Тақырып. 2сағат. Күн. Өлшемдері. Массасы және тығыздығы

7.1 Күн жүйесітуралы жалпы мағлұмат

7.2 Күннің негізгі сипаттамалары

7.3 Күн активтілігі, оның Жердегі геофизикалық және биологиялық процестерге әсері.

В действительности комет и малых планет гораздо больше. По­лагают, что число комет, входящих как постоянные члены в нашу солнечную систему, превосходит 100 000. Малых планет существует, вероятно, 50—100 тысяч и, может быть, есть большие планеты, более далекие, чем Плутон.

Большие планеты можно разделить на две резко различающиеся друг от друга группы.

1. Планеты «земной группы»: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты сравнительно невелики по своим размерам и массам. Они обладают большими плотностями и сравнительно медленно вращаются вокруг своих осей. Поверхности их твердые, а окру­жающие их атмосферы не очень плотны. Вероятно, к этой группе планет относится и Плутон.

2. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они отличаются действительно огромными, по сравнению с нашей Зем­лей, размерами, большой массой, но малой плотностью, сравни­тельно быстрым вращением вокруг оси и отсутствием постоянных устойчивых деталей па их поверхностях. В телескопы мы видим только внешние поверхности облачных слоев, плавающих в их мощных атмосферах. Облачные слои на гигантских планетах об­наруживают тенденцию вытягиваться полосами, параллельными экваторам этих планет. Сатурн отличается от всех планет той осо­бенностью, что вокруг него имеется система плоских колец.

Уже самые первые телескопические наблюдения позволили сде­лать некоторые заключения о форме планет и их размерах. После изобретения нитяного микрометра стало возможно достаточно точ­ное определение угловых диаметров планет при наблюдении с Земли. Зная же угловой диаметр какой-либо планеты, по известному ее расстоянию от Земли легко вычислить диаметр этой планеты в линейных единицах.

Период вращения Солнца различен для разных гелиографических широт: на экваторе он составляет 25 дней, а с увеличением широты он правильно возрастает. Это значит, что угловая скорость к полюсам уменьшается, а к экватору увеличивается, т. е. имеет место так называе­мое экваториальное ускорение.

На основании спектральных на­блюдений можно сказать, что на ге-лиографической широте 60° период вращения превышает 30 суток, а у по­люса доходит до 35 суток. Все это приводит к заключению, что Солнце вращается отнюдь не как твердое тело.

Причина существующего на Солнце различия во вращении разных зон еще в достаточной степени не выяснена. Полагают, что эти разли­чия возникли в результате уплотнения Солнца. Последние иссле­дования показали, что уменьшение угловой скорости вращения по направлению к полюсам Солнца относится главным образом к верх­ним слоям Солнца.

Внешняя фигура Солнца очень близка к точному шару.

Спектр Солнца и состав солнечной атмосферы. Самые важные сведения о природе Солнца получены путем изучения солнеч­ного спектра. Начало изучения солнечного спектра положено Фраунгофером (1814), который открыл в нем ряд темных линий, полу­чивших название фраунгоферовых. Но только Кирхгоф (1861) отож­дествил ряд этих линий как линий поглощения со светлыми ли­ниями земных источников света. Он же ввел обозначение наиболее интенсивных спектральных линий буквами А, В, С, D, E, F. В 1868г. Ангстрем применил дифракционную решетку и составил атлас так называемого нормального солнечного спектра со шкалой линий, выраженных в длинах волн. Особенно же сильно изучение солнеч­ного спектра подвинулось, когда Роуланд издал свой большой спектральный атлас (1891), представляющий увеличение фотогра­фическим путем спектрограммы Солнца, полученные при помощи дифракционной вогнутой отражательной решетки с фокусным рас­стоянием в 7 м. Разрешающая сила спектрографа была такая, что 1Ả соответствовал 3,3 мм (1Ả = 10^-8 см). Для измерения длин волн за основу взята длина волны линии D₁ натрия (Ả 5896 Ả). Общая длина всего спектра в атласе получилась равной 13 м. Он охватывает область длин волн от λ 6953 (красная часть) до λ 2967 (ультрафиолетовая часть) и содержит 20 000 линий поглощения. Около трети этих линий еще сам Роуланд отождествил с линиями химических элементов, известных на Земле, и обнаружил присут­ствие во внешних слоях Солнца 36 таких элементов (водород, каль­ций, железо и др.)


