Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

АСТРОНОМІЯ - Золота колекція рефератів - 2018

АСТРОМЕТРІЯ

Джерела астрометрії губляться в глибині століть, коли людина вперше осмислено подивилася на зоряне небо, тобто усвідомила, що там є багато рухливих об'єктів. Її визначення як науки варіюється у широкому діапазоні: від амбіційно-філософського — «наука про простір і час», до практично-приземленого — «наука про взаємне розташування небесних тіл, про їхній руху просторі й установленні системи координат». Саме астрометрія дає астрономії підставу називатися точною наукою: тільки знаючи координати досліджуваних об’єктів, можна обчислювати їхній шлях на небесній сфері й у результаті шукати планети біля далеких зірок або стежити за астероїдами, які зближаються із Землею. Астрометрія нерозривно пов’язана з небесною механікою — тією частиною астрономії, яка на основі астронометричних спостережень створює теорії руху небесних тіл і дозволяє проводити точні обчислення положень планет, їх супутників, комет і астероїдів.

Є в астрометристів також важливе прикладне завдання: спостереження й розрахунок орбіт малих тіл Сонячної системи. До них, крім традиційних астрономічних об’єктів, входять космічне сміття й штучні супутники Землі (ШСЗ), зокрема й оборонного призначення. Саме зі спостережень за першими радянськими ШСЗ і почалося в середині минулого століття створення світової мережі оптичних спостережень.

Астрономи, спостерігаючи зірки й інші небесні тіла, завжди думали, як підвищити точність інструментів і поліпшити системи координат настільки, щоб урахувати всі рухи спостерігача: адже астроном зазвичай знаходиться на поверхні Землі, що обертається навколо своєї осі, обертається навколо Сонця й разом з усією Сонячною системою бере участь у галактичному обертанні. Побудова інерційної системи координат (тобто такої, котра якщо й рухається, то рівномірно й прямолінійно),її відтворення для виконання різних обчислень завжди було основним завданням астрометрії, а спостереження небесних тіл слугувало вихідним матеріалом для її вирішення. Результатом цієї діяльності стало створення таблиць координат зірок і рухливих небесних об'єктів.

В античну епоху й у середні віки ці координати визначали візуально за допомогою оригінальних, але примітивних астрономічних приладів, таких, наприклад, як стінний квадрант. Після винаходу зорових труб точність спостереження значно зросла, а коли в XIX ст. з’явилася фотографія, то фотографічна пластинка, встановлена у фокальній площині телескопа, стала протягом усього XX ст. основним приймачем випромінювання. І тоді точність визначення координат небесних тіл підійшла до своєї теоретичної межі, обумовленої впливом повітря на хід електромагнітних променів — десята частка кутової секунди.

Три кити фотографічної астрономії — моментальність, інтегральність і документальність, тобто миттєва фіксація області небесної сфери, можливість накопичувати випромінювання, що надходить за рахунок розумного збільшення експозиції її тривале зберігання зафіксованих зображень на фотографічних пластинках — здавалося, назавжди забезпечили вирішення всіх завдань в астрометрії, особливо якщо до цього додати ще можливості астрометричних телескопів, виведених до кінця століття на навколоземні орбіти.

Вийшло так, що в сучасній астрономії панівне положення посіла астрофізика. Нові потужні наземні телескопи останніх десятиліть із дзеркалами діаметром 8-10 м, космічні телескопи імені Хаббла (США) і HIPPARCOS (Європейське космічне агентство) представили величезну кількість інформації про Всесвіт астрофізичного й космологічного характеру. Тому, незважаючи на великі успіхи, астрометрія виглядає не занадто привабливо: на Заході подекуди її вже не розглядають як самостійну науку, а вважають якимсь обчислювальним додатком до астрофізики. Натомість небесну механіку найчастіше трактують як балістику: чий не дивина — розрахувати траєкторію ракети або космічного апарата. Але цей погляд несправедливий: і та, і інша науки зберегли своє самостійне значення.

Наприкінці минулого століття технологічна революція стрімко ввірвалася у світ астрономів: на зміну фотопластинкам прийшли ПЗС-матриці. ПЗС-матриця — це набір напівпровідникових чарунок, кожна з яких здатна перетворювати на цифровий сигнал яскравість світлового потоку, що потрапив на неї. Усе, що «бачить» телескоп, на якому встановлена така матриця, астроном відразу одержує у свій комп’ютер і може легко й швидко вимірювати й аналізувати зображення небесних тіл на дисплеї. Саме ці матриці зробили революцію у фото- і відеогалузях, замінивши традиційну плівку або магнітну стрічку на електронну карту пам’яті, фотопапір — на папір для принтера, а величезні масиви спостережень — на диски з гігабайтами зафіксованої інформації.

У нормальному випадку, у полі зору телескопа повинна знаходитися професійна ПЗС-матриця, тобто така, розмір якої дозволяє взяти всю видиму у цьому полі зору ділянку зоряного неба, а розмір кожного її елемента — маленький, у кілька мікрон, щоб точніше можна було визначати координати джерел світла. Така спеціальна астрономічна ПЗС-матриця коштує не один десяток тисяч доларів і доступна не кожній обсерваторії, тим більше вітчизняній.

Звернемося тепер до важливого прикладного завдання астрометрії, пов’язаного з проблемою астероїдної небезпеки й космічного сміття. Фахівці з космічного сміття в навколоземному просторі вже давно попереджають: насиченість цього простору дрібними фрагментами ракет і супутників за 47 років космічної діяльності зросла настільки, що якщо людство буде й надалі «смітити» так само безоглядно й такими темпами, то безаварійний запуск космічних кораблів у цьому столітті стане неможливим. Тому треба знати розподіл і щільність цього сміття в навколоземному просторі, що знов-таки вимагає ПЗС-спостережень за слабкими об’єктами, складання каталогів таких об’єктів, їхньої ідентифікації й визначення орбіт. Світове астрономічне співтовариство вже намагається це робити. Притому у зв’язку з традиційною закритістю цієї тематики міжнародного співробітництва за спостереженнями космічного сміття зараз немає.

У справі запобігання астероїдній небезпеці роботи в нашій країні практично не ведуться. А, наприклад, Європейський союз ще 20 березня 1996 р. прийняв Декларацію Ради Європи щодо виявлення астероїдів і комет, потенційно небезпечних для людства. У цій декларації містяться прямі рекомендації урядам країн ЄС щодо організації національних систем спостереження й контролю. Уявімо собі, що американські вчені своїми потужними оптичними засобами зафіксували об’єкт, що небезпечно зближається із Землею, і точно визначили, що він упаде на територію СНД. Поставимо собі питання: хто може поручитися, що їхній потенціал зі знищення небезпечного прибульця використовуватиметься з метою нашого порятунку? Їм, якщо розрахунки надійні (а це прямо залежить від часу й точності ПЗС-спостережень, які в них поставлені дуже добре, а в нас практично відсутні), нічого загрожувати не буде. А «добродійність» може дорого обійтися: ступінь ризику при такій операції велика. Що, якщо ядерний заряд пролетить повз астероїд, який несеться до землі, або на старті трапиться аварія й відбудеться ядерний вибух? Та й взагалі, виведення у космос ядерних боєприпасів заборонене міжнародними угодами. Так що може виявитися, що порятунок потопаючих буде справою рук самих потопаючих.









загрузка...