Raziskovalne metode v astronomiji. Astronomija - kakšna znanost? Astronomija je veda o vesoljskih telesih

Astronomske raziskovalne metode

Komponente Megaworld

Vesolje(megasvet) - ves svet, ki obkroža planet Zemljo.

Vesolja ne moremo opazovati zaradi več razlogov (tehnični: umikanje galaksij → svetloba nima časa doseči).

Vesolje Del prostora, ki ga lahko opazujemo.

Kozmologija- preučuje strukturo, izvor, razvoj in prihodnjo usodo vesolja kot celote.

Osnova te discipline so astronomija, fizika in matematika.

Astronomija(dobesedno – veda o obnašanju zvezd) – ožja veja kozmologije (najpomembnejša!) – veda o zgradbi in razvoju vseh vesoljskih teles.

Raziskovalne metode v astronomiji

V astronomiji direktno opazovati je mogoče samo predmete, ki oddajajo elektromagnetno sevanje , vključno s svetlobo.

Osnovne informacije dobimo z optičnimi instrumenti.

1. Optična astronomija - proučuje vidne (tj. svetleče) predmete.

Opazljiva ali svetleča snov bodisi sama oddaja vidno svetlobo kot posledico procesov, ki potekajo v njej (zvezde), bodisi odbija vpadne žarke (planeti sončnega sistema, meglice).

Leta 1608. G. Galilej v nebo poslal svojo preprosto vohunsko steklo, s čimer je revolucioniral področje astronomskega opazovanja. Zdaj se astronomska opazovanja izvajajo s pomočjo teleskopi.

Optični teleskopi so v dveh vrstah: ognjevzdržni (svetloba se zbira objektiv→ potrebujete velike leče, ki se lahko upognejo pod lastno težo → popačenje slike) in refleks (svetloba se zbira ogledalo, teh težav ni → večina profesionalnih teleskopov je reflektorjev).

V sodobnih teleskopih je človeško oko zamenjano fotografske plošče ali digitalne kamere, ki lahko akumulirajo svetlobni tok v daljših časovnih intervalih, kar omogoča zaznavanje tudi manjših predmetov.

Teleskopi so nameščeni na visokih gorskih vrhovih, kjer je vpliv ozračja in svetlobe velikih mest na sliko najmanj prizadet. Zato je danes večina profesionalnih teleskopov koncentrirana v observatorijih, ki jih ni tako veliko: Andi, Kanarski otoki, havajski vulkani(4205 mnm, na ugaslem vulkanu – najvišji observatorij na svetu) in v nekaterih izolirana območja ZDA in Avstralije.

Zahvaljujoč mednarodnim sporazumom lahko države, ki nimajo ustreznih lokacij za namestitev teleskopov, svojo opremo namestijo na mesta s takšnimi pogoji.

Največji teleskop- v Čilu gradi Južnoevropski observatorij (vključuje sistem 4 teleskopov s premerom 8,2 m vsak).

Leta 1990 izstreljen v orbito Optični teleskop Hubble (ZDA) (h = 560 km).

Njegova dolžina je 13,3 m, širina - 12 m, ogledalo s premerom 2,4 m, skupna teža - 11 ton,

stane ~ 250 milijonov $

Po njegovi zaslugi je bila pridobljena globoka, še nikoli nedosegljiva podoba zvezdnega neba, opazovani so bili planetarni sistemi v fazi nastajanja, pridobljeni so bili podatki o obstoju ogromnih črnih lukenj v središčih različnih galaksij. Teleskop naj bi bil dokončan do leta 2005; Zdaj je na trg prišla še ena modernejša.

2. Neoptična astronomija - proučuje predmete, ki oddajajo elektromagnetno sevanje onkraj meja vidne svetlobe.

Elektromagnetno sevanje Oblika električne in magnetne energije, ki se širi skozi vesolje s svetlobno hitrostjo. Merska enota je valovna dolžina (m).

EM spekter je običajno razdeljen na pasove, za katere je značilno določeno območje valovnih dolžin. Jasne meje med razponi ni mogoče določiti, ker se pogosto prekrivajo.

1. del
Poglavje 1

PREDMET MATEMATIČNE OBDELAVE OPAZANJ
1.1. Astronomska opazovanja

Po učbenikih je astronomija veda o vesolju, ki preučuje nastanek, zgradbo in razvoj nebesnih teles in njihovih sistemov. V zadnjih letih je poseben poudarek namenjen raziskovanju vesolja, s tem mišljenemu preučevanju vesolja, ki obdaja Zemljo in druga telesa Osončja. To je povezano z razvojem tehničnih sredstev znanstvenega raziskovanja in predvsem z ustvarjanjem umetnih nebesnih teles - satelitov, vesoljskih plovil, sond, ki prodrejo daleč v vesolje, izdelanih s človeškimi rokami.

Glavni vir informacij v astronomiji so opazovanja. Ne zamenjujte astronomskih opazovanj s kontemplacijo zvezdnega neba! Profesionalni astronom-opazovalec zelo pogosto ne ve, kje in katera ozvezdja se nahajajo na nebu. Morda ga sploh ne zanima, kateremu ozvezdju pripada opazovana zvezda ali drug zvezdi podoben objekt. Slike mitoloških junakov in živali na nebu - za ljubitelje astronomije.

Astronom opazovalec ni modrec, ki stoji na balkonu z dolgim ​​zornim daljnogledom (teleskopom). Čeprav je M. V. Lomonosov s teleskopom odkril atmosfero Venere, opazoval bliskavico halo okoli planeta. Takšen pojav, kot je pokrivanje zvezd s sateliti in planeti, so opazili tako v antiki kot zdaj. Res je, človeško oko so nadomestili svetlobno občutljivi elektronski elementi, trenutke pokritosti merijo ultra-natančni standardni frekvenčni generatorji. Astronomska opazovanja so postala najsodobnejši fizikalni eksperiment. Vendar pa se astronomska opazovanja resno razlikujejo od fizikalnih poskusov. Najprej je to, da opazovalec (eksperimentator) ne more spremeniti pogojev opazovanja, ne more vplivati ​​na objekte opazovanja. Vir informacij je praviloma elektromagnetno sevanje preučevanega predmeta, ki ga opazovalec ne more spremeniti. Lahko pa zamenja sprejemnik tega sevanja in pridobi nove lastnosti preučevanega predmeta. Sodobna astronomska opazovanja se izvajajo v zelo širokem razponu frekvenc: od rentgenskih žarkov do radijskih valov. Glede na obseg opazovanih frekvenc se uvajajo različne "astronomije" - radioastronomija, infrardeča, optična, rentgenska itd.

Kaj je torej astronomsko opazovanje? Na kateri stopnji bi se morali zateči k matematični obdelavi tega opazovanja? Kakšne so naloge matematične obdelave? To so vprašanja, na katera bomo poskušali odgovoriti.

Predpostavimo, da mora opazovalec določiti trenutek prehoda zvezde, podane v katalogu, skozi poldnevnik. Pred začetkom opazovanj mora astronom nastaviti teleskop tako, da je zvezda v pravem trenutku v vidnem polju. Zato mora opazovalec s pomočjo formul najprej predvideti položaj teleskopske cevi in ​​trenutek prehoda zvezde. Ti podatki so pripravljeni vnaprej. Sledimo zdaj razvoju tehnike opazovanja na tem primeru. Najprej se ta opazovanja izvajajo na mirujočem instrumentu (pasažni instrument, karavan itd.), V vidnem polju katerega se zaradi dnevne rotacije premika slika zvezde. Za določitev trenutka prehoda poldnevnika je opazovalec pred 50 leti s seboj vzel uro s kronometrom, ki jasno bije sekunde. Nekaj ​​sekund preden gre zvezda skozi navpično črto v vidnem polju okularja, identificirano s položajem poldnevnika, opazovalec "šteje sekunde" in pozorno sledi gibanju zvezde. Na primer, zvezda je prečkala "poldnevnik" v intervalu, ko je kronometer odbil 19. in 20. sekundo. Ti delčki sekunde se določijo, ne da bi dvignili pogled z okularja, pri čemer se oceni relativna razdalja od zvezde do navpične črte v času 19 s vzdolž celotne poti zvezde za celotno sekundo na oko. Ta metoda, v starodavni astronomiji znana kot Bradleyjeva metoda, je zahtevala ogromno obremenitev opazovalca. V tem primeru so bile opazovalne napake do 0,1-0,2 s neizogibne. To metodo so geodeti dolgo časa uporabljali za določanje astronomskih koordinat na terenu in za določanje astro točk. Izum "neosebnega mikrometra" je močno olajšal nalogo opazovanja. Sedaj mora opazovalec premikajočo se zvezdo le držati med dvema tesnima navpičnima črtama – simetralo. In električni kontakti mikrometra in kronometra so omogočili snemanje celotnega procesa gibanja zvezde na papirni trak, ki ga je mogoče meriti v mirnem okolju, podnevi v laboratoriju. Zamenjava tračnega snemalnika s kronografom je popolnoma odpravila potrebo po merjenju traku. Vendar ta metoda od opazovalca zahteva tudi umetnost. Simetralo mora premikati zelo natančno, enakomerno, tako da zvezda ostane strogo na sredini med dvema navpičnima črtama. Iznajdba najrazličnejše svetlobno občutljive elektronike je omogočila, da je opazovalca rešil tudi te operacije. Zdaj so fotocelice postavljene v vidno polje cevi. Prehod slike zvezde iz ene fotocelice v drugo bo povzročil skok v električni napetosti, katerega trenutek je mogoče določiti s posebnim standardnim frekvenčnim generatorjem. Preostane le še pošiljanje teh signalov v ustrezne bloke, povezane z računalnikom, ki bo prav tako z visoko natančnostjo izračunal trenutek, ko zvezda prečka poldnevnik. Vloga opazovalca je v tem primeru v pravilnem, natančnem delovanju vse opreme, vključno z astronomskim instrumentom.

Povedati je treba, da se razvoj tehnik opazovanja s tem ni končal. Opazovanja trenutkov prehoda zvezd skozi poldnevnik se izvajajo zlasti v astrometrični študiji gibanja planeta Zemlje (geodinamika) - osnova za izgradnjo temeljnega koordinatnega sistema, potrebnega za preučevanje vesolja. Zdaj se v ta namen uporabljajo metode, ki se bistveno razlikujejo od klasičnih. Tudi tako čisto astrometrični instrument, kot je teleskop za nekatere astronomske naloge, postaja zgodovina. Zlasti za preučevanje gibanja pola in neenakomerne rotacije Zemlje se uporabljajo radijska interferometrija z zelo dolgo bazo (VLBI), lasersko določanje razdalje satelitov in satelitski sistem "globalnega pozicioniranja". Vse te metode so se pojavile pred kratkim, ko je raziskovanje vesolja postalo ena najpomembnejših ved o Zemlji in vesolju.

