2 билет
–продолжение 2-
Типы телескопов
Современные телескопы делятся на три основных типа:
(а) Телескопы-рефракторы - в которых линзы используются для собирания
света.
(б) Телескопы-рефлекторы - в которых в качестве основного оптического
элемента используют вогнутое зеркало.
(в) Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы - в них для
формирования изображения сочетают линзы и зеркала. Каждый тип имеет свои
преимущества. Рефракторы легки в обслуживании, дают четкое изображение и
относительно дешевы при небольших апертурах. Рефлекторы обычно имеют
наилучшее соотношение апертуры и цены и идеально подходят астрономам среднего
уровня. Зеркально-линзовые телескопы при больших апертурах более портативны и
чрезвычайно популярны среди опытных астрономов.
3 билет
Элементы небесной сферы
Небесная сфера - воображаемая сфера произвольного
радиуса с центром в точке
наблюдения.
Отвесная линия - линия, проходящая через наблюдателя и
центр Земли.
Зенит и Надир - точки, образованные при
пересечении отвесной линии и небесной сферы.
Истинный (математический) горизонт - большой круг
небесной сферы перпендикулярный отвесной линии. Касателен к поверхности
Земли. Делит небесную сферу на видимую и скрытую половины.
Полуденная линия - линия, соединяющая точки юга и севера
истинного горизонта.
Суточное вращение небесной сферы - видимое движение
светил происходящее из-за вращения Земли вокруг своей оси.
Ось мира - ось, вокруг которой происходит суточное
вращение небесной сферы.
Земли.
Полюса мира (северный и южный) - точки пересечения оси
мира и небесной сферы.
Небесный экватор - большой круг небесной сферы
перпендикулярный оси мира. Делит небесную сферу на северную и южную половины.
Пересекает истинный горизонт в точках востока и запада.
Небесный меридиан - большой круг
небесной сферы, проходящий через точки
зенит,
надир, полюса мира, север и юг. Делит небесную сферу на восточную и
западную
половины.
Круги склонения - дуги окружностей, соединяющие полюса
мира.
Круги высоты - дуги окружностей, соединяющие точки
зенит и надир.
Эклиптика - большой круг небесной сферы, по которому
проходит видимое
годовое
движение Солнца. Пересекает небесный экватор под углом 23,50 в точках
весеннего
и осеннего равновесия.
Теорема о высоте полюса мира - высота полюса мира
равна географической
широте
местности.
|
4 билет
Сферические
координаты. Системы координат, применяемые в астрономии. Теорема о связи
часового угла со звездным временем.
Сферические
координаты
точки М, три числа
r, q, j, которые определяются следующим образом. Через фиксированную точку О
(рис.) проводятся три взаимно оси Ox, Оу, Oz. Число r равно расстоянию от
точки О до точки М, q представляет собой угол между вектором OM и
положительным направлением оси Oz, j - угол, на который надо повернуть против
часовой стрелки положительную полуось Ox до совпадения с вектором ON N - проекция точки М на плоскость хОу). С. к. точки М зависят, таким
образом, от выбора точки О и трёх осей Ox, Оу, Oz.
Системы координат
необхидомы в астрономии для нахождении и индентификации
объектов. Наиболее
естественной является ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ система координат, в
корой положение
звезд на небе характеризуется АЗИМУТОМ и ВЫСОТОЙ. АЗИМУТ -это
угловое расстояние
от точки юга небесного мередиана до круга высоты светила.
ВЫСОТА - это угловое
расстояние от истиного горизонта до светила по кругу
высоты. Однако эта
система координат неудобна, так как, азимут и высота
светил за сутки
меняется, вследствии вращения небесной сферы. Для придания
звездам
фиксированных координат необходима экваториальная система, вращающаяся
вместе с небесной
сферой. В ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ системе С ПРЯМЫМ ВОСХОЖДЕНИЕМ
положение светил на
небе характеризуется ПРЯМЫМ ВОСХОЖДЕНИЕМ - угловым
растоянием от точки
весеннего равноденствия до круга склонения светила и
СКЛОНЕНИЕМ - угловым
расстоянием от небесного экватора до светила по кругу
склонения. Прямое
восхождение измеряется в часах, минутах и секундах против
часовой стрелки.
