рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Измерение расстояний до небесных тел

Измерение расстояний до небесных тел - раздел Астрономия, Предмет и цели курса Проблема Расстояний В Астрофизике - Проблема Номер Один. Ведь От Ее Решения З...

Проблема расстояний в астрофизике - проблема номер один. Ведь от ее решения зависят масштабы тех или иных объектов, следовательно, строение этих объектов и процессы, которые привлекаются для объяснения наблюдательных данных.

Для объектов, удаленных на различные расстояния, эта проблема решается по-разному. Мы будем к ней неоднократно возвращаться по мере накопления информации.

Если речь идет о близких телах - Луне и планетах, то расстояние до них определяется сравнительно просто с помощью метода параллакса. Суть его поясняет рис. 3. Если на какой-нибудь объект взглянуть из двух разных точек А и В, измерить углы a и b, или, что то же самое, угол p и базу АВ, то далее с помощью тригонометрии не представляет труда рассчитать расстояние до тела S*. Угол p, под которым видна база АВ, называется параллаксом. Современные астрономические инструменты позволяют измерять углы с точностью до 0."01. Если точки наблюдения разнесены, скажем, на разные концы диаметра Земли, то есть , то даже при абсолютно точном измерении базы в этом случае мы сможем измерять расстояния лишь в пределах ~2×1016 см, что примерно на два порядка меньше расстояния до ближайшей звезды. Итак, приняв в качестве базы какие-нибудь две точки в пределах Земли, можно измерять расстояния до Луны и планет. Стоит также не забывать, что проблема здесь еще и в том, чтобы точно измерить базу.

Начиная с 40-х годов, расстояние до Луны определялось принципиально иным методом - с помощью радиолокации. Позднее, в 70-м году, на Луне были установлены отражатели, и расстояние измерялось с помощью лазеров. Точность - порядка нескольких десятков сантиметров. Начиная с 50-х годов, производилась радиолокация Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера. Точность измерения расстояния в этих экспериментах такова, что с их помощью, например, оказалось возможным построить карту поверхности Венеры, что очень важно, так как Венера окутана непрозрачным слоем облаков, и поверхность ее всегда скрыта от нас.

Возникает вопрос: а как измерить расстояние хотя бы до ближайших звезд? Очевидно, нужно увеличить базу. Но как ее увеличить? Ведь для этого на первый взгляд надо выйти за пределы Земли. На самом деле увеличить базу можно, и не выходя за пределы Земли. Вспомним, что Земля вращается вокруг Солнца, и используем в качестве базы диаметр земной орбиты. Но тогда необходимо решить, по крайней мере, две проблемы. Во-первых, предварительно надо измерить диаметр земной орбиты. В § 2 мы уже говорили, что этот параметр был найден еще в XVIII веке с точностью до нескольких процентов. Современная точность определения радиуса орбиты Земли гораздо выше (об этом см. § 7). Во-вторых, следует выяснить, относительно чего измерять углы смещения звезд, иными словами, что принять за неподвижную систему координат. Ведь ее нельзя связать с какими-то объектами на Земле. Очевидно, в качестве неподвижных реперов надо взять далекие звезды. В самом деле, если мы наводим телескоп на какую-то звезду с промежутком полгода, то есть смотрим на нее из разных концов диаметра орбиты Земли, то положение этой звезды на небе изменится лишь в том случае, если она близкая. Далекие звезды остаются на тех же местах. Как выделить далекие звезды? Их надо искать среди слабых звезд. Вообще говоря, слабая звезда еще не означает далекая. Среди близких звезд также могут оказаться слабые. Но далекие звезды надо искать среди слабых, так как ясно, что чем дальше звезда, тем она будет казаться слабее. Поэтому, для того чтобы выделить далекие звезды, нужно исследовать изменения относительных расположений звезд. Для решения этой проблемы как раз и может помочь фотография. Итак, программа действий такова. Фотографируем один и тот же участок неба с промежутком в полгода.

Измеряя расстояния между звездами на фотографии, выделяем далекие звезды, которые не изменили своего относительного расположения. С этими звездами связываем неподвижную систему координат. Затем уже относительно этих звезд измеряем смещения интересующих нас звезд за полгода. Это смещение звезд на небе называется годичным параллаксом (см. также § 8). Таким образом, в прошлом веке были определены расстояния до ближайших звезд. В настоящее время с помощью метода параллакса промерены расстояния и составлены каталоги для нескольких тысяч звезд. Это самый точный метод измерения расстояний до звезд.

В качестве масштаба межзвездных расстояний используется единица, которая называется парсек (сокращенно - пс). Это такое расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду. 1пс = 3.26 световых лет или 3×1018 см. Характерные межзвездные расстояния (в окрестности Солнца) как раз порядка 1пс. Так, расстояние до ближайшей к нам звезды - a из созвездия Центавра, или ее еще называют Проксима (в переводе с греческого значит Ближайшая), равно 1.31 пс.