Astrofotografija se pogosto uporablja pri astrometričnih in astrofizikalnih opazovanjih. Na fotografskih ploščah s potrebnimi svetlobno občutljivimi lastnostmi dobimo fotografije delov neba, planetov in njihovih satelitov, spektre zvezd in drugih nebesnih teles. Zdaj je možno (čeprav zelo drago!) postaviti astronomske kamere - astrografe - na vesoljska plovila, kjer ni atmosfere, ki bi oteževala astronomska opazovanja na Zemlji. Iz vesoljskega plovila so bile pridobljene impresivne fotografije Marsovega površja, njegovih lun, Saturnovih obročev in celo Jupitrovih obročev, ki doslej niso bili znani. Podoba preučevanega predmeta je zdaj pridobljena ne le na fotografskih ploščah, ampak tudi na zaslonih osebnih računalnikov in celo v barvah (resničnih, umetnih). Fotografsko ploščo v sodobni astronomiji nadomeščajo matrike CCD - nekakšne fasetne oči, s katerimi je narava opremila žuželke. To je gosto zapakiran niz mikrofotocelic (pikslov) na majhni površini, od katerih vsaka spremeni svoj električni naboj, ko se spremeni njena osvetlitev. Slika predmeta na matriki CCD se prevede v jezik številk in vnese v računalnik. Ta pa na zahtevo operaterja prikaže sliko na zaslonu bodisi v celoti bodisi v ločenih delih v različnih merilih. Nedavno (1986) so na ta način preučevali Halleyjev komet, ki je šel blizu Sonca. Da bi ga lahko pogledali, so bila vesoljska plovila, ki so letela blizu kometa, opremljena s temi "elektronskimi" očmi.

Kaj je torej namen astronomskega opazovanja? Ne samo, da bi dobili slike kozmičnega telesa, čeprav je zanimivo. Glavna naloga astronomskih opazovanj je pridobiti opazovalnih podatkov(informacije) o preučevanem objektu: koordinate na nebesni sferi, na fotografski plošči, porazdelitev gostote črnila na sliki spektra itd. Vsi ti podatki so izraženi v številkah, tabelah, grafih. Rezultat opazovanja asteroida sta dve koordinati na nebesni sferi in trenutek opazovanja. Opazovanja zvezdnih spektrov lahko zapišemo v obliki krivulj, ki jih dobimo po samodejnem "odčitavanju" gostote fotografske slike na fotografski plošči z uporabo mikrodenzitometra. V vsakem primeru je rezultat opazovanj podatek, ki je predmet matematične obdelave, da se ugotovi potrebno opcije preučevanega predmeta, interpretirati podatke, zgraditi model tega predmeta.
1.2. Napake pri opazovanju

Število, graf, ki ga dobimo v procesu opazovanja, ni absolutno točen. To je posledica dejstva, da pridobivamo numerične podatke z meritvami na meji zmožnosti merilnih instrumentov. Torej v primeru opazovanja trenutka, ko gre zvezda skozi poldnevnik, je merilna naprava sam teleskop, naloga opazovalca pa je jemanje odčitkov s časovne lestvice, ki nam jo poda kronometer. Pri vseh fizičnih poskusih je pogosto potrebna uporaba merilnih lestvic. V primeru, da odčitek pade na interval med delitvami lestvice, se ocena (interpolacija) izvede na oko z natančnostjo do desetine te delitve. V astronomiji je to treba storiti na primer pri uporabi goniometričnih instrumentov.

Na oko ni mogoče natančno oceniti. Napaka pri branju je neizogibna. Zamenjava očesa s fotoobčutljivimi elementi zmanjša, vendar ne odpravi v celoti problema merskih napak. Sama zvezda zaradi nepopolnosti optike ni pikčasta slika. Poleg tega nihanja v gostoti atmosfere povzročijo, da zvezda "utripa". Ne miruje, ampak se kaotično giblje okoli svojega »pravega« položaja. Vse to vodi do zamegljenosti slike in s tem do »zabrisanosti« branja.

Namesto izraza "napaka" se pogosto uporablja izraz "napaka", zlasti v starih matematičnih delih. Zdaj imata oba izraza enako pravico do uporabe. Čeprav se napaka imenuje tudi koncept, ki nima nobene zveze z matematično obdelavo opazovanj. V angleščini je error matematična napaka, error je napaka, zabloda. na primer pomotoma lahko zamenjate znak števila, pomotoma uporabite napačno formulo itd. Takšne napake se imenujejo zgrešene napake.

Napake delimo na sistematično in naključen.

Glavna lastnina naključen napake – njena nepredvidljivost. Poleg tega se domneva, da lahko naključna napaka tako pretirava kot podcenjuje rezultat. V mislih si predstavljajmo možnost neomejenega večkratnega ponavljanja opazovanja, kar je v praksi pogosto nemogoče. Opazovanje določene zvezde skozi meridian je lahko le ena stvar. Ne more se ponoviti, čas je minil. Pogoji za opazovanje naslednjo noč so, strogo gledano, drugačni. To ne bo ponovitev prvega opazovanja. V primeru, ko numerične podatke opazovanj pridobimo v laboratorijskih pogojih, na primer z merjenjem koordinat podobe zvezde na fotografski plošči, lahko postopek merjenja ponavljamo kolikor želimo, dokler imeti dovolj potrpljenja. V tem primeru boste ves čas dobili različne rezultate. Katera je pravilna?

Naj bo opazovani parameter
, meritve pa dajo
. Potem bo merilna napaka

.

Napaka
se imenuje naključno, če ima poleg svoje nepredvidljivosti naslednje lastnosti:

1) enakost njene srednje vrednosti nič
,

2) neodvisnost ene meritve od druge. Kriterij neodvisnosti je enakost nič povprečne vrednosti produkta vseh različnih napak. Pustiti
in
sta napaki i-tega oziroma j-tega opazovanja (
), in j-i=m. Sestavite dela
.Število takih del bo n-m, kje n- skupno število meritev. Očitno lahko ničelno srednjo vrednost zapišemo kot
.

Za neodvisne meritve mora ta enakost veljati za morebitno pristranskost m 0 .

Prvo lastnost je intuitivno enostavno razumeti. vsota
vsebuje pozitivne in negativne izraze, ki povečajo in zmanjšajo količino. Posledično z večanjem števila členov vsota raste počasneje kot sam n. Zato se razmerje med vsoto in številom dimenzij nagiba k nič.

Vendar to ne bo nič, če je na primer število pozitivnih členov večje od števila negativnih členov. Srednja vrednost v tem primeru ne bo enaka nič in napake, strogo gledano, ni mogoče imenovati naključno, čeprav je še vedno nepredvidljiva.

Drugo lastnost je težje razumeti, čeprav jo lahko ponovno utemeljimo z istim argumentom: vsota vsebuje člene z različnimi predznaki, ki se medsebojno izničujejo. Opcije

+	+	+
+	–	–
–	+	–
–	–	+

Zato se imenovalec povečuje hitreje kot števec in meja je spet enaka nič.

Koncept neodvisnosti meritev lahko razširimo na meritve dveh parametrov. Naj sta X in Y določena, kot rezultat meritev bomo hkrati imeli par in (i=1,2,..n). Merske napake so razlike

,

.

Napake bodo neodvisne, če je povprečna vrednost vsote produktov
enako nič:

Predstavljajte si, da pretiravanje vrednosti X povzroči pretiravanje vrednosti Y in obratno - zmanjšanje X povzroči zmanjšanje Y. Nato produkti
bo težil k ohranjanju predznaka in zgoraj omenjena enakost na nič ne velja. V tem primeru obstaja statistična odvisnost
in
drug od drugega. Meritev ni mogoče šteti za neodvisne.

Tako se imenujejo merilne (opazovalne) napake naključenče poleg nepredvidljivosti (naključnosti) zadostijo še zahtevi, da je njihova srednja vrednost enaka nič, in pogoju neodvisnosti. Vendar zadnja zahteva v nekaterih primerih morda ni izpolnjena. Te primere bomo obravnavali posebej.

Glavna lastnost sistematičnih napak je nezmožnost zmanjšanja njihovega vpliva na rezultat s ponavljajočimi se ponovitvami. Vrnimo se spet k našemu primeru opazovanja prehoda zvezde skozi poldnevnik. Instrument, na katerem opazujemo, mora biti nastavljen na meridian. Predpostavimo, da je rahlo obrnjena proti vzhodu. Potem bodo zvezde v zgornji kulminaciji dosegle instrumentalni "poldnevnik" nekoliko prej kot pravi. Še več, vse zvezde, ki jih opazujemo! Napaka je povsod istega predznaka, čeprav bo odvisna od višine zvezde. Nobena večkratna meritev ga ne more odpraviti. V praksi se uvede popravek za azimut instrumenta, ki se določi posebej z izvajanjem dodatnih študij.

Sistematske napake se pojavijo tudi, če teorija ni dovolj stroga, če ne upošteva nobenih pomembnih dejavnikov ali deluje z neustreznim modelom. Na primer, pri določanju razdalje do umetnega satelita Zemlje z laserskim določanjem razdalje je treba poznati hitrost širjenja svetlobe v zemeljski atmosferi. Za to je potrebno atmosferski model sprejeti kot resničnega in v zvezi z njim pridobiti potrebne formule za izračun popravkov. Če je model napačen, bodo v vseh opazovanjih enake napake.

Veje astronomije, kot so astrometrija, gravimetrija, fotometrija in druge, so veje znanosti, ki raziskujejo možnosti odprave sistematičnih napak. Zato se v vsakem posameznem primeru metoda odprave sistematske napake preučuje v ustreznem oddelku astronomije in je izven obsega našega predmeta.

Sistematične napake so lahko tudi usodne. Primer tega je izdelava zvezdnega kataloga. Za določitev koordinat zvezd z relativno metodo izberemo referenčne zvezde in izmerimo prirastek koordinat v rektascenziji in deklinaciji,
in
(glejte sliko). Če referenčna zvezda koordinira
, potem vedoč
in
, dobimo izmerjene koordinate:

Takih zvezd je lahko poljubno število, katerih koordinate so določene glede na referenčno zvezdo. Toda njihove koordinate bodo vsebovale poleg merilnih napak
in
in napake, ki vsebujejo koordinate referenčnih zvezd. Slednji so sistematičnega tipa. Niso neznani in jih je nemogoče odpraviti. V tem primeru lahko rečemo, da so koordinate zvezd določene v sistemu ta referenčna zvezda. V praksi ne vzamejo ene, ampak več referenčnih zvezd, ki pripadajo istemu katalogu. Potem pravijo, da so koordinate določene v sistemu referenčnih zvezd tega kataloga.

1.3. Problemi matematične obdelave opazovanj

Kot izhaja iz zgoraj navedenega, matematični obdelavi niso podvržena opazovanja, temveč rezultati teh opazovanj, podani v obliki številk, tabel ali grafov. Formule, po katerih se izračunava v pripravi na opazovanja in po njihovi izvedbi, so izpeljane v teoriji ustrezne veje astronomije. Naš predmet zajema nekatere splošne značilnosti računalniškega procesa, ki se nanašajo na vse astronomske in fizikalne probleme.

Ena glavnih nalog je sestava računskih algoritmov, shem, računskih obrazcev itd., ki z računskega vidika kompetentno organizirajo računski proces. Najprej je treba pravilno uporabiti tehniko približnih izračunov.

Vzemimo preprost primer. Recimo, da morate izračunati razliko
brez računalnika in pozabil si na pravila izvleka kvadratnega korena! Zelo hitro bo naslednji "mali trik" pripeljal do rezultata:

S kalkulatorjem bi morali uporabiti večmestna števila:

Drugi primer. Razliko morate izračunati na kalkulatorju
pri
. Če uporabimo to formulo neposredno, dobimo,
. Če transformiramo to formulo: , dobimo rezultat veliko bolj natančno.

Tretji primer. Podano je število 2,378.... Preostala števila za decimalno vejico vam niso znana. Recimo, da morate to število deliti s 17. Vzamemo kalkulator in izračunamo:

2,378:17=0.13988235

Najprej si zapišimo vsa števila, ki so prikazana na zaslonu kalkulatorja. Toda, kot sem rekel, številke za ... 8 nam niso znane. Mogoče bi moral biti 2,3789?! V tem primeru bo količnik deljenja s 17 0,139 93529 . Vidimo lahko, da se glede na to, katera števka sledi ... 8, spremeni zadnjih 5 števk rezultata. Zato jih je treba šteti za neznane, čeprav so prikazani na semaforju. Uporaba rezultata v nadaljnjih izračunih je povprečna preobremenitev tako stroja kot njegovega lastnega časa. Takih primerov je mogoče navesti veliko.

Torej, prva naloga matematična obdelava je organizacija izračunov.

Kot smo že povedali, izvirni podatki vsebujejo napake. Takoj se pojavi vprašanje - kako veliki so? Nemogoče je reči, da je napaka enaka določenemu številu, tega ne vemo. Vedeti pa moramo, kako točni so ti podatki. Na primer, ali lahko izmerimo navidezni premer Lune natančno do 1 kotne minute, 1 kotne sekunde ali morda do delčkov sekunde. Če meritve večkrat ponovimo, lahko dobimo predstavo o točnosti. Popoln odgovor na to vprašanje dajejo značilnosti napake, katere definicija je v okviru naše teme.

Posledično druga naloga matematična obdelava astronomskih opazovanj bo definicija značilnosti natančnosti opazovanja, merjenja ali, kot pogosto pravijo, ocene točnosti opazovanja.

V astronomskih raziskavah se moramo pogosto zateči k konstrukciji empiričnih formul. Naj bo kateri koli časovno odvisen parameter y, potem kot rezultat ponavljanja opazovanj v trenutkih bomo imeli različne vrednote . Možno je narisati odvisnost y od t, vendar opazovane točke (
) zaradi napak se opazovanja ne vrstijo »v verigo«. Skozi njih ne morete narisati gladke krivulje. Nato nadaljujte kot sledi. Gladko krivuljo narišemo brez prelomov tako, da opazovane točke ležijo na obeh straneh krivulje, in sicer kolikor nad krivuljo, toliko spodaj. Praviloma nam intuicija pove, kako narisati to krivuljo, in bo empirična krivulja. Vendar ga ni mogoče uporabiti za nadaljnje matematične izračune. Potreba empirična formula. To je običajno vsota sinusoidov z različnimi amplitudami, periodami in fazami. Lahko so eksponentne ali logaritemske krivulje. Pogosto se uporabljajo polinomi moči. Določiti je treba le parametre te funkcije tako, da najbolje aproksimira, tj. je prikazal spremembo opazovanega parametra s časom.

Zgornje lahko prevedemo v jezik formul. Naj funkcija, ki aproksimira opazovanja, vsebuje m neznanih parametrov, analitično obliko same funkcije pa smo izbrali vnaprej. Označevanje želenih parametrov skozi
, in funkcijo skozi
,bo imel

kje - “ostanki” (rezidualne razlike, reziduali).

Ostanki kažejo, kako se opažene vrednosti (O) razlikujejo od izračunanih (C). Z drugimi besedami, naši "ostanki" niso nič drugega kot O-C - tako se te razlike tradicionalno označujejo v astronomiji (Observatio-Calculatio).

Zgornjo formulo lahko obravnavamo kot sistem n enačbe z m neznano. pri
sistem je naddoločen (število enačb je večje od števila neznank). Iz opazovanj seveda lahko izberete točno toliko, kolikor potrebujete, ostalo pa zavržete. Potem dobimo eno rešitev. Če izberemo druga opazovanja, dobimo drugačno rešitev. To je mogoče storiti večkrat (natančneje, n-m krat), pridobivanje vedno več novih rešitev. Katere parametre je treba šteti za najboljše? Odgovor na to vprašanje daje matematična obdelava opazovanj.

Torej, tretja naloga naš predmet je določitev točkovnih ocen parametrov je ime tega postopka. Točkovne ocene so specifične približne vrednosti parametrov, katerih skupek daje točko v m-dimenzionalnem prostoru.

Ostanki so lahko zanemarljivi ali, nasprotno, zelo veliki. Jasno je, da bo stopnja zaupanja v opredelitev parametrov drugačna. Zato je pomembna lastnost ocenjevanja parametrov njegova zanesljivost – povsem matematična lastnost ocenjevanja. Strogo gledano lahko določimo le obseg vrednosti parametrov. Večji kot je ta interval, večja je zanesljivost izjave, da je želena vrednost parametra (ali parametrov) znotraj tega intervala; manjši kot je interval, manjša je zanesljivost. Problem določanja intervala za dano zanesljivost se imenuje intervalno ocenjevanje parametrov, na katerega se sklicujemo naloga štiri matematična obdelava opazovanj.

Naš predmet bi se moral imenovati uvod v matematično obdelavo. Poglobljeni študij predmeta temelji na ustreznih vejah matematike, zlasti na numeričnih metodah, teoriji verjetnosti in matematični statistiki. Vse te predmete boste študirali na različnih tečajih univerze. Vendar pa bo trajalo vse življenje, da se izboljšamo v teoriji in praksi tega predmeta, skupaj z razvojem računalniških orodij in praktičnih algoritmov za obdelavo opazovanj. Medtem lahko priporočamo naslednjo literaturo:

1) Demidovich B.P., Maron I.A. "Osnove računalniške matematike", 1970.

2) Taylor J. "Uvod v teorijo napak", 1985

3) Shchigolev B.M. "Matematična obdelava opazovanj", 1969

1. del

V XX stoletju. Starodavna znanost astronomija se je korenito spremenila. To je povezano tako s pojavom njegove nove teoretične osnove - relativistične in kvantne mehanike, kot s širitvijo možnosti eksperimentalnih raziskav.

Splošna teorija relativnosti je postala ena temeljnih teorij kozmologije, nastanek kvantne mehanike pa je omogočil preučevanje ne le mehanskega gibanja vesoljskih teles, temveč tudi njihovih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Razvita je bila zvezdna in zunajgalaktična astronomija. Astronomija je postala vsevalovna, tj. astronomska opazovanja izvajamo v vseh območjih valovnih dolžin elektromagnetnega sevanja (radijsko, infrardeče, vidno, ultravijolično, rentgensko in gama sevanje). Njegove eksperimentalne zmožnosti so se močno povečale s pojavom vesoljskih plovil, ki omogočajo opazovanje zunaj zemeljske atmosfere, ki absorbira sevanje. Vse to je vodilo do znatne razširitve opazovanega območja vesolja in odkritja številnih nenavadnih (in pogosto nerazložljivih) pojavov.

Glavni instrument astronomskega raziskovanja je teleskop, drugi instrumenti, na primer spektroskopski instrumenti, raziskujejo sevanje, ki ga zbere teleskop. Zdaj se le majhen del astronomskega dela izvaja vizualno, v glavnem potekajo raziskave s pomočjo kamer in drugih naprav, ki beležijo sevanje. Pojavili so se radijski teleskopi, ki omogočajo preučevanje radijskega sevanja različnih objektov v sončnem sistemu, naši in drugih galaksijah. Radioastronomija je močno razširila znanje o vesolju in pripeljala do odkritja pulsarjev (nevtronskih zvezd), kvazarjev - zunajgalaktičnih objektov, ki so najmočnejši znani viri sevanja, omogočila pridobivanje informacij o najbolj oddaljenih predelih vesolja, zaznati izotropno "reliktno" sevanje. Vse to so najpomembnejša odkritja 20. stoletja. Dodatne informacije dajejo tudi študije v infrardečem, ultravijoličnem, rentgenskem in - območju, vendar ta sevanja močno absorbira atmosfera, zato je ustrezna oprema nameščena na satelitih. Do izjemnih odkritij dvajsetega stoletja. Velja tudi povečanje valovne dolžine, ki ustreza črtam v spektrih oddaljenih galaksij (»rdeči premik«), ki ga je leta 1929 odkril ameriški astronom Edwin Hubble (1889–1953), kar kaže na medsebojno oddaljevanje vesoljskih objektov, t.j. o širjenju vesolja.

Struktura vesolja

Solarni sistem. Osončje je vesoljski dom človeštva. Sonce je vir toplote in svetlobe, vir življenja na Zemlji. solarni sistem- medsebojno povezana množica zvezd - Sonce in številna nebesna telesa, ki vključujejo devet planetov, desetine njihovih satelitov, stotine kometov, tisoče asteroidov itd. Vsa ta različna telesa so zaradi gravitacijske sile združena v en stabilen sistem. privlačnost osrednjega telesa – Sonca.

Sonce je plazemska krogla, sestavljena predvsem iz vodika in helija, ki je v stanju diferencirane rotacije okoli svoje osi. Največja hitrost vrtenja v ekvatorialni ravnini je en obrat v 25,4 dneh. Vir sončne energije so najverjetneje termonuklearne reakcije pretvorbe vodika v helij, ki se odvijajo v notranjih predelih sonca, kjer temperatura doseže 10 7 K. Temperatura površinskih delov je 6000 K. Površina Sonca ni gladek, na njem opazimo zrnca, zaradi konvektivnih plinskih tokov se pojavljajo in izginjajo »lige«, vrtinci. Eksplozivni procesi na Soncu, sončni izbruhi, pege, ki se občasno pojavljajo na njegovi površini, lahko služijo kot merilo aktivnosti Sonca. Študije so pokazale, da je cikel največje aktivnosti Sonca reden in traja približno 11 let. Sončeve pege in izbruhi so najbolj vidne manifestacije Sončeve magnetne aktivnosti. Povezava med sončno aktivnostjo in procesi na Zemlji je bila opažena že v 19. stoletju, trenutno pa obstaja ogromno statističnega gradiva, ki potrjuje vpliv sončne aktivnosti na zemeljske procese.

Razvit v XVII - XVIII stoletju. teoretična osnova klasične astronomije - klasična mehanika vam omogoča popoln opis gibanja teles sončnega sistema, povezanih z gravitacijsko interakcijo, vendar ne odgovarja na vprašanje njegovega izvora. Planeti sončnega sistema: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun in Pluton, razen slednjega, se gibljejo okoli Sonca v eni smeri v eni ravnini po eliptičnih orbitah. Planeti tako kot njihovi sateliti niso samosvetleča telesa in so vidni le zato, ker jih osvetljuje Sonce. Od leta 1962 so planete in njihove satelite preučevali ne le z Zemlje, ampak tudi z vesoljskih postaj. Trenutno se je nabralo obsežno dejansko gradivo o značilnostih fizikalnih in kemijskih lastnosti površine planetov, njihove atmosfere, magnetnega polja, obdobij vrtenja okoli osi in Sonca. Glede na fizikalne značilnosti delimo planete v dve skupini: planete velikane (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun) in planete zemeljske skupine (Merkur, Zemlja, Venera, Mars). Orbita najbolj oddaljenega planeta od Sonca - Plutona, katerega velikost je manjša od velikosti zemeljskega satelita - Lune, določa velikost sončnega sistema 1,2 10 13 m.

Osončje, ki je del naše galaksije, se kot celota giblje okoli svoje osi s hitrostjo 250 m/s in naredi popolno revolucijo v 225 milijonih let. Po sodobnih konceptih se je oblikovanje sodobne strukture sončnega sistema začelo z brezoblično plinsko-prašno meglico (oblakom). Osončje je nastalo pred približno 5 milijardami let, Sonce pa je zvezda druge (ali kasnejše) generacije, ker. poleg za zvezde običajnega vodika in helija vsebuje tudi težke elemente. Elementna sestava sončnega sistema je značilna za razvoj zvezd. Oblak se je pod vplivom gravitacijskih sil stisnil tako, da je bil njegov najgostejši del v središču, kjer je skoncentrirana glavnina snovi primarne meglice. Tam je vzniknilo Sonce, v globinah katerega so se nato začele termonuklearne reakcije pretvorbe vodika v helij, ki je glavni vir sončne energije. Ko se je sij Sonca povečeval, je plinski oblak postajal vse manj homogen, v njem so se pojavljale kondenzacije - protoplanete. Z rastjo velikosti in mase protoplanetov se je povečala njihova gravitacijska privlačnost, tako so nastali planeti. Preostala nebesna telesa tvorijo ostanki snovi prvotne meglice. Torej, pred približno 4,5 - 5 milijardami let je bil sončni sistem končno oblikovan v obliki, ki je preživela do nas. Verjetno bo v nadaljnjih 5 milijardah Sonce izčrpalo svoje zaloge vodika, njegova struktura pa se bo začela spreminjati, kar bo vodilo v postopno uničenje našega sončnega sistema.

Čeprav sodobne ideje o nastanku sončnega sistema ostajajo na ravni hipotez, so skladne z idejami o pravilni strukturni samoorganizaciji vesolja v pogojih zelo neravnovesnega stanja.

Zvezdice. Galaksije. Sonce je zrno peska v svetu zvezd. zvezda- glavna strukturna enota megasveta. Stacionarna zvezda je visokotemperaturna plazemska krogla v stanju dinamičnega hidrostatičnega ravnovesja. Je fino uravnotežen samoregulacijski sistem. Za razliko od drugih nebesnih teles, kot so planeti, zvezde sevajo energijo. Energija, ki nastane v njih z jedrskimi procesi, vodi do pojava atomov kemičnih elementov, težjih od vodika, v notranjosti zvezd in je vir svetlobe. Zvezde so naravni termonuklearni reaktorji, v katerih poteka kemijski razvoj snovi. Po svojih fizikalnih lastnostih in kemični sestavi se zelo razlikujejo. Obstajajo različne vrste zvezd, ki ustrezajo različnim stopnjam njihovega razvoja. Evolucijsko pot zvezde določa njena masa, ki se giblje predvsem v območju od 0,1 do 10 Sončevih mas. Zvezde se rojevajo, spreminjajo in umirajo. Z maso, manjšo od 1,4 sončne, je zvezda prestala fazo rdeči velikan, spremeni najprej v beli pritlikavec, nato v črni pritlikavec, hladna, mrtva zvezda približno velikosti Zemlje in ne večja od mase sonca. Masivnejše zvezde na zadnji stopnji evolucije doživljajo gravitacijski kolaps– neomejeno krčenje materije v središče in lahko razplamti kot supernove s sproščanjem pomembnega dela snovi v okoliški prostor v obliki plinske meglice in spreminjanje preostalega v supergosti nevtronska zvezda oz Črna luknja.

Zvezde se oblikujejo galaksije- velikanski gravitacijsko vezani sistemi. Naša galaksija, ki vključuje Sonce, se imenuje Rimska cesta in ima 10 11 zvezd. Galaksije se razlikujejo po velikosti in obliki. Po videzu obstajajo tri vrste galaksij - eliptične, spiralne in nepravilne. Najpogostejše so spiralne in mednje sodi tudi naša galaksija. Je sploščen disk s premerom ~10 5 svetlobnih let z izboklino v sredini, iz katere izhajajo spiralni kraki. Galaksija se vrti, hitrost vrtenja pa je odvisna od razdalje do njenega središča. Sončni sistem leži približno 30.000 svetlobnih let od središča galaktičnega diska.

Z Zemlje lahko s prostim očesom opazujemo tri galaksije – Andromedino meglico (s severne poloble) ter Veliki in Mali Magellanov oblak (z južne poloble). Skupno so astronomi odkrili približno sto milijonov galaksij.

Poleg milijard zvezd galaksije vsebujejo snov v obliki medzvezdnega plina (vodik, helij) in prahu. Gosti oblaki plina in prahu pred nami skrivajo središče naše Galaksije, zato je o njeni strukturi mogoče soditi le okvirno. Poleg tega so v medzvezdnem prostoru tokovi nevtrinov in električno nabitih delcev, pospešenih do skoraj svetlobnih hitrosti, pa tudi polja (gravitacijska, elektromagnetna). Treba je opozoriti, da čeprav je število molekul organskih spojin v medzvezdni snovi majhno, je njihova prisotnost bistveno pomembna. Na primer, teorija o abiogenem izvoru življenja na Zemlji temelji na sodelovanju molekul organskih snovi, elektromagnetnega sevanja in kozmičnih žarkov v tem procesu. Najpogosteje se organske molekule nahajajo na mestih največje koncentracije plina in prahu.

Konec 70. let našega stoletja so astronomi odkrili, da galaksije v vesolju niso enakomerno porazdeljene, ampak so zgoščene ob mejah celic, znotraj katerih galaksij skorajda ni. Tako je na majhnih lestvicah snov porazdeljena zelo neenakomerno, vendar v obsežni strukturi vesolja ni posebnih mest ali smeri, zato lahko na velikih lestvicah vesolje štejemo ne le za homogeno, ampak tudi za izotropno.

Metagalaksija. Na kratko smo obravnavali strukturne ravni organizacije snovi v megasvetu. Ali obstaja zgornja meja možnosti opazovanja vesolja? Sodobna znanost na to vprašanje odgovarja pritrdilno. Obstaja temeljna omejitev velikosti opazovanega dela vesolja, ki ni povezana z eksperimentalnimi možnostmi, temveč s končnostjo njegove starosti in hitrostjo svetlobe.

Kozmologija, ki temelji na Einsteinovi splošni teoriji relativnosti in Hubblovem zakonu (glej spodaj), določa starost vesolja T sonce 15-20 milijard let (10 18 s). Prej ni bilo strukturnih enot. Uvedimo koncept kozmološkega horizonta, ki ločuje tiste objekte, iz katerih svetloba v času t<Т вс nas ne more doseči. Razdalja do njega

kje z je hitrost svetlobe v vakuumu, T sonce je starost vesolja.

Kozmološki horizont tvori mejo fundamentalno opazljivega dela vesolja - Metagalaksije. Če predpostavimo, da je starost vesolja 10 18 s, potem je velikost Metagalaksije reda velikosti 10 26 m, kozmološki horizont pa se nenehno oddaljuje od nas s hitrostjo 3·10 8 m/s. .

Pomembna lastnost Metagalaksije v trenutnem stanju je njena homogenost in izotropnost, tj. lastnosti snovi in ​​prostora so enake v vseh delih Metagalaksije in v vseh smereh. Ena najpomembnejših lastnosti Metagalaksije je njeno nenehno širjenje, »širjenje« galaksij. Ameriški astronom E. Hubble je postavil zakon, po katerem čim dlje so galaksije od nas, tem hitreje se oddaljujejo.

Vesolje, ki se širi, je vesolje, ki se spreminja. Torej ima svojo zgodovino in razvoj. Preučuje se razvoj vesolja kot celote kozmologija, ki zdaj podaja opis prvih trenutkov njegovega nastanka in možne poti razvoja v prihodnosti.

Veda, ki proučuje vesolje in je ena najstarejših med človeštvom, je astronomija. Ta beseda je sestavljena iz dveh grških besed: "nomos" - "zakon" in "astro" - "svetilo, zvezda". Ta izraz lahko skupaj prevedemo kot "zakon zvezd". Astronomija je cela tisočletja opazovanja neba, ko se nabira raznovrstno znanje. Opozoriti je treba, da je bila raven te znanosti v primerjavi z drugimi znanostmi že v antiki izjemno visoka.