Склонение измеряется в градусах от нуля на экваторе до + и
- 90 на полюсах
(северном и южном соответственно). Для облегчения нахождения
звезд в заданный
момент времени существует ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА с ЧАСОВЫМ
УГЛОМ, где прямое
восхождение заменено на ЧАСОВОЙ УГОЛ - угловое расстояние
от точки юга
небесного мередиана до круга склонения светилае, измеряемое по
часовой стрелке в
часах, минутах и секундах. Часовой угол равен разности
звездного времени и
прямого восхождения светила. Звездное время измеряется
часовым углом точки
весеннего равноденствияе. Звездные сутки равны времени
одного оборота Земли
вокруг своей оси. Они на 3 мин. 56 сек. короче солнечных
за счет движения
земли по орбите.
|
5 билет
Суточное вращение
небесной сферы. Связь высоты светила с географической широтой места
наблюдения
Будем пока
рассматривать светила с постоянными координатами a и d. Земля вращается с
запада на восток вокруг оси PP' (рис. 2) со скоростью один оборот в сутки,
поэтому кажущееся вращение небесной сферы будет происходить с той же скоростью
и вокруг продолжения той же оси, но в обратную сторону, т.е. с востока на
запад (рис. 3). Склонение любой точки на небесной сфере не меняется со
временем, а часовой угол - пропорционален ему, поэтому каждое светило при
суточном вращении будет двигаться параллельно небесному экватору, по малым
кругам с постоянным склонением, которые так и называются: суточные параллели.
Касательные к
суточным параллелям в разных точках небесной сферы будут направлены под
разными углами к плоскости горизонта и параллельны ему только там, где они
параллельны линии запад-восток (WE на рис. 1, поскольку она - линия
пересечения плоскостей горизонта и небесного экватора), т.е. при пересечении
плоскости, перпендикулярной этой линии, а эта плоскость - плоскость небесного
меридиана. Нетрудно догадаться, что под наибольшим углом эти касательные
пересекаются с плоскостью горизонта там, где они перпендикулярны линии
запад-восток, то есть при часовых углах +-6ч. Касательные к суточным
параллелям - это фактически направления векторов суточных скоростей движения
светил. При пересечении небесного меридиана скорости направлены параллельно
горизонту, поэтому высота светила в этот момент не меняется, а скорость
изменения азимута максимальна. Момент прохождения светила через ту половину небесного
меридиана (между полюсами мира P и P'), которая содержит зенит Z,
характеризуется наибольшей за сутки высотой светила над горизонтом и
называется верхней кульминацией. Момент прохождения через другую половину
небесного меридиана (содержащего надир Z') - нижняя кульминация, и при этом
высота светила минимальна. На часовых углах +-6ч все наоборот: скорость
изменения высоты светила максимальна, а азимута - минимальна. Правда, эти
знаменательные моменты особым названием не отмечены.
|
6 билет
Видимое годовое
движение Солнца. Дни равноденствий и солнцестояний. Полярные круги и
тропики.
Экваториальные
координаты Солнца меняются за год: прямое восхождение a на
360(гр), склонение
δ от - 23,5(0) до +23,5(0) (за счет наклона небесного экватора к
плоскости эклиптики). За счёт того, что наклон земной оси к плоскости земной
орбиты меньше 90(0), существует смена времён года.
Склонение δ = 0(0):
21.03 и 22.09 (дни весеннего и осеннего равноденствия)
Склонение δ
=+23,5(0) : с 22.06 по 26.06 (дни летнего солнцестояния)
Склонение δ
=-23,5(0) : с 22.12 по 26.12 (дни зимнего солнцестояния)
В день весеннего
равноденствия солнце поднимается в зенит на широте экватора:
h = 90(0) = 90(0) -
δ + 0(0) => Ф= 0(0),
а на широте полюса
не поднимается над горизонтом целиком:
h = 0(0) = 90(0) -
δ + 0(0) => Ф = 90(0).
