Жоспар:Астрофизика және радиоастрономияның құралдары мен әдістері

Оптикалық телескоп:

1.аспан денелерінен келетін жарықты жинау;

2.аспан денелерінің бейнелерін фокал жазықтықта салу;

3.бір-біріне жақын объектілерді ажырату.

Оптикалық телескоптардың көптеген күрделі түрлерін үш топқа бөлуге болады; линзалық телескоптар (рефракторлар), айналық телескоптар (рефлекторлар) және айналық – линзалық телескоптар. Телескоптар объектив, тубус, қабылдағыш құрал немесе кейбір жағдайларда окуляр және монтировкадан тұрады. Рефракторларда объектив линза, рефлекторларда – айна. Объективтің негізгі мақсаты жарық ағынын жинау және фокал жазықтығында объектінің бейнесін салу. Фокал жазықтығында қабылдағыш құрал: фотоэмульсия, фотокатод, т.б.с. орналасады. Көзбен бақылау жүргізуге окуляр қажет болады. Окуляр мен объективтің фокал жазықтықтары беттеседі. Объектив, окуляр, немесе қабылдағыш құралдарды біріктіретін металдан жасалған телескоптың тубусы. Телескопты шырақтардың бағытына бұруға қолданатын конструкция-монтировка деп аталады.

Аспан денесенің өз бойынан шығаратын жарық энергиясы оның негізгі бір сипаттамасы болып табылады. Осы шаманы өлшеудің екі тәсілі бар. Біріншіден өлшеуіш құралға жеткен энергияның мөлшерін тікелей өлшеу. Екіншіден зерттелетін объектінің сәулеленуін белгілі бір дененің сәулеленуімен салыстыру.

Жарықтың энергиясын өлшейтін құралдың сезгіштігі толқын ұзындығына байланысты болады. Сондықтан, өлшеудің нәтижесі өлшеуіш құралға, яғни оның спектрлік сезгіштігіне байланысты. Әр құралдың спектрлік сезгіштігінің облысын көрсету керек. Осы спектрлік облыстың ені құралдың өткізу жолағы деп аталынады. Мысалы, көз тек қана көрінерлік сәулелерді сезеді, ал болометр барлық электромагниттік спектрдегі сәулелерді қабылдайды. Осы себептен, жарық энергиясының мөлшерін өлшеуіш құралмен тікелей анықтағанда нәтиженің қай спектрлік диапазонға жатканын көрсету керек.

Екінші тәсілмен жарық энергиясын өлшегенде басқа бір қиындықтар туады. Қуаттары тең жарық көздерінің сәулеленуінің спектрлік құрамы әртурлі болуы мүмкін. Мысалы, Күн өз бойынан жасыл-сары сәулелерді көбірек шығарады, ал басқа бір жұлдыздар көгілдір-көк сәулелерді көбірек шығаруы мүмкін. Сондықтан, екі объектінің сәулеленуін тек спектрдің бір облысында салыстыру керек.

Аспан шырақтарының көбі бізден өте алыс орналасқан. Осындай объектілер нүкте тәрізді деп қабылданады. Осы объектілердің сәулеленуінің сипаттамасы жарық ағыны мен жарықталынуы болады. Астрономияда жарықталынуды арнаулы логарифмдік шкала бойынша өлшейді. Бұл шкала – жұлдыздық шамалардың шкаласы деп аталады. Жұлдыздық шамалар m - әрпімен белгіленеді. Бір жұлдыздық шама интервалына (1^m) 2.512 тең жарықталынулардың қатынасы алынған. Осы санның ондық логарифмі 0,4 тең, ал 5^m интервалы жарықталудың 100 есе өзгеруіне сәйкес болады. Келісім бойынша жұлдыздың жарықталынуы азайғанда, оның жұлдыздық шамасы артады, яғни, жұлдыздық шамалары -3^m, -2^m,-1^m, 0,1^m, 2^m, 3^m болатын объектілердің жарықталынулары еселігі 2,512 тең геометриялық прогрессия болады.

Осындай жұлдыздық шамалардың шкаласын біздің дәуірге дейінгі 3 ғасырда өмір сүрген оқымысты Гиппарх енгізген. Гиппархтың жүйесінде көзбен бақыланатын барлық жұлдыздар 6-топқа бөлінген, солардың ішіндегі ең жарықтары – 1 топқа, ал ең әлсіз зорға көрінетіндері- 6 топқа жатқызылады.

Жұлдыздық шама деп минуспен алынған негізі 2,512 болатын жарықталынудың логарифмін айтады.

Анықтама бойынша жұлдыздық шамалары m₁, m₂ ал, жарықталынулары Е₁, Е₂ болатын екі жұлдызға төменгі өрнекті жазуға болады.

және

ал ондық логарифммен

Осы өрнектер Погсон өрнектері деп аталады.

Сұрақтар:

1.Жұлдыздық шама дегеніміз не?

a. Арнайы логарифмдік шкалада алынған жұлдыздың жарықталынуы.

b. Спектрдің түрлі диапазонында анықталған жұлдыздық шамалардың айырымы.

c. 10 парсек қашықтықтағы жұлдыздың жұлдыздық шамасы.

d. Жұлдыздың толық бетінен барлық бағытта шығарылатын энергия ағыны.

e. Жұлдыздың беті.

2.Телескоп –

a. Алыс денелерді көруге арналған құрал..

b. Спектрдің түрлі диапазонында анықталған жұлдыздық шамалардың айырымы.

c. 10 парсек қашықтықтағы жұлдыздың жұлдыздық шамасы.

d. Жұлдыздың толық бетінен барлық бағытта шығарылатын энергия ағыны.

e. Жұлдыздың беті.

3.Рефрактор-

a. Линзалы телескоп.

b. Спектрдің түрлі диапазонында анықталған жұлдыздық шамалардың айырымы.

c. 10 парсек қашықтықтағы жұлдыздың жұлдыздық шамасы.

d. Жұлдыздың толық бетінен барлық бағытта шығарылатын энергия ағыны.

e. Жұлдыздың беті.

4.Рефлектор-

a. Айналы телескоп.

b. Спектрдің түрлі диапазонында анықталған жұлдыздық шамалардың айырымы.

c. 10 парсек қашықтықтағы жұлдыздың жұлдыздық шамасы.

d. Жұлдыздың толық бетінен барлық бағытта шығарылатын энергия ағыны.

e. Жұлдыздың беті.

Лекция 8.

Сәулеленудің қасиеттері және спектрлік анализдің негіздері.Сәулеленуді талдау негізгі астрофизикалық әдіске жатады. Соның көмегімен космикалық объектілер туралы көптеген мәліметтер алынады. Біріншіден сәулеленудің қасиеттерімен танысамыз.

Астрофизикада зерттелетін электромагниттік сәулелену

Спектрдің облысы	Толқын ұзындығы	Жер атмосферасынан өтуі	Зерттеу әдісі	Қабылдағыш құралдар
Гамма сәулелер Рентген сәулелер	0,1 0,1-100	Күшті жұтылады – // –	Атмосферадан тыс зерттеу әдістері (космос-тық ракеталар, ЖЖС)	Фотоэмульсия, ионизациялық камералар, фотон санағыштар
Қысқа толқынды ультракүлгін сәулелер	100-3100	– // –	– // –	Фотоэмульсия, фотоэлектрондық көбейткіштер
Ұзын толқынды ультракүлгін сәулелер Көрінерлік сәулелер	3100-3900 3900-7600	Аз жұтылуы – // –	Жер бетінен – // –	Фотоэмульсия, фотоэлектрондық көбейткіштер Көз, фотоэмульсия, фотокатадтар
Инфрақызыл сәулелер	0,76-15 м км	Н2О, СО2, басқа молекулалардың жұтылу сызық-тарында күшті жұтылады	Кейбір облысын жер бетінен Аэростаттардан	Болометрлер, термо-паралар, арнаулы фотоэмульсия және фотокатодтар
Радиотолқындар	15мкм-1мм 1мм ұзын	Толқын ұзындығы: 1мм, 4,5мм, 8мм және 1см-20м жұтылмайды	Жер бетінен	Радиотелескоптар

Сұрақтар:

1.Сәуле шығару заңдары.

2.Доплер принципі.

3.Электромагниттік толқындар диапазондары.

4.Атмосферадағы оптикалық сәулелер мен радиотолқындар «терезесі».

5.Радиотелескоптар. Радиоастрономияның ролі.

6.Аспан денелерін зерттеудің атмосферадан тыс жүргізілетін әдістері.

7.Негізгі обсерваториялар, аса ірі телескоптар.

Лекция 9.

Жоспар:Күн жүйесінің физикасы:

Күн жүйесі жайлы жалпы мағлұмат. Күн өлшемі, массасы, тығыздығы. Остік ай-налу. Күннің температурасы, толық сәуле шығаруы. Күннің магнит өрісі. Күн энергиясының көздері. Күн-нің ішкі құрылымының моделі. Фотосфера, грануля-ция, алаулар, күннің дақтары. Күннің спектрі және химиялық құрамы. Хромосфера. Хромосфералық от алу. Протуберанецтар. Күн тәжі. Күннің радиосәулеле-нуі. Күн желі. Күн энергиясын қолдану прблемасы.Күн активтілігі. оның циклы. Гелио- және геофизикалық процестердің байланысы. Жер туралы жалпы мәліметтер. Жер массасын анықтау. Жердің ішкі құрылы-мын анықтау әдістері. Жер құрылымы жайында қәзіргі көзқарас. Жер атмосферасының құрылымы және құра-мы. Магнитосфера, Жердің радиациялық белдеулері. Күн жүйесіндегі үлкен планеталардың негізгі сипаттамалары: Күннен арақашықтықтары, айналу периодтары, өлшемдері, массалары, тығыздықтары тағы басқа.

Күн Жерге ең жақын орналасқан бір жұлдыз, сол себептен күннің қасиеттері толығырақ зерттелген. Күн жұлдыздардың біреуі болғандықтан оны зерттеу арқылы әлемдегі сансыз көп жұлдыздармен де таныса аламыз.Бізге Күн шеті өте анық дөңгелек болып көрінеді. Күннің Жерден орташа қашықтығы, яғни бір астрономиялық бірлік 149,6 млн.км, ал орташа қашықтықтағы Күннің көрінерлік радиусы 960¹¹ болғандықтан, осыған сәйкес оның сызықтық радиусы

Күннің массасы

Күннің затының орташа тығыздығы

Күннің бетіндегі ауырлық күштің үдеуі

Күн өз өсінен айналады. Күннің центрінен айналу өсіне перпендикуляр өтетін жазықтық күн экваторы жазықтығы деп аталынып, эклиптика жазықтығымен 7⁰15¹ тең бұрыш жасайды. Күн экваторының жазықтығымен берілген нүктенің радиусының арасындағы бұрыш гелиографиялық ендік В болады. Күннің айналуының ерекшелігі: ол бұрыштық жылдамдық W экватордан алыстаған сайын азаяды

Күннің әртүрлі зоналарының айналу периодтары әртүрлі болады. Ең жылдам айналатын экваторлық зона 25 тәулікте бір айналады, полярлық зонаның айналу периоды 30 тәуліктей болады.Күннің жалпы магнит өрісінің кернеулігі 1 Э. Күннің магнит өрісінің полярлығы айнымалы және күннің бетінде магнит өрісінің кернеулігі өзгермелі.

Күн жүйесі физикалық сипаттамалары түрліше келген кептеген аспан денелеріне құралған. Осы жүйенің физикалық центрі – Күн. Күнді айналып үлкен планеталар, планеталар серіктері, ергежейлі планеталар, астероидтар, кометалар, планетааралық ортаның бөлшектері қозғалады. Үлкен планеталардың бесеуі (Меркурий, Шолпан, Марс, Юпитер, Сатурн) жай көзбен байқалатындығынан ертеден белгілі болған. Уран планетасын 1781 жылы В.Гершель ашқан, Нептун планетасын 1846 жылы ашылып, ең соңғы планета Плутон 1930 жылы фотографиялық әдіспен бақыланған. Үлкен планеталардың серіктері, астероидтар, кометалар әлі де ашылып жатыр. Соңғы жылдары күн жүйесіне жататын ірі денелер де ашылды. Осыған байланысты 2006 жылы Халықаралық астрономиялық одақ шешімімен ергежейлі планеталарға Плутон және төрт аспан денесі жатқызылды.

Үлкен планеталар өздерінің физикалық сипаттамаларына байланысты екі топқа бөлінеді. Меркурий, Шолпан, Жер, Марс жер тобына жатқызылады. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, алып планеталардың тобын құрады. Жер тобының планеталарының радиустері шағын, өз остерінен айналуы баяу, орташа тығыздығы жоғары, атмосфераның массалары көп емес, серіктерінің саны аз. Меркурий және Шолпанның серіктері тіпті де жоқ. Жердің серігі біреу, Марстың екі серігі бар. Алып планеталардың радиустері үлкен, өз осінен айналуы жылдам, тығыздықтары аз шамалы, атмосфералы қалың және массивті, серіктерінің саны көп болады. Мысалы, Сатурн планетасының 17 серігі және бірнеше сақинасы бар. Осы екі топқа жататын планеталардың химиялық құрамында көп айырмашылық бар. Жер тобындағы планеталарда ауыр элементтер көбірек, алып планеталардың керісінше – ауыр элементтері аздау, жеңіл элементтер басым келеді.

Сұрақтар:

1.Күннің өз өсінен айналуының қандай ерекшеліктері бар?

a.Күннің бұрыштық жылдамдығы полюстерге қарай кемиді.

b.Күннің айналуы қатты дененің айналуындай.

c.Күннің бұрыштық жылдамдығы экваторға қарай кемиді.

d.Күннің бұрыштық жылдамдығы уақытқа тәуелді.

2.Күннің айналуын кім бірінші ашқан?

a.Галилео Галилей

b.Исаак Ньютон

c.Иоганн Кеплер

d.Вильям Гершель.

3.Күннің бетіндегі дақтарды телескоппен көрген бірінші ғалым?

a.Галилео Галилей

b.Исаак Ньютон

c.Иоганн Кеплер

d.Вильям Гершель.

4.Көрінерлік диапазонда Күннің спектрі қалай аталады?

a.Фраунгофер спектрі

b.Кирхгоф спектрі

c.Ньютон спектрі

d.Волластон спектрі.

5.Қай толқындар диапазонында Күннің үздіксіз спектрінің интенсивтілігі максимал?

a.430-500 нм.

b.қызыл

d.ультракүлгін.

6.Қара фраунгофер сызықтары қай қабаттан шығатын сәулеленуге сәйкес?

a. фотосферадан

b. күн тәжінен

c. хромосферадан

d. ядродан.

7.Күннің спектірін зерттеуден не анықталды?

a.Күннің химиялық құрамы.

b.Масса

d.Тығыздық.

8.Күннің заты негізінен қандай элементтерден тұрады?

a. сутегі, гелий.

b. темір.

c. күміс.

d. ауыр элементтер.

9.Күннің эффективті температурасы неге тең?

a. 5780К

b. 4500К

d. 1 000 000 К

10.Фотосфераның температурасы

a. 5780 К

b. 10 000- 20 000 К.

c. 1 000 000 К

d. 13 миллион К

11.Хромосфераның температурасы

a. 10 000- 20 000 К

b. 5780 К.

c. 1 000 000 К

d. 13 миллион К

12.Күн тәжінің температурасы

a. 1 000 000 К

b. 10 000- 20 000 К.

c. 5780 К.

d. 13 миллион К

Лекция 10.