Takrat in zdaj

Poznamo imena ozvezdij, ki so vedno enaka že več deset stoletij. Naši daljni predniki so jih poznali vse, znali so izračunati sončni vzhod in zahod, planete, Luno, vse največje zvezde že dolgo pred našim štetjem. Poleg tega so znanstveniki že takrat znali napovedati sončne in lunine mrke. Astronomija je glavna znanost v življenju starodavnega človeka. Lovci na zvezde so našli pot domov, mornarji so po zvezdah krmarili svoje ladje po odprtem oceanu. Vsa kmetijska dela so bila povezana z ustaljenim ciklom letnih časov, čas so računali po svetilih in sestavljali koledarje. Tudi usoda astrologov, ki so jo napovedale zvezde.

Zdaj je veliko zgoraj navedenih potreb izginilo. Poti ladij in poplav rek ni več treba računati s peščeno uro, saj so se pojavile vse vrste tehničnih sredstev. Vendar pa je astronomija veda, ki ne more imeti konca v svojem razvoju. In zdaj vsa astronavtika temelji na njenih temeljih, s pomočjo te znanosti človeštvo uporablja komunikacijske sisteme, televizijo in opazuje Zemljo iz vesolja. Astronomija in matematika, astronomija in fizika so zdaj tesno povezane, imajo skupne metode spoznavanja, ki se pogosto uporabljajo.

Dve astronomiji

Bistvo astronomije v antiki je opazovanje. V tej znanosti so poskusi nemogoči, tako kot v fiziki ali kemiji, saj so predmeti študija nedostopni ljudem. Toda pomen astronomije v človekovem življenju je še danes zelo velik. Vse informacije o nebesnih telesih so zdaj pridobljene iz prejetega elektromagnetnega sevanja. Toda v zadnjih nekaj desetletjih so znanstveniki lahko neposredno preučevali nekatere nebesne objekte - avtomatske postaje sondirajo atmosfero bližnjih planetov, preučujejo njihovo zemljo.

Prav to dejstvo je razdelilo astronomijo na dva glavna dela - teoretičnega in opazovalnega. Slednje je namenjeno pridobivanju podatkov iz opazovanj nebesnih teles, ki se nato analizirajo s pomočjo fizike in njenih osnovnih zakonov. In teoretični astronomi razvijajo računalniške, matematične in analitične modele, s katerimi opisujejo astronomske pojave in objekte. Ali je treba reči, da je pomen astronomije kot znanosti za človeštvo preprosto ogromen? Navsezadnje ti dve veji ne obstajata ločeno, ampak se dopolnjujeta. Teorija išče razlage na podlagi rezultatov opazovanj, opazovalci pa potrdijo ali ne vse hipoteze in teoretične zaključke.

Astronomija kot filozofska veda

Opredelitev znanosti o "astronomiji" se je pojavila v antiki in srečno živi v naših dneh. To je preučevanje temeljnih zakonov narave našega sveta, ki je tesno povezan z velikim kozmosom. Zato so astronomijo sprva razumeli kot filozofsko vedo. Z njegovo pomočjo spoznavamo svoj svet skozi poznavanje nebesnih teles - zvezd, planetov, kometov, galaksij, pa tudi tistih pojavov, ki se tu in tam pojavljajo zunaj zemeljske atmosfere - sončni sijaj, sončni veter, kozmično sevanje. , in tako naprej.

Tudi leksikalni pomen besede "astronomija" govori o tem: zakon zvezd velja tudi pri nas, na Zemlji, saj je del ogromnega kozmosa, ki se razvija po enem samem zakonu. Po njegovi zaslugi so bili človeštvu predstavljeni evolucija, fizika, kemija, meteorologija in katera koli druga znanost. Vse na svetu se razvija z določenim gibanjem nebesnih teles: galaksije nastajajo in se razvijajo, zvezde umirajo in spet žarijo. Vedno se je treba spomniti, kje se je začela katera koli druga znanost. Velika nesreča je, da zdaj v šoli ni astronomije. Tega spoznanja in razumevanja prostranosti in vrednosti sveta ni mogoče nadomestiti z ničemer.

Dvajseto stoletje

Tako sta opazovalna astronomija in teoretična astrofizika sestavljali strokovno znanost. Neutrudno je nastajalo vedno več novih instrumentov za preučevanje vesolja, poleg tega pa je bil izumljen teleskop že v nekdaj. Informacije so zbrali in obdelali, nato pa so jih teoretični astrofiziki vnesli v modele, ki so jih ustvarili – analitične ali računalniške.

Pomen besede "astronomija" je pridobil izjemno težo na vseh področjih človeške znanosti, saj je celo znamenita teorija relativnosti zgrajena iz temeljnih zakonov astronomske fizike. In, zanimivo, večino odkritij naredijo amaterski astronomi. To je ena redkih ved, kjer lahko ljudje zunaj nje sodelujejo pri opazovanjih in zbirajo podatke zanjo.

Astronomija in astrologija

Sodobni šolarji (in celo študenti) pogosto zamenjujejo znanost in sisteme prepričanj, vendar odsotnost ustreznih lekcij v šolskih programih vpliva. Astrologija že dolgo velja za psevdoznanost, ki trdi, da je vsak človeški posel, tudi najmanjši, odvisen od položaja zvezd. Ti dve imeni seveda izhajata iz istega korena, vendar sta si sistema spoznavanja pri obeh popolnoma nasprotna.

Astronomija pa je človeku omogočila velik preskok v razumevanju zakonov vesolja. Ta znanost je do konca nespoznavna, vedno bo več vprašanj, na katera ni odgovora, kot tistih, na katera se odgovor najde. Ne glede na to, koliko naprav je zgrajenih v vesolju in na Zemlji, ne glede na to, koliko svetovno osupljivih odkritij je narejenih, je to le kaplja v morju znanja. Trenutno še vedno ne moremo z gotovostjo reči niti o izvoru zvezdne mase v njenem celotnem spektru, niti pozitivno ali negativno odgovoriti na vprašanje o obstoju drugega življenja v vesolju. Fermijev paradoks ni pojasnjen. Narava teme ni jasna. Ne vemo ničesar o časovnem obdobju obstoja vesolja, pa tudi o posebnem namenu njegovega obstoja.

Astronomija in zgodovina

Ko so se starodavni astronomi naučili razlikovati med zvezdami in planeti, so to znanje povezali s transcendenco in vsa znana nebesna telesa identificirali z duhovi in ​​bogovi. Nato se je pojavila slepa veja znanosti - astrologija, saj je bilo gibanje vseh vesoljskih teles trdno vezano na čisto zemeljske pojave - spremembo letnih časov, dežja, suše.

Nato so se pojavili magi (svečeniki, duhovniki in podobni kultni delavci), ki so veljali za poklicne astronome. Številne starodavne zgradbe - kitajski templji ali Stonehenge, na primer, jasno združujejo dve funkciji - astronomsko in versko.

vzhod in zahod

Storjenega je bilo toliko koristnega, da bi lahko starodavna znanja dobro služila kot osnova znanosti, ki je danes najbolj v razcvetu. Glede na gibanje svetil so se vrstili koledarji - starorimski je še vedno živ. Na Kitajskem je leta 2300 pred našim štetjem že deloval astronomski observatorij, je na sliki.

Oraklji na Kitajskem že štiri tisoč let hranijo risbe mrkov in pojavov novih zvezd. Na Kitajskem obstajajo podrobni astronomski zapisi iz šestega stoletja pred našim štetjem. In v Evropi se je ves ta razcvet začel šele v sedemnajstem stoletju našega štetja. Po drugi strani pa so Kitajci že več tisoč let povsem pravilno napovedovali pojav kometov. Na istem mestu je pred približno šest tisoč leti nastal prvi zvezdni atlas.

Stara Grčija in arabski svet

Evropa je v srednjem veku popolnoma in popolnoma ustavila ves razvoj znanosti na svojih ozemljih, celo grška odkritja, ki so se v marsičem izkazala za resnična in so veliko dragoceno prispevala k astronomski znanosti, so bila anatemizirana. Zato je klasična antika prišla do naših dni v zelo skromnem številu zapisov in zbirk.

A astronomija je v arabskih deželah cvetela in duhovniki najbolj oddaljenih krščanskih župnij pred dva tisoč leti so znali po poteku zvezd izračunati točen datum velike noči. Arabci so v velikem številu prevedli dela starogrških astronomov in tam so rokopise našli potomci v globinah ohranjenih knjižnic. V arabskih državah že od devetega stoletja našega štetja gradijo observatorije. V Perziji je pesnik in učenjak Omar Khayyam primerjal ogromno število tabel in reformiral koledar, tako da je bil natančnejši od julijanskega in bližje gregorijanskemu. Pri tem so mu pomagala nenehna opazovanja nebesnih teles.

Nebesna mehanika

Univerzalna gravitacija je postala znana svetu po zaslugi Isaaca Newtona. Današnji šolarji so to ime slišali le v povezavi s tremi fizikalnimi zakoni. Ne vedo, da so ti zakoni tesno povezani z nebesno mehaniko, saj v šoli ni pouka astronomije.

V veliko veselje bo vedeti, da je ta bistveni element spet v vrstah. Znanstveni sekretar Inštituta za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti Aleksander Zakharov je prepričan, da bo trenutno pomanjkanje učiteljev astronomije v državi mogoče hitro zapolniti, če bo ta disciplina vrnjena v učni načrt. Direktor novosibirskega planetarija Sergej Maslikov je prepričan, da se načrtovana vrnitev astronomije v šole težko zgodi prej kot v petih ali šestih letih. Ministrica za izobraževanje in znanost Ruske federacije Olga Vasiljeva pa pravi, da je treba to uro na teden za učenje predmeta astronomije čim prej vrniti šolarjem.

Nebeški svod, ki gori od slave,
Skrivnostno gleda iz globin,
In plujemo, goreče brezno
Obkrožen z vseh strani.
F. Tjutčev

Lekcija 1/1

Tema: Predmet astronomije.

