Астрофизические методы

РЕФЕРАТ

на тему: «Физика и космос»

Выполнили:

Хамидуллина А.М.,

 Золина С.С.,

ученицы 11 Б класса

Преподаватель:

Журавлева М.П.

Лениногорск 2011

Содержание:

I. Введение

II. Физика и космос

 III. Астрофизические методы

IV. Астрофизические инструменты

§ Радиоастрономия

§ Инфракрасное излучение

§ Ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма – излучения

V. Нейтринная астрономия

VI. Заключение

VII. Список литературы

Введение

 По ходу знакомства с окру­жающей нас Вселенной возникали новые области познания. Рождались отдельные направления исследова­ний, постепенно складывавшиеся в самостоятельные научные дисципли­ны. Все они, разумеется, объединя­лись общими интересами астроно­мии, но сравнительно узкая спе­циализация внутри астрономии все больше и больше давала себя знать.

 Астрофизика — та отрасль астроно­мии, которая изучает физическую природу небесных тел. А стало это возможным благодаря изобретению телескопа, который далекое сделал близким и позволил рассмотреть удивительные подробности на небе и небесных телах. Особенно бурное развитие астрофизика испытала с открытием спектрального анализа в XIX в. Стремительный рост астрофизических знаний, невиданно быстрое расширение средств иссле­дования физики космоса продол­жается и в наше время.

  Мы хотели бы больше узнать о физической сфере астрономии. Данная тема актуальна особенно в этом году, так как 12 апреля 2011 года исполнилось 50 лет со дня первого полета в космос, также в последнее время профессии в области астрономии очень популярны. Данный материал может быть использован преподавателями и учениками в школах.

Цель данного реферата:  изучение темы, обучение методике анализа, обобщения, осмысления информации и приобретение знаний по прочитанному курсу.

Задачи:

- изучение литературы, связанной с физикой и астрономией;

- сбор и обобщение материала;

- написание и оформление реферата;

- представление реферата в медиаприложении.

  Ещё с древних времен бесконечно-глубокое пространство, усыпанное множеством сияющих алмазов, манило людей и притягивало их взгляды…

С тех пор как на Земле существуют люди, они всегда жаждали знать больше о небесных телах, о далеких звездных мирах, о необъятной волшебной вселенной…

  Древние китайцы изучали звездное небо и составляли самые первые звездные карты… Древние египтяне наблюдали за Луной, Солнцем и звездами… Наконец человек достиг того, к чему стремился многие миллионы лет…

Физика и космос

  Астрофизика – именно та наука, которая позволила человеку сделать важнейшие открытия в самых далеких уголках вселенной. Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическую природу небесных тел и их систем, их происхождение и эволюцию.

   Как ясно из самого названия, астрофизика – это физика небесных тел. Космос является по существу большой физической «лабораторией», где возникают условия, часто совершенно недостижимые в земных физических лабораториях и представляющие поэтому исключительный интерес для науки.

  Астрофизика обнаружила большое разнообразие в звездном мире. Звезды отличаются температурами, светимости (т.е. мощностями излучения), размерами и др. характеристиками. Классификация зрения основывается на сравнительном изучении их спектров. Между спектрами звезд и их светимости установлена определенная связь, выражающаяся диаграммой спектр - светимость. Большинство зрение размещается почти по диагонали диаграммы, образуя главную последовательность (к ней принадлежит и Солнце). Многие зрение не укладывается в главную последовательность и образует особые классы. Таковы, например, классы относительно холодных звезд, классы гигантов и сверхгигантов и т.д. Очень интересен класс белых карликов - горячих звезд сравнительно небольших размеров с очень большой плотностью (до 105 - 106 г / см ^3).Наблюдается много двойных звезд, кратных звезд, а также переменных звезд разных типов. Особенно интересны новые звезды, которые внезапно вспыхивают, усиливая свое излучения в десятки тысяч раз. Астрофизика достигла больших успехов в изучении звездных атмосфер, в частности атмосферы Солнца. В нижней части солнечной атмосферы - фотосфере возникает излучение с непрерывным спектром. В расположенном над ней преобразующем слое происходят сложные процессы, под влиянием которых в спектре Солнца возникают темные линии поглощения - Фраунгофера линии. Еще выше находится хромосфера. Внешняя часть солнечной атмосферы - солнечная корона - очень обширным образованием, во время полных солнечных затмений наблюдается в виде серебристого сияния. Различные свойства солнечной короны, которые долгое время казались загадочными, объясняются ее высокой кинетической температурой, достигающей миллионов градусов. Процессы в атмосфере Солнца влияют на геофизические явления.

  Внутреннее строение Солнца и зрение можно вычислить теоретически, на основании законов механики и физики. Расчеты показывают, что температура, плотность и давление звездного вещества с приближением к центру звезды растут. Источником энергии большинства звезд главной последовательности, очевидно, термоядерные реакции, которые сопровождаются превращением водорода в гелий.

   Большой интерес представляют нестационарные звезды, в которых относительно быстро происходят изменения физических свойств. Изучение этих зрение является основой решения проблемы звездной эволюции. Значительно развилась физика газовых туманностей, особенно планетарных. Их свечение вызывается флуоресценцией под воздействием излучения горячих звезд.

