апаратура та її розміщення
Вірогідність астрономічних знань 2
Вірогідність астрономічних знань
Програма статистичних спостережень
Методика проведення педагогічних спостережень
Астрономія від спостережень до теорії
Технологія проведення метеорологічних спостережень за погодою на а
Розрахунок параметрів системи спостережень в методі ОГТ
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru