Лекция. Тақырып: Кіріспе. Сфералық және тәжрибелік астрономия ның негіздері. Жоспар

Астрономияның негізгі мақсаттарының бірі – уақытты өлшеу. Уақытты айналадағы табиғаттың өзгерістерін бақылау арқылы өлшей аламыз. Осындай өзгерістердің бірі – жұлдызды аспанның тәуліктік айналысы, екіншісі – жыл мезгілдерінің алмасуы. Бұл екі құбылыс Жердің өз осімен айналуынан және Күнді айналып қозғалуынан болады. Сондықтан уақыт өлшеу Жердің тәуліктік және жылдық қозғалыстарына негізделген, уақыт өлшеміне жыл және тәулік алынады. Жердің Күнді бір айналуына кеткен уақыт жұлдыздық жыл деп аталады. Уақытты тропикалық жылмен өлшейді. Тропикалық жыл дегеніміз – Күннің дискасының центрінің көктемгі күн мен түн теңескен нүктесі арқылы тетелес екі рет өтуіне кеткен уақыт аралығы. Тропикалық жылдың ұзақтылығы 365 күн 5 сағат 48 минут 46 секунд не 365, 2422 орташа күн тәулікке тең.

Ұзақ уақыт аралықтарын есептеу жүйесін календарь деп атайды. Оның негізгі үш түсі бар: күн, ай, ай-күн. Күн календарының негізіне тропикалық жылдың ұзақтылығы алынған, ай календары синодтық айдың ұзақтылығына негізделген, ал ай-күн календарында екі период бірге алынған.

Астрономияның бұл бөлімінде дәл уақытты, географиялық ендік пен бойлықты, аспан шырақтарының орнын анықтау мәселелері мен астрономиялық аспаптар мен олар арқылы бақылау әдістері қарастырылады.

Сұрақтар:

1.Зениттен оңтүстікке қарай жоғарғы кулминациядағы шырақтың биіктігі неге тең?

2.Зениттен солтүстікке қарай жоғарғы кулминациядағы шырақтың биіктігі неге тең?

3.Төменгі кулминациядағы шырақтың биіктігі неге тең?

4.Шырақтың зенитте болу шарты?

5.Табиғи уақыт өлшем бірліктері?

6.Уақыт өлшеу қандай құбылыстарға негізделген?

7.Тропикалық жылдың анықтамасы?

8.Жұлдыздық жыл?

9.Орташа күн тәулігі?

10.Жұлдыздық тәулік?

11.Шын күн тәулігі?

Ерте заманнан зодиак (хайуанаттардың атымен аталатын) шоқжұлдыздардың арасында қозғалып отыратын бес аспан шырағының бар екендігі белгілі болған. Бұл денелер «планеталар» (адасқан жұлдыздар) деп аталған. Ежелгі римдықтар оларға өздерінің құдайларының аттарын берген: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. ХVIII-ХХ ғасырларда тағы да үш планета ашылды. Уран (1781ж.), Нептун (1846ж.), Плутон¹ (1930ж). Планеталар зодиак шоқжұлдыздарының арасында батыстан шығысқа қарай, (жолының басым көпшілігін) ал қалған

жолын шығыстан батысқа қарай өтіп отырады. Ай мен Күннің қозғалысымен бағыттас болған біріншісі тура қозғалыс, ал екіншісі кері қозғалыс деп аталады.

Күнге салыстырғандағы планеталардың орналасуы- планеталардың конфигурациялары деп аталынады. Екі қатар аттас конфигурациялардың арасындағы уақыт мөлшері планеталардың S синодтық периоды болады.

Гелиоцентрлік жүйені әйгілі поляк астрономы Николай Коперник құрған. Коперниктің жүйесінің жарыққа шығуы ғылым саласындағы революция болды. Бұл әлбетте сол кездегі жалпы мәдени және экономиялық революцияға онымен қатар өмірдің қажетіне тікелей байланысты жарыққа келді.

Төменгі планеталарға

Жоғарғы планеталарға

Мұндағы S – синодтдық айналу периоды, Т – сидерлық айналу периоды, жұлдыздық жыл.Бұл теңдеулер синодтық қозғалыстың теңдеуі деп аталады. Бақылаудан планеталардың синодтық (S) периоды анықталып, сидерлық (T) периодтарын осы теңдеулерден есептейді.

Сұрақтар:

1.Ішкі немесе төменгі планеталар-

2.Сыртқы немесе жоғарғы планеталар-

3.Төменгі планеталардың негізгі конфигурациялары-

4.Жоғарғы планеталардың негізгі конфигурациялары-

83.Синодтық период дегеніміз не?

5.Сидерлық период дегеніміз не?

6.Төменгі планеталарға синодтық қозғалыстың теңдеуі?

7.Жоғары планеталарға синодтық қозғалыстың теңдеуі?

5-ші лекция .

Тақырып: Әлемнің құрылымының көзқарастырының дамуы.Күн жүйесінің кинематикасы.

Жоспар:

Тәуліктік параллакс, Күннің параллаксы. Астрономиялық бірлік. Арақашық-тықты анықтаудың радиолокациялық әдісі. Күн, Ай және планеталардың өлшемдерін анықтау. Жердің Күнді айнала қозғалуын дәлелдеу: жылдық параллакс, жарық абберациясы.

Айдың жұлдыздарға және Күнге байланысты көрінетін салыстырмалы қозғалысы. Ай фазаларының алмасу кезегі. Сидерика-лық және синодикалық айлар. Түйіндер сызығының қозғалысы. Айдаһар айы мен жылы. Күннің және Айдың тұтылуы. Тұтылудың шарттары мен жиілігі. Сарос. Тұтылуды бақылаудың ғылыми мағнасы.

