Астрономические средства наблюдения Метагалактики

Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Марта 2012 в 23:37, реферат

Описание работы

В течение многих тысячелетий человек смотрел в космос с поверхности нашей маленькой планеты. Древние астрономы наблюдали в небе светящиеся точки, перемещавшиеся среди неподвижных звезд. Они назвали эти объекты планетами, что в переводе с греческого означает «блуждающие», и дали им имена древнеримских богов. В эпоху Возрождения произошло бурное развитие науки, и в ХVII веке появился новый оптический прибор – телескоп. Началось время удивительных открытий.

Работа содержит 1 файл

КСЕ.doc

— 326.50 Кб (Скачать)


ВВЕДЕНИЕ

 

В течение многих тысячелетий человек смотрел в космос с поверхности нашей маленькой планеты. Древние астрономы наблюдали в небе светящиеся точки, перемещавшиеся среди неподвижных звезд. Они назвали эти объекты планетами, что в переводе с греческого означает «блуждающие», и дали им имена древнеримских богов. В эпоху Возрождения произошло бурное развитие науки, и в ХVII веке появился новый оптический прибор – телескоп. Началось время удивительных открытий.

Дату рождения «астрономии невидимого» можно указать безошибочно. Именно в тот ясный звездный вечер 7 января 1610 года, когда Галилео Галилей впервые направил телескоп в глубины Вселенной, и был открыт невидимый космос.

Нам, избалованным открытиями радиоастрономии, - трудно понять, насколько вопиюще несовместимыми во времена Галилея были эти два слова – «невидимый космос». «Космос»,  как известно, слово греческое, означающее «мир». В понимании древнего и средневекового ученого космос – это Солнце, Луна, планеты, звезды и прочие небесные светила, вообщем – все то, что видит человек у себя над головой. О том, что видимый космос есть лишь ничтожно маленькая часть космоса невидимого, подавляющее большинство ученых и философов даже не подозревало.

Не много в космосе видит невооруженный глаз. Но, оснащенный современной техникой, он приобретает необыкновенную проницательность и зоркость…

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  НАЗЕМНЫЕ СРЕДСТВА НАБЛЮДЕНИЯ

1.1  Спектральный анализ небесных тел

Впервые спектры звезд и планет начал наблюдать в прошлом веке итальянский астроном Секки. После его работ спектральным анализом занялись многие астрономы. Вначале использовался визуальный спектроскоп, потом спектры стали фотографировать, а сейчас применяется также и фотоэлектрическая запись спектра. Спектральные приборы с фотографической регистрацией спектра обычно называют спектрографами, а с фотоэлектрической – спектрометрами.

Могучим оружием в исследовании Вселенной стал для астрономов спектральный анализ - изучение интен­сивности излучения в отдельных спектральных линиях, в отдельных участках спектра. Спектральный анализ является важнейшим средством для исследования вселенной и методом, с помощью которого определяется химический состав небесных тел, их температура, размеры, строение, расстояние до них и скорость их движения.

Но недостаточно зарегист­рировать излучение какого-то объекта в определенной длине волны. Необходимы исследования в широком диапазоне длин волн и все сторонний анализ получен­ных результатов. Сегодня астрономы, вооруженные современной ракетной тех­никой, мощными оптически­ми и радиотелескопами, сложной теорией механиз­мов излучения, ведут широ­кое изучение Вселенной в целом и ее отдельных час­тей.

 

1.2  Оптические телескопы

История телескопов - это история их соперничества, начавшаяся почти 400 лет назад. Телескопы открыли для людей бесконечно разнообразный мир звезд.

Стремление проникнуть как можно дальше в глубь Вселенной и увидеть как можно больше новых объектов, послужило стимулом для создания более мощных наблюдательных приборов. С момента изобретения первого телескопа его оптическая часть, непрерывно совершенствуясь, претерпела многократные изменения. Параллельно с этим совершенствуются и механические конструкции, управление телескопом доверяется компьютерам. Весь имеющийся арсенал телескопов ученые используют для решения важных астрономических вопросов, таких как происхождение планет, звезд, Солнечной системы, квазаров и активных галактик. Судя по всему, будущие разработки в телескопостроении обещают быть поистине грандиозными. Уже сейчас предлагаются проекты 50- и 100-метровых телескопов, оснащенных самой современной приемно-регистрирующей аппаратурой, способной обеспечить качество наблюдений, о котором сейчас можно только мечтать.

Необходимость построения таких телескопов определяют задачи, требующие предельной чувствительности инструментов для регистрации излучения от самых слабых космических объектов. К таким задачам относятся:

        происхождение Вселенной;

        механизмы образования и эволюции звезд, галактик и планетных систем;

        физические свойства материи в экстремальных астрофизических условиях;

        астрофизические аспекты зарождения и существования жизни во Вселенной.

 

Чтобы получить максимум информации об астрономическом объекте, современный телескоп должен иметь большую поверхность собирающей оптики и высокую эффективность приемников излучения. Кроме того, помехи при наблюдениях должны быть минимальны, т.к. они – весьма серьезная проблема. Помимо помех природного характера (например, облачность, пылевые образования в атмосфере) угрозу существованию оптической астрономии как наблюдательной науки представляет нарастающая засветка от населенных пунктов, промышленных центров, коммуникаций, техногенное загрязнение атмосферы. Современные обсерватории строят, естественно, в местах с благоприятным астроклиматом. Таких мест на земном шаре очень мало, не более десятка. К сожалению, на территории России мест с очень хорошим астроклиматом нет.

Единственным перспективным направлением развития высокоэффективной астрономической техники остается увеличение размеров собирающих поверхностей инструментов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №1

Крупные наземные оптические телескопы - обсерватории

ТЕЛЕСКОП

Диаметр зеркала, м

Параметры главного зеркала

Место установки телескопа

Участники проекта

Первый запуск

KECK I
KECK II

10
10

параболическое
многосегментное активное

Mauna Kea, Гавайи, США

США

1994
1996

VLT
(четыре телескопа)

4х8.2

тонкое активное

Paranal, Чили

ESO, кооперация девяти стран Европы

1998

GEMINI North
GEMINI South

8
8

тонкое активное

Mauna Kea, Гавайи, США
Cerro Pachon, Чили

США (25%), Англия (25%), Канада (15%), Чили (5%), Аргентина (2,5%), Бразилия (2,5%)

1998
2000

SUBARU

8.2

тонкое активное

Mauna Kea, Гавайи, США

Япония

1998

LBT (бинокулярный)

2х8.4

сотовое толстое

Mt. Graham, Аризона, США

США, Италия

2001

HET (Hobby&Eberly)

11 (реально 9.5)

сферическое много-сегментное

Mt. Fowlkes, Texac, США

США, Германия

1998

MMT

6.5

сотовое толстое

Mt. Hopkins, Аризона, США

США

1998

MAGELLAN
два телескопа

2х6.5

сотовое толстое

Las Cаmpanas, Чили

США

1999

БТА САО РАН

6.0

толстое

Гора Пастухова, Карачаево-Черкесия

Россия

1976

GTC

10

аналог KECK II

La Palma, Канарские острова, Испания

Испания 51%

2002

SALT

11

аналог НЕТ

Sutherland, Южная Африка

Южно-Африканская Республика

2005

ELT

35 (реально 28)

аналог НЕТ

-

США

2012

OWL

100

сферическое
многосегментное

-

Германия, Швеция, Дания и др.

2020

 

 

 

 

 

 

 

Большие оптические телескопы.

 

VLT - совместный проект восьми европейских стран, названный «Очень большой телескоп». Его основной идеей стало создание четырех однотипных телескопов с диаметром главного зеркала 8,2 м и установка их в одном месте с максимально благоприятным астроклиматом. Каждый из них может работать как в автономном режиме, так и в комбинации с другими телескопами, обеспечивая в этом случае собирательную способность 16-метрового телескопа. Эти телескопы имеют цельные зеркала из особого сорта стекла, их толщина всего 175 мм, поэтому специально для них была разработана сложная система разгрузки. В перспективе эти телескопы будут работать в режиме интерферометра для получения высокого разрешения.