С помощью метода параллакса, очевидно, можно измерять расстояния в пределах 100 пс*. Как определяются расстояния до более удаленных объектов, об этом речь будет идти дальше. Мы еще не раз будем возвращаться к проблеме расстояний. А сейчас для сравнения приведем некоторые цифры. Если характерные межзвездные расстояния порядка 1 пс, то типичные размеры галактик от нескольких килопарсек до нескольких десятков килопарсек. Характерные расстояния между галактиками порядка мегапарсек. Самый далекий квазар удален на такое расстояние, что луч света идет от него более 12 млрд. лет, то есть расстояние до него порядка 4×109 пс (строго говоря, понятие расстояния в этом случае теряет свой смысл).

 

Задача №4. Рассчитать угловую скорость W материальной точки, вращающейся под действием силы гравитации по круговой орбите вокруг центрального тела в приближении, что масса точки мала по сравнению с массой центрального тела.

Ответ: . G - гравитационная постоянная, М - масса центрального тела, r - радиус орбиты.

Задача №5. Решить предыдущую задачу в предположении, что массы материальной точки и центрального тела сравнимы. Орбиты круговые.

Ответ: , m - масса материальной точки, a - расстояние между телами.

Задача №6. Орбита материальной точки, движущейся вокруг центрального тела и гравитационно связанной с ним, в общем случае является эллипсом и заключена между минимальным радиусом rmin и .максимальным rmax (см., рис. 4). Найти период u траекторию эпициклического движения, то есть движения материальной точки в системе отсчета, вращающейся вокруг центрального тела по круговой орбите. (Указание: сделать предположение, что траектория точки в неподвижной системе отсчета близка к круговой., то есть rmin» rmax» r, и принять, что угловая скорость вращения системы отсчета W равна равновесной угловой скорости на круговой орбите с радиусом r).

Решение: во вращающейся системе отсчета с учетом равновесности орбиты, по которой движется система координат, уравнение движения точки имеет вид:


где - скорость точки во вращающейся системе отсчета (как его получить?).

Ответ: искомый период равен , эпициклическая траектория -окружность (см. рис. 4).

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Предмет и цели курса

Учреждение высшего профессионального образования.. южный федеральный университет.. кафедра физики космоса..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Измерение расстояний до небесных тел

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

I. Предмет и цели курса
Предметом изучения настоящего курса являются планеты, звезды, Солнце как ближайшая звезда и Солнечная система, межзвездная среда, наша Галактика, другие галактики, крупномасштабная структура Вселен

Основные этапы развития представлений о строении Мира
В развитии наших представлений о картине Мира выделяются четыре этапа: I) древний; 2) средневековый; 3)новый и 4)новейший, или современный. В течение первого этапа был сделан ряд открытий.

В больших масштабах
Сейчас трудно определенно сказать, что побудило человека заинтересоваться звездами - практические потребности или любопытство. Скорее всего, и то и другое, хотя не исключено, что любопытство было п

Достоверность знаний о мегамире
Вопрос о достоверности наших знаний об устройстве природы в больших масштабах занимает особое место. Изучая космические объекты, приходится сталкиваться с громадными расстояниями и промежутками вре

Законы Кеплера
Отталкиваясь от идеи Коперника о том, что планеты движутся по окружностям, Кеплер в течение длительного времени пытался подобрать параметры орбит так, чтобы они удовлетворяли наблюдательным данным

Движение Земли вокруг Солнца
Существуют три факта, которые непосредственно указывает на движение Земли вокруг Солнца. 1. Наблюдения показали, что угловое расстояние в полдень Солнца от экватора на одн

Солнечная система
  Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении 1).

Строение недр планет зонной группы
Каково строение недр планет? Наиболее изученной является Земля, поэтому естественно начать с описания недр Земли. По аналогии с Землей разрабатываются модели строения ПЗГ. Внутреннее строение недр

Химический состав Земли
Химический состав коры изучается непосредственно, информацию о составе недр Земли получают опять же с помощью сейсмических волн. Как? По зависимости r(r), а также упругих свойств среды от ра

Возраст Земли
Возраст Земли - это очень важный параметр. Знание его позволяет, в частности, сделать выбор между различными моделями эволюции Вселенной. Но как установить возраст Земли? Идея его определе

Внутреннее строение планет-гигантов
Как уже говорилось, изучать непосредственно недра планет-гигантов (ПГ) не представляется возможным. Основную роль в их исследовании играют теоретические методы, основанные на некоторых общих данных

Окраина солнечной системы
Что находится за пределами орбиты Плутона? Возможно, за пределами орбиты Плутона располагаются еще планеты. Так, в 1992 и 1993 гг. обнаружены еще две планеты, размеры которых оказались достаточно м

Температура поверхности Солнца
Температура излучающего тела определяется с помощью законов излучения (см. Приложение 1). Первый метод заключается в следующем. Получаем спектр излучающего тела. Затем, варьируя T в формуле

Условия в недрах Солнца
Звезды, как и планеты, находятся в состоянии гидростатического равновесия. Чтобы убедиться в том, насколько точно выполняется это утверждение, сделаем следующие оценки. Предположим вначале, что гра