В дни летнего
солнцестояния Солнце в зените на широте северного тропика:
h = 90(0) = 90(0) -
δ + 23,5(0) => Ф= 23,5(0),
а не поднимается над
горизонтом на южном полярном круге:
h = 0(0) = 90(0) +
δ - 23,5(0) => Ф = -66,5(0).(знак - соответствует южной широте).
В дни зимнего
солнцестояния Солнце в зените на широте южного тропика:
h = 90(0) = 90(0) -
δ - 23,5(0) => Ф = -23,5(0),
а не поднимается над
горизонтом на северном полярном круге:
h = 0(0) = 90(0) +
δ - 23,5(0) => Ф = 66,5(0).
Отсюда ТРОПИКИ -
широты дальше которых от экватора солнце никогда не бывает в зените, ПОЛЯРНЫЕ
КРУГИ - широты дальше которых от экватора могут быть полярные дни и ночи. На
ПОЛЮСАХ, как можно понять, вообще не бывает смены времени суток, а бывают
только полярные дни или ночи. На ЭКВАТОРЕ Солнце бывает в зените только два
дня в году (когда склонение его 0) - в дни весеннего и осеннего
равноденствия.
Широта Нижнего
Новгорода 560. Так что перед нами встаёт иная задача: определить максимальную
и минимальную высоту подъёма Солнца на данной высоте.
H = 90(0) – 56(0) +
23.5(0) = 57.5(0) (в дни летнего солнцестояния)
H = 90(0) – 56(0) -
23.5(0) = 10.5(0) (в дни зимнего солнцестояния).
|
7 билет –начало-
Состав солнечной
системы, границы солнечной системы. Характеристики
планет и их
спутников.
Главным телом
Солнечной системы является Солнце - звезда спектрального класса G2 (жёлтый
карлик). В нём сосредоточено более 99% массы всей Солнечной системы.
В составе Солнечной
системы 9 больших планет, расположенных от Солнца в следующем порядке:
Меркурий, Венера, Земля,
Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон
и несколько сот
тысяч малых планет, называемых также астероидами. Они представляют собой
глыбы неправильной формы (рис. слева), состоящие из силикатов, углерода и
металлов. Большая часть астероидов (но не все!) расположена в главном поясе
астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера (рис. справа).
Кроме этого, за
орбитой Нептуна вращаются несколько миллионов транснептуновых объектов,
составляющих пояс Койпера. По-видимому, когда-то давно в их число входил и
Плутон, но был сорван со своей орбиты полем тяготения Нептуна
Кометы, которые тоже
входят в состав Солнечной системы, вращаются вокруг Солнца по очень вытянутым
орбитам в отличие от планет, орбиты которых близки к круговым. По своему
химическому составу кометы значительно отличаются от астероидов, они состоят
изо льдов замерзших газов, а снаружи покрыты каменной пылью. Огромное
количество (сотни миллионов) кометных ядер сосредоточено на самой периферии
Солнечной системы в кометном облаке
Меркурий — четвертая по блеску планета: в максимуме
блеска она почти так же ярка, как Сириус, ярче нее бывают только Венера, Марс
и Юпитер. Для невооруженного глаза Меркурий – светлая точка, а в сильный
телескоп у него вид серпика или неполного круга. Диаметр этого шара – 4870
км.
Венера наблюдается и как «вечерняя звезда» и как
«утренняя звезда» – Hesperusи Phosphorus, так называли ее в античном мире.