8.Тақырып: Жұлдыздарға дейінгі арақашықтықты анықтау.

8.1 Жұлдыздарға дейінгі арақашықтықты анықтаудың тригонометриялық әдісі

8.2 Астроспектроскопия. Спекторлық анализ әдісі және оның маңызы.

8.3 Герцшпрунг-Рессель диаграммасы

Аспан денелерінің химиялық құрамын және физикалық жағдайларын блі үшін телескоптар жеткіліксіз, сондықтан көп уақытқа дейін аспан денелерінің бұл қасиеттері анықталмай қалады. 1842 жылы француз филолософы Кант аспан денелерінің химиялық құармын ешуақытта білуге болмайды деп жазды. Осыдан 20 жыл өткеннен соң спектрлік анализ әдісінің ашылуына байланысты бұл мәселе шешілді. Спектрлік анализ әдістерінің жетістіктері ерекше деп айтуға болады, бұл әдіс арқылы бұдан 100 жыл бұрын қиялдай да алмайтын мәселелер шешілді. Спектрлік анализ әдісі арқылы аспан денелерінің тек химиялық құрамы ғана анықталып қоймай, сонымен қатар аспан денелерінің, жұлдыздардың температурасы, қозғалыс жылдамдығы, ара қашықтықтары, магнит өрістері т.б. қасиеттері анықталады.

Сөйтіп спектрлік анализ әдісі арқылы әлемнің материалдық бірлігіне көз жеткізілді. Біздің көзіміз қабылдайтын жарық түрлі – түсті, олар бір – бірінен толқын ұзындығы аоқылы немесе жиіліктері арқылы айырылады.

Олардың арасында мынандай байланыс бар

Физикадан белгілі спектр түрлерін:

• 
  тұтас спектр – қыздырылған қатты және сұйық денелер шығарады;
  
• 
  Сызықтық спектр – сиретілген, қызған газлар шығарады;
  
• 
  Жолақ спектр – көп атомды қызған газдар шығарады;
  

Күн мен жұлдыздардың спектрлері жұтылу спектрлеріне мысал бола алады.

Спектрлік анализ әдісі бойынша толқын ұзындығын

өлшеу арқылы белгісіз элементердің атомын анықтауға

болады.

Сөйтіп күрделі жарықты бір түсті (монохроматты) жарықтарға жіктеу арқылы оның құрамын тексеруді спектрлік анализ дейді. Астроспектроскопия-аспан денелерін спектр арқылы зерттейтін әдіс.

Спектрлік анализ әдісі үшін спектроскоп және спектрограф

яғни олардың шығаратын жарығының толқын ұзындықтарының сызығы бір-бірімен беттеседі.

Ал, егер екінші жұлдыз бақылаушыға қарай қозгалса, онда сурет мынандай болады:

Мұндағы, V₂-жұлдыздың сәулелік жылдамдығы. 2-ші жүлдыздың шығаратын толқын ұзындығының сызығы спектрдің күлгін жағына карай ығысады. Сонда толқын ұзындығының айырмасы:

ал егер 2-ші жұлдыз бақылаушыдан әрі қарай қозғалса, онда сурет мынандай болады:

Сонда спектрден 2-ші жұлдыздың толқын ұзындығы спектрдің қызыл жағына карай ығысады.

Сөйтіп мына формула бойынша жұлдыздардың сәулелік жылдамдығы анықталады.

U_С=С ^{^я/я}

мұндағы с-жарық жылдамдығы.

Аспан денелерінің магнит өрісін физикадан белгілі Зееман эффектісі арқылы анықтайды.

Термоэлемент арқылы аспан денелерінің спектріндегі температурасын анықтауға болады.

Радиоастрономия. Радиотелескоптар.

Әлемнің әртүрлі объектілерінен жерге келетін әртүрлі ұзындықтардағы электромагниттік толқындар: жарык толқындары, инфрақызыл, ультракүлгін сәулелері, рентген жэне гамма сәулелер, ұзын толқынды радиотолқындар.Бұл электромагниттік толқындар жер бетіне келіп жетуіне қалыңдығы 3000 км-дей Жерді қоршаған атмосфера кедергі жасайды. Жер атмосферасының әсерінен спектрлерде сапалық өзгерістер болады. Мысалы теллуриялық сызықтар пайда болады. Жер атмосферасынан бөгетсіз өтетін толкын ұзындықтары: 10-⁵ және 3x10 см бұл жарық, инфрақызыл сәулелеріне жақын сәулелер. Бұл әлемге қарайғы «Оптикалық терезе». Бұдан басқа жер атмосферасының 0,5 метрінен 30 метрге дейін бөгетсіз өтетін қысқа радиотолқындар. Бұл әлемге қарайғы «радиотерезе».

Аспан денелерінен келетін радиосәулелерді зерттейтін асрономияның бөлімі- радиоастрономия тұңғыш рет 1931 жылы пайда болды. Бұл жылы америка радиоинженері Карл Янский 1905-1950жж Құсжолынан радиотолкындарды қабылдаған болатын. Радиоастрономия- радиоэлектроника деген жаңа ғылымға негізделген. Космостык радиотолқындар радиотелескоптар арқылы қабылданады. Радиотелескоптар екі типті болады, бірақ екеуінің де негізгі бөліктері антенна мен қабылдағыштан тұрады.

Тек біреуінде антенна ретінде ойыс айна болады да оның фокусында қабылдағыш орнатылады, ол күшейткішке қосылады, әрі қарай жазып алатын аппараттармен қосылады. Айнаны металл торкөзде ретінде жасауға болады, айна остен керекті бағытқа қарай айналып қозғалады.

Антеннаның екінші типінде цемент тиянаққа бекітілген қаз-қатар металл стержіндер зор кергіш түрінде болады. Космостық радиотолқындар антеннаның бір-біріне параллель орналасқан стержіндерінде (дипольдерінде) тербелмелі процесс қоздырады, сөйтіп параллель стержіндердің бір жазықтыктарында қоздырылған толқындар қосылады, сонда антеннаның қуаты осы стержіндер орналасқан жазықтықтардың ауданына тәуелді болады.

Радиотелескоптың айнасының диаметрі 10-даған метр, ал козғалмайтын радиотелескопта 100-деген метр болып келеді. Мысалы, Москва жанындағы ССРО Ғылым Академиясында жасалған радиотелескоптың диметрі 1000 метр. Ең үлкен параболалық радиотелескоп көп жылдар бойы Англияда Джодрелл Бэнк обсерваториясында болды. Оның айнасының диаметрі 76 метр, салмағы 750 тонна, оның ең аз дегенде қабылдайтын радиотолқынының ұзындығы 50 см, тек ортаңғы бөлігі ғана 21 см қабылдайды.

Екінші орында Австралияда Сидий обсерваториясында орналасқан диаметрі 65 метрлік радиотелескоп тұр. ФРГ-да диаметрі 100 метр радиотелескоп бар. Осы сияқты телескоп Швецияда да бар. Қозғалмалы параболалық диаметрі метрлік радиотелескоп АҚШ-та бар. Қозгалмайтын параболалық радиотелескоп АКШ-та Пуэрто-Рико аралында (сөнген вулкан атқылаған шұңқырда) орнатылған, оның айнасының диаметрі 305 метр, ауданы 7.4 гектар, айнасыны фокус аралығы 135 метр биіктікте.

ССРО-ның Ғылым Академиясының жанында солтүстік Кавказда Зеленчук станциясында жақын жерде 1700 мет|р биіктікте РАТАН-600 деп аталатын радиотелескоп 1975 жыи іске қосылған. Ол 895 бөлек-бөлек айнадан тұрады, айнаның әрбіреуінің мөлшері 2м х 7.5м. Қабылдайтын айнаның радиусы 600 метрлік дөңгелек (10000 шаршы метр ауданды алып жатыр). Радиотелескоп электрондык есептеу машинасы арқылы басқарылады, қабылдайтын радиотолқында ұзындығының шекарасы 8мм-ден 30 см-ге дейін болып келеді. Қырымда диаметрі 22 метрлік қозғалмал радиотелескоп орнатылған. Мұндай радиотелескопты ажыратқыш қабілеті 1 доғалық минуттан артпайды.Радиотелескоптардың ажыратқыш қабілеті бірнеше радиотелескопты өзара біріктіріп жұмыс істету аркылы жүзеге асады, ондай құралды радиоинтерферометрлер деп атайды.

Космостық аппараттармен айды зертгеу 14 жыл жүргізілді. Бұл зерттеулерді екі мемлекет, ССРО мен АҚШ жүргізіліп келді. Бұл мемлекеттер айға елуге таяу космостық аппараттар жіберді олардың 85 пайызы автоматты аппараттар аркылы, 15 пайызы ұшқыштар арқылы жүргізілді. Айды космос аппараттарымен зерттеу белгілі кезеңдермен жүргізіліп келді. Алдымен ай маңындағы кеністік зерттелді, одан кейін Айға жакын ұшырылған аппаратгар, содан кейін Айды айнала ұшатын аппараттар жіберілді. Осыдан кейін Айдың бетіне қондыру мәселесі шешіліп, ақырында космостық аппараттарды жасанды серіктерге айналдыру мәселесі қойылды. Осыған байланысты айдың бетіне автоматты басқарумен козғалып жүретін Луноход-1 және Луноход-2 жеткізілді.Планетааралық кеңістікті зерттеуде маңызды орын алған 1959 жылы 2-ші қантарда Луна-1 автоматты станциясының екінші космостық жылдамдықпен (11,2 км/с) ұшырылуы болды. Бұл станция Ай бетінде 6000 км қашықтықта ұшып, дүние жүзіндегі ең тұнғыш жер сияқты күнді айналатын денеге айналды. Бұдан кейін луна-3 автоматты станциясы тарихта бірінші рет айдың бізге көрінбейтін жағын суретке түсірді. АҚШ-та ұшырылған пионер және рейнжер автоматты аппараттары ұшырылғанда советтер одағында Луна-4 және луна-6 автоматты станциялары ұшырылды. 1965 жылы Советтер Одағында ұшырылған Зонд-3 автоматгы станциясы Луна-3 суретке түсіргенде қамтымаған жерін толық суретке түсірді. Міне, осымен айды зерттеудің бірінші кезеңі аяқталды. Бұл кезең нәтижесінде ғылымдар Ай маңындағы кеңістіктің құрамы, ай бетінің кұрылысы және оның бетіндегі әртүрлі түзілістердің пайда болу табиғатын ашты.

Айды зерттеудің 2-кезеңі ракета ұшырумен басталды. Бұл ракета аппараты тұңғыш рет Ай бетіне қондырды. Луна-2-ні ұшырғаннан 2,5 жылдан кейін ай бетіне АҚШ-тың Рейнджер-4 космос аппараты жеткізілді. Бірақта, Рейнджер-4-тің ұшуы сәтсіз болып, ол Айдың бізге көрінбейтін жағына құлап түсті. 1965 жылдың 1-ші жартысында Айға Рейнджер-8 және рейнджер-9 космостық аппараттары қойылған міндеттерді орындады, олар жерге Ай бетінен түсірілген суреттерді жіберді. Бұл кезеңде Совет Одағында Айды әрі қарай зерттеу Луна-5, Луна-7 және Луна-8 автоматты станциялары арқылы жүргізілді. Бұл станциялар ұшу жолын зерттеумен бірге Ай бетіне жайлап қону мәселелерімен шұғылданды. Айды зертеудің 2-кезеңі 1965 жылы аякталды. Айды зерттеуді бастағаннан кейін 6 жыл өткен соң бұл кезеңде көптеген ғылыми мәліметтер алынғанмен ғалымдардың алдына қойып жүрген негізгі мәселесі бетінің қатты немесе жұмсақтығы, оның бетіне автоматты станцияларды қондыруға бола ма?- деген сұрақтарға жауаі берілмеді.

Бұл жоғарыдағы сұрақтарға Айды космостық аппараттармен зерттеудің 3-кезеңі жауап береді. Ай бетінде жайлап қону мәселесін алғашқы рет 1966 жылдың акпан айында советтік Луна-9 автоматы станциясы жүзеге асырды, қонған жерінен Жерге түсірілген суреттер жіберілді. Сөйтіп ай бетінен алғашқы радио байланыстың жеті сеанасы жасалды. Сол жылдың маусым айында американың Сервейер-1 космостық аппараты Дауылдар мұхитына қондырылды. Бұл Луна-9 мәліметтерін тиянақтап, ай бетінде борпылдак шаң жоқ екендігін анықтады және оның бетінің қатты екен, белгілі болды. Бұдан кейін Ай бетіне жайлап қондырылды. Луна-13 аппараты көптеген мәліметтер берді, АҚШ - та ұшырылған Сервейер-2 құлап түскендіктен, содан кейін ұшырылған Сервейер-3 жайлап қондырылды. Сол сияқты Сервейер-4-ті ұшыру сәтсіздікке ұшырады, ал одан кейін ұшырылған 3 аппарат жайлап қондырылды.

Бұл кезеңге советтік автоматты станцияларының айды зертеулері нәтижесінде Ай бетінің механикалық, физикалық химиялық сипаттамалары мен ай бетінің жынысы Жердікі сияқты вулканды жыныстардан тұратындығы анықталды. 1966 жылы 3-сәуірде Луна-10 автоматты станциясы түңғыш рет айдың жасанды серігіне айналды. Айды жасанды серіктер арқыл зерттеу Луна-11, Луна-12, Луна-14, Луна-15 автоматты станциялары арқылы жүзеге асты. Айдың магниттік құбылыстары, метеорлық заттардың тығыздығы және Ай маңындағы кеңістік плазмасы туралы жаңа мәліметтер алынды. Осындай зерттеулердің нәтижесінде айдың метеорлық жэне радиациялық жағдайлары болашақта кісілі корабльдер ұшыруға қауіп туғызбайды деген маңызды қорытынды жасалды.

Айды зерттеулердің келесі төртінші кезең автоматты және кісілі космостық аппараттар ұшырып және оны қайта жерге жеткізуден басталды. Бұл жөніндегі үлкен жетістіктерге Зонд-5 және Зонд-6 советтік космостық аппараттары арқылы жетті. Олар айды айнала ұшып, жерге екінші космостық жылдамдқпен қайтып келді және ғылыми-зерттеу мәліметтерін жеткізді.

Сөйтіп космонавтика тарихында бірінші рет Жер-Ай-Жер трассасы ашылды. Әрі қарай бұл кезеңге ғылыми-техникалық эксперименттерді советтік Зонд-7 және Зонд-8 автоматты станциялары жүргізді.

Айды зерттеудегі маңызды рольді айға қарай пилотты аппараттар жіберіліп, олардың қайта қайтарылуы алды. Дүниежүзінде бірінші рет бұл мәселені 1969 жылдың шілде айында Америка космонавтары Н. Армсторг, М. Коллинз және Э. Олдрин Апполон-11 космос корабльінде жүзеге асырды. Ай айналасында космонавт М. Коллинз ұшып жүргенде, И. Армстронг пен Э. Олдрин отырған корабльдің бір бөлігі бөлініп кетіп, ай бетіне жайлап қонып, онда ғылыми жүмыстар атқарғаннан кейін Ай бетінен қайта үшып шығып, корабльдің негізгі бөлігімен жалғасып, қайта жерге ұшты. Сөйтіп адам баласының табаны тұңғыш рет ай бетіне тиді. Бұл окиға Ай бетіне совет гербін (1959 жыл, қыркүйек) түсіргеннен 10 жылдан соң жүзеге асырылды. Сөйтіп адам баласы өз қолымен Ай топырағын жерге жеткізді. Бұдан кейін де АҚШ-та бірнеше экспедициялар (Апполон-12, Апполон-14 жэне апполон-17) жіберілді.

Кеңестер елінде айға ұшырылған советтік Луна-16, Луна -17 автоматты станциялары ерекше маңызды болды. 1970 жылы ұшырылған советтік Луна-16 автоматты станциясы өт қиын жэне күрделі мэселені шешті. Ол Ай бетінің оньа топырағының 35 см тереңдікте қазып алып, оны қайта жег бетіне жеткізді. Бұл автоматты станция жерден 1970 жылы 12-қыркүйекте ұшырылып, 17-қыркүйекте центрлік орбитаға шығып, жасалған бірнеше маневрден кейін 20-қыркүйек «Моря изобилия» ауданына жайлап қондырылды. Ай бетінде 26 сағат 25 минут болғаннан соң, бұл станция ай бетінен 21- қыркүйекте көтеріліп, жерге 24-кыркүйекте келіп жетті.

Жерге әкелінген топырактың құрамын зерттеп, онда химиялық элементтердің бар екендігі аныкталды. Луна-16 және Аполлон-12 кораблінің әкелген ай жыныстарыныз құрамын салыстыратын таблица жасалды. Олар базальттың породалар қатарын құрайды, жер бетіндегі базальтты жыныстарға аздап ұқсастығы бар. Луна-16 автоматты станциясы арқылы жүргізілген зерттеу жұмыстары Луна-3 арқылы тағы қайталанды, бірқ ол «Изобилия» теңізі мен «Кризис» теңізі аралығына 1972 жылдың ақпан айында кондырылды.

Луна -17 автоматты станциясы ай бетінде өзі козғалатын Луноход-1 аппаратын жеткізді. Луноход-1 ай бетінде 10км артық жер жүріп, жалындар теңізін зерттеді және Ай бетінде 10,5 Айдан артық уақыт жұмыс істеді. Осы уақытта ол ай бетінің 80 мың шаршы метріне бақылау жүргізді. 500-ден астапжерлердің физика-механикалық қасиеттерін және 25 пунктің химиялық құрамына анализ жасады. Луноход ішіндегі телевизиялық аппарат жерге 20-дан астам панорама және 20 мыңнан астам түсірілген суреттер жіберді. Содан кейін ұшырылған Луноход-2 құнды зерттеулер жүргізді.

1977 жылдың 29-қыркүйегінде ұшырылған Салют-6 автоматты станциясы 4,5 жыл жұмыс істеді. Бұл станция көптеген ғылыми-практикалық мәселелерді шешті. Бұл станцияда 27 космонавтар болды, Салют-7 автоматгы станциясы 1982 жылы ұшырылды, оның бортында ең ұзақ ұшкан екі экспедиция болды (250 тэулік, 237 тэулік). 1986 жылдың 20-акпанында совет Одағында космос корабльінің жаңа түрі Мир станциясы ұшырылды. Бұл жаңа орбиталдық станция 3 бөлімнен: өтетін, жұмыс істейтін және демалатын тұрады.