  Важных результатов достигла астрофизика в изучении планет. В частности, исследования поверхности Марса позволили приблизиться к решению вопроса о жизни на этой планете. Астрофизика успешно изучает физические особенности комет. Исследование метеоров составляет не только астрофизический, но и геофизический интерес, так как оно связано с проблемой верхних слоев атмосферы.

  В развитие астрофизики большой вклад внесли советские ученые. Имена Ф. А. Бредихина, А. А. Белопольского, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова и многих других связанны с разработкой основных разделов астрофизики. Академик В. А. Амбарцумян и его ученики выполнили фундаментальные исследования в изучении газовых туманностей и звездных атмосфер, по теории рассеяния света, физики нестационарных звезд и в других  областях астрофизики. Больших успехов достигнуто в изучении процессов на Солнце (Э. Р. Мустель, А. Б. Северный, В. А. Крат, И. С. Шкловский и др.), в изучении планет (Г. А. Тихов, Н. П. Барабашев и др.), межпланетной среды (В. Г. Фесенкова и др.).

  Главной задачей при изучении планет является приведение в систему многочисленных фактов и создание цельного представления о их природе.
Изучение движения планет велось с незапамятных времён, в силу того, что космические тела, например Луна, наблюдаемы с Земли без специальных аппаратов. Визуально можно заметить ассиметричное строение полушарий нашего спутника. Но настоящее изучение планет, их особенностей началось с помощью физики и телескопов. На основе этих наблюдений были объяснены лунные затмения, влияние Лунных фаз на состояние человека и природные явления.

  На основе данных наблюдательной астрофизики, опираясь на законы физики, астрономы делают выводы об условиях в небесных телах, которые непосредственно не наблюдаются. Например, рассчитывают внутреннее строение звёзд и Солнца с использованием наблюдательных данных об условиях на их поверхности. Теоретическая астрофизика позволяет также описать эволюцию Солнца, звёзд и других небесных тел.

Астрофизические методы

  Среди методов астрофизики большое значение имеет астрофотометрия, задачей которой является измерение блеска небесных тел с помощью визуальных, фотографических и фотоэлектрических наблюдений. Еще большую роль в астрофизике играет астроспектроскопия. Изучение спектров небесных тел позволяет судить о химическом составе и физическом состоянии вещества на этих телах, определять температуру зрение, вычислять скорость приближения или удаления звезды, делать выводы о вращении звезд, о различных физических процессах, происходящих в атмосферах Солнца и звезд, в газовых туманностях и в межзвездной среде. В связи с запуском в СССР первых искусственных спутников Земли и Солнца астрофизика получила новые методы исследований. Аппаратура, установленная на спутниках, позволяет регистрировать излучение небесных тел далеко за пределами атмосферы Земли.

   Астрофизические методы исследования имеют две существенные особенности, отличающие их от методов лабораторной физи­ки. Во-первых, в лаборатории физик сам ставит экспе­рименты, подвергает исследуемые тела различным воз­действиям. В астрофизике возможны только пассивные наблюдения, так как пока нельзя проводить эксперимен­ты, например, на звездах. Во-вторых, если в лаборато­рии можно непосредственно измерять температуру, плотность, химический состав тел и т. д., то в астрофи­зике почти все данные о далеких небесных телах полу­чают с помощью анализа приходящих от них электро­магнитных волн — видимого света и других, невидимых глазом лучей.

Какие же особенности планет и Луны были выявлены и объяснены астрофизиками?
  Луна вращается в течение одного и того же времени, как вокруг своей оси, так и вокруг оси Земли, следовательно, земляне видят только одну сторону этого космического тела. Поэтому астрофизика позволила с помощью радиолокации, основанной на физических законах, составить карту лунной поверхности, видимой с Земли. Огромные углубления были названы морями, но без воды, а светлые участки это настоящие горы, высота которых достигает 8000 метров. Обнаружены острые скалы, огромное количество кратеров вулканического и метеоритного происхождения.

   Основу астрофизики составляют астрофизические наблюдения. При этом важнейший метод - спектральный анализ, т. е. исследование потока энергии приходящего на землю излучения в зависимости от длины электромагнитных волн. Электромагнитные волны несут информацию об условиях в веществе, где они зарождаются или испытывают поглощение и рассеяние. Задача спектрального анализа - расшифровать информацию. Появление спектрального анализа во второй половине двадцатого века сразу позволило делать выводы о химическом составе небесных тел.

  Одним из первых блестящих достижений астрофизики, полученных с помощью этой экспериментальной методики, явилось открытие неизвестного ранее элемента – гелия - при изучении спектра хромосферы Солнце во время полного затмения в 1968г. В дальнейшем, в результате развития экспериментальной и теоретической физики стало возможным с помощью спектрального анализа определять буквально все физические характеристики небесных тел и межзвёздной среды.

  Спектры позволяют узнать темпера­туру газа, его плотность, относительное содержание разных химических элементов, состояние атомов этих элементов, скорости движения газа, напряженности маг­нитных полей. По спектрам звезд можно также вычи­слить расстояние до них, узнать их скорости движения по лучу зрения, измерить вращение и выяснить многое другое.

  В современных спектральных, приборах, применяемых в телескопах, используют новейшие фотоэлектрические приёмники излучения, которые гораздо точнее, чувствительнее, чем фотопластинка или человеческий глаз.

Фотоэлементы – это устройства, преобразующие световой поток в электрический сигнал. Фотоэфф е кт -  испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.