После солнца и Луны Венера – самое яркое небесное светило. Так же Венера —
ближайшая к Земле планета. И вправду — радиус Венеры почти равен земному
(0,95), ее масса — 0,82 массы Земли. Венера довольно хорошо изучена людьми. Весьма
интересный факт связан с периодом вращения самой планеты вокруг своей оси —
243 земных суток (в обратном направлении) и периодом вращения мощной
венерианской атмосферы, которая совершает полный оборот вокруг планеты за… 4
дня! Это соответствует скорости ветра у поверхности Венеры в 100 м/с или 360
км/ч! Она имеет атмосферу, впервые открытую М. В. Ломоносовым в 1761 г. во
время прохождения планеты по диску солнца.
Марс. По современным данным радиус Марса почти
вдвое меньше земного (3390 км), а по массе Марс уступает Земле в десять раз.
Обращается вокруг Солнца эта планета за 687 земных суток (1,88 года).
Солнечные сутки на Марсе практически равны земным — 24 ч 37 мин, а ось
вращения планеты наклонена к плоскости орбиты на 25°(для Земли — 23°), что
позволяет сделать вывод о сходной с земной смене времен года.
Из-за разреженности
марсианской атмосферы планета не может удержать солнечное тепло, вследствие
чего летним днем температура достигает 25°С, а ночью опускается до -90°С (в
приполярных областях до -135°С). Среднегодовая температура на Марсе
составляет примерно -60°С.
|
7 билет
–продолжение-
Юпитер.
масса ее составляет
больше 300 масс Земли, а объем превышает объем нашей планеты более чем в 1000
раз. В телескоп Юпитер выглядит как золотой диск, пересеченный темными и
светлыми полосами, идущими примерно параллельно. В глаза бросаются
красноватые или коричневые оттенки цветов, в то же время можно заметить
неправильной формы облако образные пятна, нарушающие однородность полос.
Полный оборот вокруг своей оси Юпитер совершает всего за 9 часов 55
минут. Интересной особенностью Юпитера по
сравнению с уже рассмотренными планетами является его средняя плотность: она
составляет всего около 1,33 г/см3. Это позволяет сделать достаточно уверенный
вывод о химическом составе планеты: подавляющее большинство ее составляют
водород и гелий.
Сатурн.
Кольца состоят из
отдельных обломков, каждый из которых движется по своей собственной орбите
вокруг Сатурна согласно закону всемирного тяготения
Ньютона. По размерам Сатурн уступает только
Юпитеру: его радиус в 9,2 раз больше земного (он составляет почти 60 000 км),
а по массе эта планета больше Земли в 95 раз. Обращается Сатурн вокруг Солнца
на расстоянии 9,58 а.е., совершая полный оборот за 29,5 земных лет, а вокруг
своей оси он делает полный оборот всего за 10,5 часов (по другим данным — до
11 часов).
Уран и Нептун.
Эти две планеты,
похожие друг на друга как близнецы, являются гигантскими планетами,
движущимися в самых отдаленных областях солнечной системы. И на самом деле
они очень похожи: Уран немного больше (его радиус — 26 540 км, Нептуна — 24
300 км), но Нептун массивнее — его масса составляет 17,25 масс Земли, тогда
как у Урана всего 14,6. Благодаря этим незначительным различиям средние плотности
обеих планет почти равны: 1,71 г/см3для Урана и 1,72 г/см3для
Нептуна. Разглядеть какие-либо детали на поверхности Нептуна очень
трудно, а на Уране видны лишь слабо выраженные пояса, - эти планеты, конечно,
окутаны атмосферами, похожими на атмосферы Юпитера и Сатурна.
Плутон.
Орбита планеты
невероятно сильно наклонена – на 17°2¢– ни у одной известной планеты
ничего подобного не было. Наклон оси составляет 50°. Мало того, орбита
обладает необычной вытянутостью. Потому и получается, что Плутон то проходит
всего в 4400000000 км. от светила, то удаляется от него на 7400000000 км. По
самым последним данным его диаметр составляет примерно 3100 – 3200 км.
Словом, по размерам, по орбите и другим характеристикам – скорее не планета,
а … спутник. Действительно, Плутон представляет собой как бы неполноценную
планету.
|