Проблема источников энергии Солнца
В чем заключается проблема? Оценим запас тепловой энергии Солнца ETO. Очевидно, что

Термоядерные реакции - источник энергии Солнца
Чтобы подойти к решению поставленного вопроса, оценим запас энергии Солнца . Для этого необходимо вспомнить известное

Активность Солнца
Как уже говорилось, глобальные характеристики Солнца практически не менялись на протяжении нескольких миллиардов лет. Однако локальные могут претерпевать временные флуктуации. Общей причиной зарожд

Звездная величина
Приемная аппаратура регистрирует освещенность Em , создаваемую той или иной звездой на Земле, т.е. количество энергии, падающей в единицу времени на единичную площадку в некотором

Спектры нормальных звезд
Спектр звезды, т.е. распределение энергии по длинам волн является наиболее полной характеристикой ее излучения. Если известен спектр звезды, то путем интегрирования по длине волны рассчитывается ос

Диаграмма спектр - светимость
В начале нашего века Герцшпрунг и Рессел установили связь между дифференциальными и интегральными характеристиками звезд, построив по результатам наблюдений диаграмму спектр - светимость (рис. 27;

Определение расстояний до удаленных звезд
Отвлечемся на короткое время от изучения строения звезд и обратимся к проблеме расстояний. Расстояния до удаленных звезд можно определить с помощью диаграммы Г-Р. В самом деле, спектральный класс з

Определение радиусов и масс звезд
Для понимания диаграммы Г-Р очень важным является вопрос о радиусах и массах звезд. Непосредственно измерить радиусы звезд не удается, т.к. из-за громадных расстояний их видимые размеры ок

Феноменологическая связь между параметрами для звезд ГП
После того, как были определены из наблюдений радиусы и массы звезд, встал вопрос: существует ли связь между светимостью звезды, ее массой и радиусом? Оказалось, что такая связь действительно сущес

Качественное рассмотрение проблемы
Выше получена связь между различными параметрами звезд на основе эмпирических данных. Поставим теперь такой вопрос: каковы модели строения звезд различных типов? Следует сразу оговориться: ответить

Математическая формулировка проблемы
Сформулируем уравнения, описывающие внутреннее строение звезд. Уравнение равновесия (2.3): . (4.13)

Применение методов подобия
Уравнения равновесия звезды для заданного химического состава , конкретного типа ТЯР и механизма переноса энергии можно решить численно с помощью компьютеров, и тем самым рассчитать структуру звезд

Внутреннее строение звезд
Звезда является весьма сложным природным объектом. Поэтому, как уже говорилось выше, рассчитать в деталях ее структуру можно, лишь привлекая компьютерные методы. Однако и в этом случае приходится с

Белые карлики
Задача №33. Из соображений подобия найти качественную связь между радиусом R u массой. MS звезды, вещество которой подчиняется уравнению состояния

Эволюция звезд
Проблема звездной эволюции принадлежит к числу фундаментальных проблем. Решалось она в течение нескольких десятилетий. Были и неправильные пути. Так, наличие ГП на диаграмме ГР наталкивало на мысль

Изохроны. Определение возрастов шаровых скоплений
Из рис. 42 видно, что положение той или иной звезды на диаграмме Г-Р определяется ее массой и временем, прошедшим от момента, когда звезда зажглась (на самом деле есть и другие факторы, влияющие на

Особенности эволюции тесных двойных звезд
Интерес к проблеме двойных звезд очень велик. Исследования их дают наиболее надежную информацию о массах и радиусах звезд, а также дополнительные сведения, которые позволяют более глубоко проверить

Физически переменные звезды
Задача №40. Из соображений размерности установить связь между периодом пульсации звезды и ее средней плотностью. Указание: независимыми размерностными константами, которые

Заключительные этапы эволюции звезд
Финал звездной эволюции определяется рядом факторов: массой звезды, ее вращением, магнитным полем, входит ли звезда в состав тесной двойной системы или нет, начальным химическим составом. В дальней

Белые карлики
Сама структура красного гиганта - вырожденное ядро в центре и раздувающаяся оболочка - подсказывает, как рождается белый карлик. Если звезда сбросит оболочку, то остаток будет иметь параметры белог

Сверхновые звезды
Задача №42. Из соображений размерности найти закон расширения оболочки сверхновой. Указание: считать, что расширение оболочки, есть следств

Нейтронные звезды
Задача №45.Оценить критические значения массы и радиуса звезды вещество которой полностью состоит из нейтронов. Указания: 1) принять, что п

Рентгеновские пульсары
Выше речь ила о радиопульсарах. Известны также рентгеновские пульсары (РП). То есть объекты, излучающие строго периодические импульсы в рентгеновском диапазоне. Запись излучения одного из них приве

Черные дыры
Задача №50.Рассчитать радиус rg звезды массы M, при котором свет не может от нее оторваться (Дж. Мичел, П. Лаплас). Оценить r

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги