- •Кузьмичева а.Е., Карман а.Г. Физика солнечной системы учебно-методическое пособие
- •Введение
- •Солнечная система и некоторые фундаментальныевопросы физики. Проблема интеграции
- •1.1 Интеграция физики и астрономии при подготовке бакалавра специальности «Физика»
- •1.3 Фундаментальные взаимодействия
- •Сильное взаимодействие.
- •Электромагнитное взаимодействие.
- •Слабое взаимодействие.
- •Гравитационное взаимодействие.
- •1.4. Динамический хаос, самоорганизация в космосе
- •1.4.1.Переход беспорядок – порядок. Интегрируемые и неинтегрируемые системы
- •Коллективные эффекты (синергетика во Вселенной)
- •Проблема времени
- •1.5.1. Космический хаос и направление времени
- •1.5.2. Понятие времени в науке и обучении
- •2. Лекционный комплекс
- •2.1.Тема 1. Лекция 1,2. Введение
- •Лекция 1. Предмет астрономии
- •Возникновение и развитие астрономии
- •2.1.2. Лекция 2.Структура астрономии
- •2.2. Тема 2. Лекции 3,4. Основы сферической и практической астрономии.
- •Лекция 3. Небесная сфера.
- •6. Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы (рис 8)
- •2.3.Тема 3. Лекция 5. Движение Земли вокруг Солнца. Видимое годичное движение Солнца.
- •2.3.1.Лекция 5. Движение Земли вокруг Солнца. Видимое годичное движение Солнца
- •Созвездия зодиака
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 4. Лекция 6. Проблема измерения времени. Календарь
- •2.4.1. Лекция 6. Проблема измерения времени. Календарь.
- •Звездное время
- •Уравнение времени
- •Системы счета времени
- •Секунда.
- •Система счисления времени в астрономии. Календарь
- •Начало отсчета годов
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 4:
- •Тема 5. Лекции №7, 8. Развитие взглядов
- •Лекция 7. Солнечная система
- •Конфигурации планет
- •Периоды обращения планет
- •Законы Кеплера
- •2.5.2. Лекция №8. Определение характеристик планет Солнечной системы.
- •Астрономическая единица
- •Размеры и формы светил
- •Радиус Земли
- •Контрольные вопросы:
- •2.6.2. Лекция 10. Движение Луны. Солнечные и лунные затмения
- •Примечание:
- •Затмения
- •Контрольные вопросы:
- •Часть 2. Законы и.Кеплера
- •Контрольные вопросы:
- •Обобщенные законы Кеплера.
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на срс:
- •2.7.3. Лекция 13. Элементы эллиптических орбит. Элементы теории возмущений
- •Часть 1. Характеристики эллиптических орбит.
- •Часть 2. Возмущение эллиптических орбит.
- •Задача многих тел. Возмущенное движение планет
- •Задача трех тел. Понятие о возмущающей силе
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на срс:
- •Лекция 14. Определение масс тел Солнечной системы. Проявление сил тяготения на Земле
- •Часть 1. Определение масс тел Солнечной системы.
- •Часть 2. Приливы и отливы.
- •2.8.Лекция №15 Тема 8. Инструменты и методы астрофизики. Телескопы.
- •Лекция №15. Инструменты и методы астрофизики. Телескопы.
- •Часть 1. Астрономические приборы. Глаз как приемник излучения
- •Телескопы.
- •Оптические телескопы.
- •Основные назначения телескопа:
- •Основные характеристики телескопа:
- •Фотографии телескопов
- •Менисковый телескоп
- •Ход лучей в оптических телескопах.
- •Радиотелескопы.
- •Телескопы инфракрасного излучения.
- •Рентгеновские (ри) – телескопы
- •Гамма – телескопы.
- •Фотографии телескопов
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 8:
- •2.9.Тема 9. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
- •Физические основы:
- •2.9.1. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
- •Часть 1. Электромагнитное излучение небесных тел Шкала электромагнитных волн.
- •Блеск и яркость. Видимые и абсолютные звездные величины.
- •Абсолютная звездная величина
- •Фотометрические системы. Показатель цвета.
- •Часть 2. Спектральный анализ. Методы определения температуры.
- •Спектральные приборы
- •– Наиболее вероятная скорость. (22)
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 9:
- •2.10.Лекция№17 - 20 . Тема 10. Элементы Солнечной системы.
- •Лекция 17. Физика Солнца.
- •1. Общие сведения о Солнце
- •2. Магнитное поле Солнца.
- •Модель внутреннего строения Солнца. Источники солнечной энергии.
- •4. Солнечная атмосфера
- •2.10.2. Лекция №18 Большие планеты Солнечной системы
- •2. Земля.
- •3. Некоторые особенности планет. Меркурий
- •Венера:
- •Сатурн:
- •2. Кометы.
- •Метеоры и метеорные потоки. Метеориты.
- •10 Октября 1933 г.