Тәуліктік параллакс Р дегеніміз шырақтың Жер центірінен көрінетін бағытымен Жер бетіндегі бір нүктеден көрінетін бағытының арасындағы бұрыш (20-сурет). Демек, шырақтан бақылаушы тұрған пункттегі Жердің радиусы R көрінетін бұрыш болады. Шырақ зенитте орналасқан кезде оның тәуліктік параллаксы 0-ге тең болады. Ал горизонттағы шырақтардың тәуліутік параллакстары ең үлкен мәнге жетеді. Ол горизонттық параллакс деп аталады. Тәуліктік параллакс пен горизонттық параллакс Р арасындағы тәуелділікті табуға болады.

Сонда:

Күн жүйесіндегі аспан денелерінің қашықтығын радиолокация әдісімен де өлшеуге болады. Егер радиосигналдың аспан денесіне барып қайтып оралуына t уақыт кететін болса, осы денеге дейін қашықтық мынаған тең:

Жұлдыздарға дейінгі қашықтықты олардың жылдық параллаксы арқылы анықтайды.

Жұлдыздардың арасында Ай өзінің орнын үнемі өзгертіп отырады. Айдың көрінерлік қозғалысының бағыты батыстан шығысқа қарай болып, бір айдың ішінде жұлдыздардың арасында тұйықталмаған қисық болады. Айдың көрінерлік жолы зодиак шоқжұлдыздарында жатады. Негізінде Айдың көрінерлік қозғалысы оның Жерді айналып және Жермен бірге Күнді айналып қозғалуы арқылы түсіндіріледі.

Сұрақтар;

1.Синодтық ай неге тең?

2.Сидерлық ай неге тең?

3.Аномалдық ай неге тең?

4. Аждаһарлы ай неге тең?

5.Синодтық ай дегеніміз не?

6.Сидерлық ай дегеніміз не?

7.Аномалдық ай дегеніміз не?

8.Аждаһарлық ай дегеніміз не?

9.Айдың фазасы дегеніміз не?

10.Терминатор дегеніміз не?

11.Ай орбитасының түйіні?

12.Айдың либрациясы?

13.Сарос дегеніміз не?

14.Айдың айналу осінің ай орбитасының жазықтығына көлбеулігі неге тең?

Кеплердің заңдары планеталар дүниесінің бір дұрыс жүйе екенін көрсетті. Сондықтан барлық планеталарды Күнмен байланыстыратын, олардың қозғалысын реттейтін «күш» барлығы туралы идея дами бастайды.

Тартылыс күшінің бар екендігін, оның аралыққа байланысты өзгеретінің ХVII ғ. ғалымдар талқылай бастады. Әуелі Италия оқымыстысы Борелли, онан кейін Галилей, Ньютонның замандасы Гук, ақырында Ньютон табиғаттың ең бір негізгі заңы бүкіл әлемдік тартылыс заңын математикамен негіздеп, ол арқылы тек Жердегі құбылысты ғана емес Күн жүйедегі құбылысты да түсіндірді.

Кеплердің ІІІ заңы былай айтылады:

Осындай қозғалысты ауытқыған қозғалыс деп атайды. Кеплер заңдарынан шын қозғалыстың ауытқуын ұйытқу /немесе теңсіздектер/ дейіді. Теңсіздіктер дегеніміз шырақтардың ауытқымаған және ауытқыған қозғалыстарындағы орындарының координаталарының айырмы, ал ауытқыған қозғалысты элементтері өзгермелі болатын Кеплерлік қозғалыс деп қарастыруға болады. Элементтердің өзгеруі /теңсіздіктер/ периодты, ғасырлы және аралас болады. Күн жүйесінің денелерінің ғасырлы теңсіздіктері орбиталардың өз ара орналасуына тәуелді болады .

Ауытқытушы күштің әсерін мұхиттар мен теңіздердің жағалауындағы су деңгейінің периодты түрде көтеріліп немесе түсуін бақылау арқылы көруге болады. Осы құбылыстарды тасу мен қайту деп атайды. Күн жүйесіне жататын денелердің ауытқыған қозғалысын анықтау – күрделі мәселеге жатады. Ауытқыған қозғалысты анықтаудағы аспан механикасының үлкен бір нәтижесі ол – Нептун планетасының ашылуы болып саналады.

Ньютонның бүкіл әлем тартылыс заңы аспан денелерінің массаларын есептеуге мүмкіншілік береді. Массаны үш әдіспен анықтауға болады:

а) Ауырлық күштін үдеуін өлшеу арқылы /гравитациялық әдіс/.

б) Кеплердің үшінші /дәлденген/ заңының негізінде.

в) Аспан денелерінің қозғалысындағы ауытқуларды /теңсіздіктерді/ талдау әдісі арқылы.

Сұрақтар:

1.Кеплердің бірінші эмпирикалық заңы?

2.Кеплердің екінші эмпирикалық заңы?

3.Кеплердің үшінші эмпирикалық заңы?

4.Күн жүйесінің динамикалық центірі?

5.Математикалық түрде Кеплердің жалпылаған бірінші заңы қалай жазылады?

6.Математикалық түрде Кеплердің екінші заңы қалай жазылады?

7.Математикалық түрде Кеплердің үшінші эмпирикалық заңы қалай жазылады?

8.Математикалық түрде Кеплердің үшінші дәлденген заңы қалай жазылады?

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?

2.Телескоп –

3.Рефрактор-

4.Рефлектор-