Tarča: Podajte predstavo o astronomiji - kot znanosti, povezavah z drugimi vedami; se seznanijo z zgodovino, razvojem astronomije; instrumenti za opazovanje, značilnosti opazovanj. Dajte idejo o strukturi in obsegu vesolja. Razmislite o reševanju nalog za iskanje ločljivosti, povečave in svetilnosti teleskopa. Poklic astronoma, pomen za narodno gospodarstvo. observatoriji. Naloge :
1. izobraževalni: predstavi pojme astronomije kot vede in glavne dele astronomije, predmete znanja astronomije: vesoljska telesa, procese in pojave; metode astronomskih raziskav in njihove značilnosti; observatorij, teleskop in njegove različne vrste. Zgodovina astronomije in povezave z drugimi vedami. Vloge in značilnosti opazovanj. Praktična uporaba astronomskega znanja in sredstev astronavtike.
2. negovanje: zgodovinska vloga astronomije pri oblikovanju človekove predstave o svetu okoli nas in razvoju drugih znanosti, oblikovanje znanstvenega pogleda na svet študentov med seznanjanjem z nekaterimi filozofskimi in splošnimi znanstvenimi idejami in koncepti (materialnost, enotnost in spoznavnost sveta, prostorsko-časovne lestvice in lastnosti vesolja, univerzalnost delovanja fizikalnih zakonov v vesolju). Domoljubna vzgoja ob spoznavanju vloge ruske znanosti in tehnike v razvoju astronomije in kozmonavtike. Politehnično izobraževanje in delovno izobraževanje pri predstavitvi informacij o praktični uporabi astronomije in astronavtike.
3. Poučna: razvoj kognitivnih interesov za predmet. Pokazati, da človeška misel vedno teži k spoznanju neznanega. Oblikovanje veščin za analizo informacij, izdelavo klasifikacijskih shem. vedeti: 1. stopnja (standard)- pojem astronomije, njeni glavni deli in razvojne stopnje, mesto astronomije med drugimi vedami in praktično uporabo astronomskega znanja; imeti začetno razumevanje metod in orodij astronomskega raziskovanja; obseg vesolja, vesoljski objekti, pojavi in ​​procesi, lastnosti teleskopa in njegove vrste, pomen astronomije za narodno gospodarstvo in praktične potrebe človeštva. 2. stopnja- pojem astronomije, sistemi, vloga in značilnosti opazovanj, lastnosti teleskopa in njegove vrste, povezanost z drugimi objekti, prednosti fotografskih opazovanj, pomen astronomije za narodno gospodarstvo in praktične potrebe človeštva. Biti zmožen: 1. stopnja (standard)- uporabljajo učbenik in referenčno gradivo, sestavljajo diagrame najpreprostejših teleskopov različnih vrst, usmerjajo teleskop v dani objekt, na internetu iščejo informacije o izbrani astronomski temi. 2. stopnja- uporabljati učbenik in referenčno gradivo, sestavljati diagrame najpreprostejših teleskopov različnih vrst, izračunavati ločljivost, svetilnost in povečavo teleskopov, izvajati opazovanja s teleskopom določenega predmeta, iskati na internetu informacije o izbrani astronomski temi.

Oprema: F. Yu. Siegel “Astronomija v svojem razvoju”, Teodolit, Teleskop, plakati “teleskopi”, “Radijska astronomija”, f/f. “Kaj preučuje astronomija”, “Največji astronomski observatoriji”, film “Astronomija in pogled na svet”, “astrofizikalne metode opazovanja”. Zemeljski globus, prosojnice: fotografije Sonca, Lune in planetov, galaksij. CD- "Red Shift 5.1" ali fotografije in ilustracije astronomskih objektov z multimedijskega diska "Astronomy Multimedia Library". Pokažite Koledar opazovalcev za september (povzeto s spletne strani Astronet), primer astronomskega dnevnika (elektronskega, npr. Nebo). lahko pokažete odlomek iz filma Astronomija (1. del, fr. 2 Najstarejša znanost).

Interdisciplinarno komuniciranje: Premočrtno širjenje, odboj, lom svetlobe. Konstrukcija slik, ki jih daje tanka leča. Kamera (fizika, VII. razred). Elektromagnetni valovi in ​​hitrost njihovega širjenja. Radijski valovi. Kemijsko delovanje svetlobe (fizika, X razred).

Med poukom:

Uvodni pogovor (2 min)

1. Učbenik E. P. Levitan; splošni zvezek - 48 listov; izbirni izpiti.
2. Astronomija je nova disciplina v šoli, čeprav ste z nekaterimi vprašanji seznanjeni na kratko.
3. Kako delati z učbenikom.

• preučite (namesto preberite) odstavek
• poglobiti se v bistvo, se ukvarjati z vsakim pojavom in procesom
• vsa vprašanja in naloge za odstavkom predelajte na kratko v zvezkih
• preveri svoje znanje na seznamu vprašanj na koncu teme
• si oglejte dodatno gradivo na internetu

Predavanje (nova snov) (30 min) Začetek je demonstracija video posnetka s CD-ja (ali moje predstavitve).

astronomija [gr. Astron (astron) - zvezda, nomos (nomos) - zakon] - znanost o vesolju, ki zaključuje naravoslovno-matematični cikel šolskih disciplin. Astronomija proučuje gibanje nebesnih teles (oddelek "nebesna mehanika"), njihovo naravo (oddelek "astrofizika"), izvor in razvoj (oddelek "kozmogonija") [ Astronomija - veda o zgradbi, izvoru in razvoju nebesnih teles in njihovih sistemov =, torej znanost o naravi]. Astronomija je edina znanost, ki je dobila svojo zavetnico - Uranijo.
Sistemi (prostor): - vsa telesa v vesolju tvorijo sisteme različne kompleksnosti.

- Sonce in tista, ki se gibljejo (planeti, kometi, sateliti planetov, asteroidi), Sonce je samosvetleče telo, druga telesa, tako kot Zemlja, svetijo z odbito svetlobo. Starost SS je ~5 milijard let. / Takih zvezdnih sistemov s planeti in drugimi telesi v vesolju je ogromno / Zvezde vidne na nebu , vključno z Rimsko cesto - to je nepomemben del zvezd, ki sestavljajo Galaksijo (ali naša galaksija se imenuje Rimska cesta) - sistem zvezd, njihovih kopic in medzvezdnega medija. / Takih galaksij je veliko, svetloba iz najbližje prihaja do nas milijone let. Starost galaksij je 10-15 milijard let / galaksije združiti v nekakšne grozde (sisteme) Vsa telesa so v stalnem gibanju, spreminjanju, razvoju. Planeti, zvezde, galaksije imajo svojo zgodovino, ki se pogosto meri v milijardah let. Diagram prikazuje sistem in razdalje: 1 astronomska enota = 149,6 milijona km(srednja razdalja od Zemlje do Sonca). 1pc (parsec) = 206265 AU = 3, 26 sv. leta 1 svetlobno leto(St. leto) je razdalja, ki jo svetlobni žarek prepotuje s hitrostjo skoraj 300.000 km/s v 1 letu. 1 svetlobno leto je enako 9,46 milijona milijonov kilometrov!

Zgodovina astronomije (možen je delček filma Astronomija (1. del, fr. 2 Najstarejša znanost)))
Astronomija - ena najbolj fascinantnih in starodavnih ved o naravi - raziskuje ne le sedanjost, ampak tudi daljno preteklost makrosveta okoli nas, pa tudi riše znanstveno sliko prihodnosti vesolja.
Potrebo po astronomskem znanju je narekovala življenjska potreba:

Stopnje razvoja astronomije
1 starodavni svet(BC). Filozofija →astronomija → prvine matematike (geometrija).
Stari Egipt, Stara Asirija, Stari Maji, Stara Kitajska, Sumerci, Babilonija, Stara Grčija. Znanstveniki, ki so pomembno prispevali k razvoju astronomije: Tales iz Mileta(625-547, Dr. Grčija), Evdoks iz Knida(408-355, druga Grčija), ARISTOTEL(384-322, Makedonija, druga Grčija), Aristarh iz Samosa(310-230, Aleksandrija, Egipt), ERATOSFEN(276-194, Egipt), Hiparh z Rodosa(190-125, Stara Grčija).
II Predteleskopski obdobje. (naš čas pred 1610). Zaton znanosti in astronomije. Propad rimskega cesarstva, napadi barbarov, rojstvo krščanstva. Hiter razvoj arabske znanosti. Oživitev znanosti v Evropi. Sodobni heliocentrični sistem svetovne strukture. Znanstveniki, ki so pomembno prispevali k razvoju astronomije v tem obdobju: Klavdij Ptolomej (Klavdij Ptolomej)(87-165, dr. Rim), BIROUNI, Abu Reyhan Mohammed ibn Ahmed al-Biruni(973-1048, sodobni Uzbekistan), Mirza Mohammed ibn Šahruh ibn Timur (Taragai) ULUGBEK(1394 -1449, sodobni Uzbekistan), Nicolaus COPERNICK(1473-1543, Poljska), Tiho (Tige) BRAGE(1546-1601, Danska).
III Teleskopski pred pojavom spektroskopije (1610-1814). Izum teleskopa in opazovanje z njim. Zakoni gibanja planetov. Odkritje planeta Uran. Prve teorije o nastanku sončnega sistema. Znanstveniki, ki so pomembno prispevali k razvoju astronomije v tem obdobju: Galileo Galilej(1564-1642, Italija), Johannes KEPLER(1571-1630, Nemčija), Jan GAVEL (GAVELIJ) (1611-1687, Poljska), Hans Christian HUYGENS(1629-1695, Nizozemska), Giovanni Domenico (Jean Dominic) CASINI>(1625-1712, Italija-Francija), Isaac Newton(1643-1727, Anglija), Edmund GALLEY (HALLEY, 1656-1742, Anglija), William (William) Wilhelm Friedrich HERSHEL(1738-1822, Anglija), Pierre Simon Laplace(1749-1827, Francija).
IV Spektroskopija. Pred fotografiranjem. (1814-1900). Spektroskopska opazovanja. Prva določitev razdalje do zvezd. Odkritje planeta Neptun. Znanstveniki, ki so pomembno prispevali k razvoju astronomije v tem obdobju: Joseph von Fraunhofer(1787-1826, Nemčija), Vasilij Jakovlevič (Friedrich Wilhelm Georg) STRUVE(1793-1864, Nemčija-Rusija), George Biddell ERI (AIRIE, 1801-1892, Anglija), Friedrich Wilhelm BESSEL(1784-1846, Nemčija), Johann Gottfried HALLE(1812-1910, Nemčija), William HEGGINS (Huggins, 1824-1910, Anglija), Angelo SECCHI(1818-1878, Italija), Fedor Aleksandrovič BREDIKHIN(1831-1904, Rusija), Edward Charles Pickering(1846-1919, ZDA).
V Moderno obdobje (1900-danes). Razvoj uporabe fotografije in spektroskopskih opazovanj v astronomiji. Reševanje problema vira energije zvezd. Odkritje galaksij. Nastanek in razvoj radioastronomije. Vesoljske raziskave. Poglej več.

Odnos do drugih predmetov.
PSS t 20 F. Engels - »Najprej astronomija, ki je že zaradi letnih časov nujno potrebna za pastoralno in kmetijsko delo. Astronomijo je mogoče razvijati le s pomočjo matematike. Zato sem moral študirati matematiko. Nadalje se je na določeni stopnji razvoja poljedelstva v nekaterih državah (pridobivanje vode za namakanje v Egiptu), predvsem pa z nastankom mest, velikih zgradb in razvojem obrti, razvila tudi mehanika. Kmalu postane nepogrešljiv za ladijski promet in vojaške zadeve. Prenaša se tudi v pomoč matematiki in tako prispeva k njenemu razvoju.
Astronomija je imela v zgodovini znanosti tako vodilno vlogo, da mnogi znanstveniki menijo, da je astronomija najpomembnejši dejavnik v razvoju od njenega začetka do Laplacea, Lagrangea in Gaussa, iz nje so črpali naloge in ustvarjali metode za njihovo reševanje. težave. Astronomija, matematika in fizika niso nikoli izgubile povezave, kar se odraža v dejavnostih številnih znanstvenikov.

		Interakcija astronomije in fizike še naprej vpliva na razvoj drugih znanosti, tehnologije, energije in različnih sektorjev nacionalnega gospodarstva. Primer je nastanek in razvoj astronavtike. Razvijajo se metode za omejevanje plazme v omejeni prostornini, koncept "breztrkovne" plazme, MHD generatorji, kvantni ojačevalniki sevanja (maserji) itd.
	1 - heliobiologija 2 - ksenobiologija 3 - vesoljska biologija in medicina 4 - matematična geografija 5 - kozmokemija A - sferična astronomija B - astrometrija B - nebesna mehanika G - astrofizika D - kozmologija E - kozmogonija G - vesoljska fizika	Astronomija in kemija povezujejo vprašanja raziskovanja izvora in razširjenosti kemičnih elementov in njihovih izotopov v vesolju, kemijskega razvoja vesolja. Veda kozmokemija, ki je nastala na stičišču astronomije, fizike in kemije, je tesno povezana z astrofiziko, kozmogonijo in kozmologijo, proučuje kemično sestavo in diferencirano notranjo zgradbo vesoljskih teles, vpliv kozmičnih pojavov in procesov na potek vesoljskih teles. kemijske reakcije, zakonitosti razširjenosti in porazdelitve kemičnih elementov v vesolju, združevanje in selitev atomov pri nastajanju snovi v vesolju, razvoj izotopske sestave elementov. Za kemike so zelo zanimive študije kemijskih procesov, ki so zaradi obsega ali kompleksnosti težko ali popolnoma neponovljivi v zemeljskih laboratorijih (snov v notranjosti planetov, sinteza kompleksnih kemičnih spojin v temnih meglicah ipd.). Astronomija, geografija in geofizika povezuje proučevanje Zemlje kot enega izmed planetov sončnega sistema, njenih glavnih fizikalnih značilnosti (oblika, rotacija, velikost, masa itd.) in vpliv kozmičnih dejavnikov na geografijo Zemlje: zgradbo in sestavo zemeljska notranjost in površje, relief in podnebje, periodične, sezonske in dolgoročne, lokalne in globalne spremembe v atmosferi, hidrosferi in litosferi Zemlje - magnetne nevihte, plimovanje, menjava letnih časov, drift magnetnih polj, segrevanje in led starosti ipd., ki so posledica vpliva kozmičnih pojavov in procesov (sončna aktivnost, vrtenje Lune okoli Zemlje, vrtenje Zemlje okoli Sonca itd.); pa tudi astronomske metode orientacije v prostoru in določanja koordinat terena, ki niso izgubile svojega pomena. Ena od novih ved je bila vesoljska geografija - niz instrumentalnih študij Zemlje iz vesolja za namene znanstvene in praktične dejavnosti. Povezava astronomija in biologija ki jih določa njihova evolucijska narava. Astronomija preučuje razvoj vesoljskih objektov in njihovih sistemov na vseh ravneh organizacije nežive snovi na enak način kot biologija preučuje razvoj žive snovi. Astronomijo in biologijo povezujejo problemi nastanka in obstoja življenja in inteligence na Zemlji in v vesolju, problemi zemeljske in vesoljske ekologije ter vpliv kozmičnih procesov in pojavov na zemeljsko biosfero. Povezava astronomija z zgodovino in družboslovje, preučevanje razvoja materialnega sveta na kvalitativno višji ravni organizacije snovi, je posledica vpliva astronomskih spoznanj na svetovni nazor ljudi ter razvoj znanosti, tehnike, kmetijstva, gospodarstva in kulture; ostaja odprto vprašanje vpliva kozmičnih procesov na družbeni razvoj človeštva. Lepota zvezdnega neba je prebudila misli o veličini vesolja in navdihnila pisatelji in pesniki. Astronomska opazovanja nosijo močan čustveni naboj, dokazujejo moč človeškega uma in njegovo sposobnost spoznavanja sveta, vzbujajo občutek lepote in prispevajo k razvoju znanstvenega mišljenja. Povezava astronomije z "znanostjo o znanostih" - filozofija- določa dejstvo, da ima astronomija kot veda ne samo poseben, ampak tudi univerzalni, humanitarni vidik, največ prispeva k razjasnitvi mesta človeka in človeštva v vesolju, k proučevanju odnosa "človek - vesolje". V vsakem kozmičnem pojavu in procesu so vidne manifestacije osnovnih, temeljnih zakonov narave. Na podlagi astronomskih raziskav se oblikujejo principi spoznavanja materije in vesolja, najpomembnejše filozofske posplošitve. Astronomija je vplivala na razvoj vseh filozofskih naukov. Nemogoče je oblikovati fizično sliko sveta mimo sodobnih idej o vesolju - neizogibno bo izgubila svoj ideološki pomen.

Sodobna astronomija je temeljna fizikalna in matematična veda, katere razvoj je neposredno povezan z znanstvenim in tehničnim napredkom. Za preučevanje in razlago procesov se uporablja celoten sodobni arzenal različnih, na novo nastalih delov matematike in fizike. Je tudi .

Glavni deli astronomije:

klasične astronomije	združuje več oddelkov astronomije, katerih temelji so bili razviti pred začetkom dvajsetega stoletja:
	Astrometrija:	Sferična astronomija	preučuje lego, navidezno in lastno gibanje vesoljskih teles ter rešuje probleme v zvezi z določanjem lege zvezd na nebesni sferi, sestavljanjem zvezdnih katalogov in kart ter teoretične osnove štetja časa.
		temeljna astrometrija	vodi delo pri določanju temeljnih astronomskih konstant in teoretični utemeljitvi sestavljanja temeljnih astronomskih katalogov.
		Praktična astronomija	ukvarja se z določanjem časovnih in geografskih koordinat, zagotavlja časovno službo, računanje in sestavljanje koledarjev, geografskih in topografskih kart; metode astronomske orientacije se pogosto uporabljajo v navigaciji, letalstvu in astronavtiki.
	Nebesna mehanika	raziskuje gibanje vesoljskih teles pod vplivom gravitacijskih sil (v prostoru in času). Na podlagi podatkov astrometrije, zakonov klasične mehanike in matematičnih metod raziskovanja nebesna mehanika določa trajektorije in značilnosti gibanja vesoljskih teles in njihovih sistemov ter služi kot teoretična osnova astronavtike.
Sodobna astronomija	astrofizika	preučuje glavne fizikalne značilnosti in lastnosti vesoljskih objektov (gibanje, zgradba, sestava itd.), vesoljske procese in vesoljske pojave, ki so razdeljeni na številne sklope: teoretična astrofizika; praktična astrofizika; fizika planetov in njihovih satelitov (planetologija in planetografija); fizika sonca; fizika zvezd; ekstragalaktična astrofizika itd.
	Kozmogonija	preučuje nastanek in razvoj vesoljskih teles in njihovih sistemov (zlasti sončnega sistema).
	Kozmologija	raziskuje izvor, osnovne fizikalne lastnosti, lastnosti in razvoj vesolja. Njegova teoretična osnova so sodobne fizikalne teorije ter podatki iz astrofizike in zunajgalaktične astronomije.

Opazovanja v astronomiji.
Opazovanja so glavni vir informacij o nebesnih telesih, procesih, pojavih, ki se dogajajo v vesolju, saj se jih je nemogoče dotakniti in izvajati poskuse z nebesnimi telesi (možnost izvajanja poskusov zunaj Zemlje se je pojavila le zahvaljujoč astronavtiki). Imajo tudi značilnosti, da je za preučevanje katerega koli pojava potrebno:

• dolga časovna obdobja in hkratno opazovanje sorodnih objektov (primer je razvoj zvezd)
• potreba po navedbi položaja nebesnih teles v vesolju (koordinate), saj se zdi, da so vse svetilke daleč od nas (v starih časih se je pojavil koncept nebesne sfere, ki se kot celota vrti okoli Zemlje)

primer: Stari Egipt je z opazovanjem zvezde Sothis (Sirius) določil začetek poplave Nila, določil dolžino leta 4240 pr. v 365 dneh. Za točnost opazovanj smo potrebovali aparati.
ena). Znano je, da je Tales iz Mileta (624-547, dr. Grčija) leta 595 pr. je prvič uporabil gnomon (navpično palico, pripisujejo, da jo je ustvaril njegov učenec Anaksimander) - dovolil je, da ni le sončna ura, temveč tudi določanje trenutkov enakonočja, solsticija, dolžine leta , širina opazovanja itd.
2). Že Hiparh (180-125, Stara Grčija) je leta 129 pr. n. št. uporabljal astrolab, ki mu je omogočil merjenje paralakse Lune, določil dolžino leta na 365,25 dni, določil procesijo in sestavil leta 130 pr. katalog zvezdic za 1008 zvezdic itd.
Obstajala je astronomska palica, astrolabon (prva vrsta teodolita), kvadrant itd. Opazovanja se izvajajo v specializiranih ustanovah - , ki so nastale na prvi stopnji razvoja astronomije pred SV. A prave astronomske raziskave so se začele z izumom teleskop leta 1609

Teleskop - poveča zorni kot, pod katerim so vidna nebesna telesa ( resolucija ) in zbere mnogokrat več svetlobe kot opazovalčevo oko ( prodorna sila ). Zato lahko s teleskopom opazujemo površine Zemlji najbližjih nebesnih teles, ki so nevidna s prostim očesom, in vidimo številne medle zvezde. Vse je odvisno od premera njegove leče.Vrste teleskopov: in radio(Prikaz teleskopa, plakat "Teleskopi", diagrami). Teleskopi: iz zgod
= optični