- •Метеориты.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемые темы на сро:
- •Лекция 20.Современные исследования Солнечной системы с помощью космических аппаратов.
- •21 Июля 1969 г."Аполлон-11"образцы лунного грунта.
- •Количество полетов
Фотографии телескопов
Рис 47. Зрительные трубы Галилея.
Рис 48.а)Телескоп с воздушной трубой;б)Рефлектор Гершеля
Рис 49. Различные типы телескопов
Рис 50. Крупнейший в мире рефлектор.
Контрольные вопросы:
Какими достоинствами обладает фотографический метод перед визуальными наблюдениями?
Какая часть диаграммы направленности показывает разрешающую способность радиотелескопа?
Что называют разрешающей способностью телескопа?
Каким должно быть расстояние телескопов друг от друга, чтобы радиоинтерферометр обладал наибольшей разрешающей способностью?
На какую высоту необходимо поднять исследовательский аппарат, чтобы оказалось доступной для наблюдения рентгеновский участок спектры звезд?
Почему наибольший диаметр объектив рефракторов ограничен 1 метром?
Рекомендуемые задания на сро по теме 8:
Крупнейшие обсерватории мира (фото основных элементов).
телескопы на космических аппаратах.
Современные телескопические исследования космического пространства.
2.9.Тема 9. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
Цель: изучение физических основ исследования небесных тел.
Ключевые слова: электромагнитные волны, спектры излучения и поглощения, температура, эффекты Доплера, Зеемана, Штарка.
Структура:
Электромагнитное излучение в астрофотометрии.
Характеристики объектов по их видимости и излучению.
Фотометрические системы.
Спектральный анализ и спектральные приборы.
Методы определения температур по излучению
Физические основы:
Электромагнитные волны. Их характеристики и источники.
Спектр электромагнитного излучения
Рассеяние и поглощение электромагнитных волн. Их характеристики.
Характеристики излучаемой системы. Блеск, яркость.
Виды излучения.: тепловое и не тепловое. Механизм излучения.
Спектры излучения (эмиссионные), спектры поглощения (абсорбционные)
Механизм излучения атомов и ионов. Правила отбора: дипольные, квадрупольные, магнитоквадрупольные, октупольные, и переходы более высоких порядков. Запрещенные линии.
Дисперсия. Дифракция. Интерференция.
Эффекты Доплера, Зеемана, Штарка.
Температура кинетическая, возбужденная, ионизационная; температура эффективная (радиационная), яркостная, цветовая.
2.9.1. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
Часть 1. Электромагнитное излучение небесных тел Шкала электромагнитных волн.
Астрофотометрия – раздел астрофизики, изучающий интенсивность излучения небесных светил, доходящего до Земли.
Изучение физической природы небесных объектов основан на количественном и качественном анализе их электромагнитного излучения. Шкала электромагнитных волн простирается от длинных радиоволн (λ > 1 км.) до гамма – лучей (λ<10-10 м.)
Деление электромагнитных волн на диапазоны условно и проводится по величине длины волны, по способам получения и регистрации, по характеру взаимодействия с веществом.
Таблица 3. Шкала электромагнитных волн.
Диапазон волн |
Длина волны, м. |
Длина волны, Ǻ |
Частота, Гц |
Радиоволны |
105 – 10-3 |
10 - 107 |
103 - 1012 |
Инфракрасный |
10-3 – 10-7 |
107 - 103 |
1012 - 1014 |
Видимый свет |
10-7 |
103 |
1014 |
Ультрафиолетовый |
10-7 – 10-9 |
103 – 101 |
1014 - 1017 |
Рентгеновский |
10-9 – 10-12 |
101 – 10-2 |
1017 - 1020 |
Гамма – излучение |
10-12 – 10-15 |
10-2 – 10-5 |
1020 – 1023 |
|
|
|
|
1 Ǻ = 10-10 м.
Излучение небесных тел зависит от их физического состояния. Примеры излучения:
звезды – непрерывный спектр;
светлые газовые туманности – узкие интервалы частот.
Некоторые тела «светятся» отраженным светом: планеты, светлые пылевые туманности.
Не все излученные или отраженные электромагнитные волны доходят до Земли. Земная атмосфера поглощает:
λ < 3000 Å
λ > 10000 Å
λ < 1 мм.
λ > 20 м.
Поглощение в атмосфере происходит при взаимодействии излучения с молекулами воздуха. Есть «окна видимости», - длины волн, которые атмосфера пропускает:
видимый свет λ ≈ 3900 – 7600 Å
ультрафиолет в интервале λ ≈ 3100 – 3900 Å
радиоволны λ ≈ 1 см. – 20 м.
Радио излучение с длиной волны λ < 1 см. полностью поглощается нижними слоями атмосферы, кроме λ ≈ 1 мм; 4,5 мм, 8 мм.
Излучение в верхних слоях атмосферы проводится с помощью воздушных шаров, а за пределами атмосферы с помощью аппаратуры, установленной на ИСЗ, МАС.