LBT - в отличие от обычного рефлектора бинокулярный телескоп имеет два первичных зеркала. Вращение вторичных зеркал дает возможность быстро переключать телескоп с одного типа наблюдений на другой. Короткое фокусное расстояние первичных зеркал позволяет создать компактную, но достаточно жесткую структуру. Механическая система телескопа была смонтирована в Италии, а затем перевезена и установлена в Аризоне. 3еркала для телескопа сделаны в лаборатории зеркал Университета Аризоны в Таксоне из специального стекла, произведенного в Японии. После установки зеркал и окончательной настройки телескоп станет частью международной обсерватории Грэхема.

GEMINI North и GEMINI South - большой международный проект "Джемини" - два идентичных телескопа с диаметром главного зеркала 8,1 м. Они установлены в Северном и Южном полушариях Земли (соответственно в Мануа Кеа, Гавайи, и Церро Пачон, Чили), чтобы охватить наблюдениями всю небесную сферу. Главное зеркало каждого из них изготовлено из 42 шестиугольных блоков, выполненных из стекла с очень низким коэффициентом теплового расширения и сваренных в один тонкий диск, который затем был отполирован. Эти телескопы могут работать как в видимой, так и в инфракрасной областях спектра. Инфракрасные изображения будут сравнимы с оптическими, а возможно, и лучше, чем полученные с космического телескопа "Хаббл".

KECK I и KECK II - первые «ласточки» нового поколения больших телескопов. Это два 10-метровых близнеца для оптических инфракрасных наблюдений, получивших имя «Кек». Они появились на свет благодаря помощи фонда У. Кека, предоставившего 140 000 долларов на их строительство. Размером с восьмиэтажный дом и весом 300 тонн, они работают с высокой точностью. В «сердце» каждого из них - главное зеркало диаметром 10м, состоящее из 36 шестиугольных сегментов, работающих как одно отражательное зеркало. Они установлены в одном из лучших на Земле мест для астрономических наблюдений - на Гавайях, на склоне потухшего вулкана Мануа Кеа высотой 4 200 м.

Рис.1

Телескоп "Кек-2". Снизу находятся первичное зеркало и поддерживающая его конструкция. Зеркало диаметром 10 метров состоит из 36 шестиугольных зеркал диаметром 1,8 м. Каждое маленькое зеркало контролируется компьютером через сеть сенсоров давления и электроприводов для поддержания всей системы в нужном положении.

К 2002 году эти два телескопа, расположенных на расстоянии 85 м друг от друга, начали работать в режиме интерферометра, давая такое же угловое разрешение, как 85-метровый телескоп. Дело в том, что зеркало телескопа имеет две характеристики. Первая из них - светособирающая способность, пропорциональная площади зеркала, а вторая - способность зеркала разделять или разрешать малые объекты, называемая угловым разрешением и пропорциональная диаметру зеркала. Если убрать из зеркала некоторую часть, то его собирательная способность резко упадет, а угловое разрешение останется тем же, что и при целом зеркале. Это и позволяет использовать два телескопа «Кек», как два кусочка большого 85-метрового зеркала. Для улучшения качества изображения эта система будет дополнена еще четырьмя телескопами с диаметром зеркала 1,8 м.

 

 

БТА - около 30 лет назад в СССР построен и введен в эксплуатацию 6-м телескоп БТА (Большой Телескоп Азимутальный). Долгие годы он оставался крупнейшим в мире и, естественно, был гордостью отечественной науки. БТА продемонстрировал ряд оригинальных технических решений (например, альт-азимутальную установку с компьютерным ведением), ставших впоследствии мировым техническим эталоном. БТА по-прежнему мощный инструмент (особенно для спектроскопических исследований), но в начале XXI в. он уже оказался лишь во втором десятке крупных телескопов мира. Кроме того, постепенная деградация зеркала (сейчас его качество ухудшилось на 30% по сравнению с первоначальным) выводит его из числа эффективных инструментов. С распадом СССР БТА остался практически единственным крупным инструментом, доступным для российских исследователей. Все наблюдательные базы с телескопами умеренного размера на Кавказе и в Средней Азии существенно потеряли свою значимость как регулярные обсерватории в силу ряда геополитических и экономических причин. Сейчас начаты работы по восстановлению связей и структур, но исторические перспективы этого процесса туманны, и в любом случае потребуется много лет только для частичного восстановления утраченного.

Информация о работе Астрономические средства наблюдения Метагалактики