1. Optični teleskopi ()

	Refraktor(refrakto-refract) - uporablja se lom svetlobe v leči (refractive). »Spotting daljnogled« izdelan na Nizozemskem [H. Lippershey]. Po približnem opisu ga je Galileo Galilei naredil leta 1609 in ga prvič poslal v nebo novembra 1609, januarja 1610 pa je odkril 4 Jupitrove satelite. Največji refraktor na svetu je izdelal Alvan Clark (optik iz ZDA) 102 cm (40 palcev) in ga postavil leta 1897 v observatoriju Yera (blizu Chicaga). Izdelal je tudi 30-palčnega in ga leta 1885 postavil na observatorij Pulkovo (uničen med drugo svetovno vojno).
	Reflektor(reflecto-reflect) - za fokusiranje žarkov se uporablja konkavno zrcalo. Leta 1667 je I. Newton (1643-1727, Anglija) izumil prvi zrcalni teleskop, premer zrcala je 2,5 cm pri 41 X porast. V tistih časih so bila ogledala izdelana iz kovinskih zlitin in so se hitro zatemnila. Največji teleskop na svetu W. Keka je leta 1996 namestil zrcalo s premerom 10 m (prvo od dveh, vendar zrcalo ni monolitno, ampak je sestavljeno iz 36 šesterokotnih zrcal) na observatoriju Maun Kea (Kalifornija, ZDA). Leta 1995 je začel obratovati prvi od štirih teleskopov (premer ogledala 8m) (ESO observatorij, Čile). Pred tem je bil največji v ZSSR, premer zrcala je 6 m, nameščen na Stavropolskem ozemlju (gora Pastukhov, h = 2070 m) na Posebnem astrofizičnem observatoriju Akademije znanosti ZSSR (monolitno zrcalo 42t, 600t teleskop, vi lahko vidi zvezde 24 m).
	Zrcalna leča. B.V. SCHMIDT(1879-1935, Estonija), zgrajen leta 1930 (kamera Schmidt) s premerom leče 44 cm, velika zaslonka, brez kome in veliko vidno polje, postavitev korekcijske steklene plošče pred sferično ogledalo. Leta 1941 D.D. Maksutov(ZSSR) izdelan meniskus, ugoden s kratko cevjo. Uporabljajo ga amaterski astronomi. Leta 1995 je za optični interferometer začel delovati prvi teleskop z 8-metrskim zrcalom (od 4) z bazo 100 m (puščava ATACAMA, Čile; ESO). Leta 1996 prvi teleskop s premerom 10 m (od dveh z bazo 85 m) poimenovan po. W. Keka predstavljen na observatoriju Maun Kea (Kalifornija, Havaji, ZDA) amaterski teleskopi

• neposrednih opazovanj
• slikati (astrograf)
• fotovoltaika - senzor, nihanje energije, sevanje
• spektralni - dajejo informacije o temperaturi, kemični sestavi, magnetnih poljih, gibanju nebesnih teles.

Fotografska opazovanja (pred vizualnimi) imajo naslednje prednosti:

1. Dokumentarni film - zmožnost snemanja potekajočih pojavov in procesov ter dolgoročno shranjevanje prejetih informacij.
2. Momentalnost - sposobnost registracije kratkoročnih dogodkov.
3. Panoramsko - možnost zajemanja več predmetov hkrati.
4. Celovitost - sposobnost kopičenja svetlobe iz šibkih virov.
5. Podrobnosti - zmožnost videti podrobnosti predmeta na sliki.

V astronomiji se razdalja med nebesnimi telesi meri s kotom → kotna razdalja: stopinje - 5 o.2, minute - 13,4, sekunde - 21,2 z navadnim očesom vidimo 2 zvezdi v bližini ( resolucija), če je kotna razdalja 1-2". Kot, pod katerim vidimo premer Sonca in Lune, je ~ 0,5 o = 30".

• S teleskopom vidimo do konca :( resolucija) α = 14 "/D oz α = 206265 λ/D[kje λ je valovna dolžina svetlobe in D- premer leče teleskopa] .
• Količina svetlobe, ki jo zbere leča, se imenuje svetilnost. Zaslonka E=~S (ali D 2) leča. E=(D/d xp ) 2 , kje d xp - premer človeške zenice v normalnih pogojih je 5 mm (največ v temi je 8 mm).
• Porast teleskop = goriščna razdalja leče / goriščna razdalja okularja. W=F/f=β/α.

Pri veliki povečavi >500x so vidni tresljaji zraka, zato mora biti teleskop čim višje v gorah in tam, kjer je nebo pogosto brez oblačka, še bolje pa zunaj atmosfere (v vesolju).
Naloga (samostojno - 3 min): Za 6-metrski reflektorski teleskop na Specialnem astrofizikalnem observatoriju (na severnem Kavkazu) določi ločljivost, zaslonko in povečavo, če uporabljamo okular z goriščno razdaljo 5 cm (F=24 m). . [ Ocenjevanje po hitrosti in pravilnosti rešitve] Rešitev: α= 14 "/600 ≈ 0,023"[pri α= 1" je škatlica vžigalic vidna na razdalji 10 km]. E \u003d (D / d xp) 2 \u003d (6000/5) 2 \u003d 120 2 \u003d 14400[zbere tolikokrat več svetlobe kot opazovalčevo oko] Š=Ž/Ž=2400/5=480 2. Radijski teleskopi - Prednosti: v vsakem vremenu in času dneva lahko opazujete predmete, ki so optično nedostopni. So skleda (kot lokator. Plakat "Radijski teleskopi"). Radioastronomija se je razvila po vojni. Največji radijski teleskopi zdaj so fiksni RATAN-600, Rusija (izveden leta 1967, 40 km od optičnega teleskopa, sestavljen iz 895 posameznih zrcal velikosti 2,1 x 7,4 m in ima zaprt obroč s premerom 588 m), Arecibo ( Portoriko, 305 m - betonska skleda ugaslega vulkana, predstavljena leta 1963). Od mobilnih imajo dva radijska teleskopa s 100 m skledo.

Nebesna telesa oddajajo sevanje: svetlobo, infrardeče, ultravijolično, radijske valove, rentgenske žarke, sevanje gama. Ker atmosfera preprečuje prodiranje žarkov do tal c λ< λ света (ультрафиолетовые, рентгеновские, γ - излучения), то последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории : (т.е развиваются внеатмосферные наблюдения).

l. Pritrjevanje materiala .
vprašanja:

1. Katere astronomske informacije ste preučevali pri drugih predmetih? (naravoslovje, fizika, zgodovina itd.)
2. Kakšna je posebnost astronomije v primerjavi z drugimi naravoslovnimi vedah?
3. Katere vrste nebesnih teles poznate?
4. Planeti. Koliko, kako se imenujejo, vrstni red lokacije, največji itd.
5. Kakšen pomen ima astronomija v današnjem narodnem gospodarstvu?

vrednosti v narodnem gospodarstvu:
- Orientacija po zvezdah za določitev strani obzorja
- Navigacija (navigacija, letalstvo, astronavtika) - umetnost navigacije po zvezdah
- Raziskovanje vesolja za razumevanje preteklosti in napovedovanje prihodnosti
- astronavtika:
- Raziskovanje Zemlje z namenom ohranjanja njene edinstvene narave
- Pridobivanje materialov, ki jih je v zemeljskih razmerah nemogoče dobiti
- Vremenska napoved in napoved naravnih nesreč
- Reševanje ladij v stiski
- Raziskovanje drugih planetov za napovedovanje razvoja Zemlje
Izid:

1. Kaj se je novega naučil. Kaj je astronomija, namen teleskopa in njegove vrste. Značilnosti astronomije itd.
2. Prikazati je treba uporabo zgoščenke - »Rdeča izmena 5.1«, Koledarja opazovalcev, primer astronomskega dnevnika (elektronskega, npr. Nebo). Spletna oddaja, Astrotop, portal: Astronomija v Wikipedia, - s pomočjo katerega lahko dobite informacije o vprašanju, ki vas zanima, ali ga najdete.
3. Ocene.

Domača naloga: Uvod, §1; vprašanja in naloge za samokontrolo (stran 11), št. 6 in 7 za sestavljanje diagramov, po možnosti v lekciji; str. 29-30 (str. 1-6) - glavne misli.
S podrobnim preučevanjem gradiva o astronomskih instrumentih lahko študentom postavimo vprašanja in naloge:
1. Določite glavne značilnosti teleskopa G. Galileo.
2. Kakšne so prednosti in slabosti optičnega sistema refraktorja Galileo v primerjavi z optično shemo refraktorja Kepler?
3. Določite glavne značilnosti BTA. Kolikokrat je BTA močnejši od MSHR?
4. Kakšne so prednosti teleskopov, nameščenih na krovu vesoljskih plovil?
5. Katere pogoje mora izpolnjevati kraj za izgradnjo astronomskega observatorija?

Lekcijo so leta 2002 oblikovali člani krožka »Internetne tehnologije«: Prytkov Denis (10. razred) in Dissenova Anna (9. razred). Spremenjeno 01.09.2007

"Planetarium" 410,05 mb		Vir vam omogoča namestitev polne različice inovativnega izobraževalnega in metodološkega kompleksa "Planetarium" na računalnik učitelja ali učenca. "Planetarium" - izbor tematskih člankov - je namenjen učiteljem in učencem pri pouku fizike, astronomije ali naravoslovja v 10.-11. razredu. Pri nameščanju kompleksa je priporočljivo, da v imenih map uporabljate samo angleške črke.
Demo materiali 13,08 mb		Vir je predstavitveno gradivo inovativnega izobraževalnega in metodološkega kompleksa "Planetarium".
Planetarij 2,67 mb		Ta vir je interaktivni model "Planetarium", ki vam omogoča preučevanje zvezdnega neba z delom s tem modelom. Če želite v celoti uporabiti vir, morate namestiti vtičnik Java
Lekcija	Tema lekcije	Razvoj lekcij v zbirki DER	Statistična grafika iz DER
Lekcija 1	Predmet astronomija	Tema 1. Predmet astronomije. ozvezdja. Orientacija na zvezdnem nebu 784,5 kb 127,8 kb 450,7 kb Lestvica elektromagnetnega valovanja s sprejemniki sevanja 149,2 kb

1. Potreba po časovnem računu (koledar). (Stari Egipt - opažena je bila povezava z astronomskimi pojavi)
2. Poiščite pot po zvezdah, še posebej za mornarje (prve jadrnice so se pojavile 3 tisoč let pr. n. št.)
3. Radovednost - razumeti tekoče pojave in jih dati sebi v službo.
4. Skrb za svojo usodo, ki je rodila astrologijo.

Vrsta