Рубрика: Тезаурус        54         Один комментарий

Астрофизика

Астрофизика

— раздел астрономии, изучающий физическое состояние и химический состав небесных тел и их систем, межзвездной и межгалактической сред, а также происходящие в них процессы.

Основные разделы астрофизики: планет и их спутников, Солнца, звездных атмосфер, межзвездной среды, теория внутреннего строения звезд и их эволюции. Проблемы строения сверхплотных объектов и связанных с ними процессов (захват вещества из окружающей среды, аккреционные диски и другие) и задачи космологии рассматривает релятивистская астрофизика.

В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, связанный с произвольным изменением условий протекания явления, астрофизика основывается обычно на наблюдениях, когда исследователь не имеет возможности влиять на ход физического процесса. Однако при изучении того или иного явления обычно представляется возможность наблюдать его на многих небесных объектах при различных условиях, так что в конечном счёте оказывается в не менее благоприятном положении, чем экспериментальная физика.

Во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах, намного отличаются от доступных современным физическим лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокие температуры и тому подобное). Благодаря этому астрофизические исследования нередко приводят к открытию новых физических закономерностей.

Историческая справка

Уже во 2 веке до нашей эры звёзды, видимые невооруженным глазом, были в зависимости от их блеска разделены на 6 классов (звёздные величины). По существу это разделение, позже уточнённое и распространённое на более слабые звёзды и на невизуальные способы приёма излучений, легло в основу современной астрофотометрии. Ещё до изобретения телескопа были описаны солнечные протуберанцы в русских летописях (12 век), открыты новые и сверхновые звёзды в Галактике (в частности, тщательные наблюдения Сверхновой 1572 в Кассиопее были произведены датчанином Тихо Браге и пражским астрономом Т. Гайеком), яркие кометы.

Изобретение телескопа позволило получить ценные сведения о Солнце, Луне и планетах. Обнаружение фаз Венеры Галилео-Галилеем и атмосферы Венеры Михаилом Васильевичем Ломоносовым имело огромное значение для понимания природы планет. Детальные исследования тёмных линий в спектре Солнца немецким учёным И. Фраунгофером (1814) явились первым шагом в получении массовой спектральной информации о небесных телах. Её ценность была признана после работ Густава Роберта Кирхгофа и Роберта Вильгельма Бунзена (Германия) по спектральному анализу (1859-62).

С начала 90-х годов 19 века большинство крупнейших телескопов мира было снабжено щелевыми спектрографами для изучения спектров звёзд с высокой дисперсией, и фотографирование спектров звёзд и других небесных светил составило основную часть программы наблюдений с помощью этих инструментов. Этому посвятили свои работы пионеры современной астрофизики: русский астроном А. А. Белопольский, Г. Фогель (Германия), У. Кэмпбелл и Э. Пикеринг (США) и др. В результате их исследований были определены лучевые скорости многих звёзд, открыты спектрально-двойные звёзды, найдено изменение лучевых скоростей цефеид, заложены основы спектральной классификации звёзд.

Быстрое развитие лабораторной спектроскопии и теории спектров атомов и ионов на основе квантовой механики привело в 1-й половине 20 века к возможности интерпретации звёздных спектров и к развитию на этой основе физики звёзд и в первую очередь — физики звёздных атмосфер. Основы теории ионизации в звёздных атмосферах заложил в 1-й четверти 20 века индийский физик М. Саха.

Появление в 1-й четверти 20 века теоретической астрофизики, основателями которой считаются немецкий астроном К. Шварцшильд и английский астроном А. Эддингтон, и сосредоточение её главных усилий на физике звёздных атмосфер и строении звёзд усилили интерес к изучению звёздных спектров. Этот процесс продолжался до середины века, когда наряду со спектральными исследованиями важную роль в астрономических исследованиях стали играть методы, развиваемые в радиоастрономии, внегалактической астрономии, а также внеатмосферной астрономии.

С начала 2-й четверти 20 века в результате отождествления запрещенных линий в спектрах газовых туманностей и расширения исследований межзвёздного поглощения, впервые изученного русским астрономом В. Я. Струве (1847 год), начала быстро развиваться физика межзвёздного вещества, а методы радиоастрономии открыли для этой области астрофизики неограниченные возможности (наблюдения радиоизлучения нейтрального водорода с длиной волны 21 см и другие).

Уже в 20-х годах 20 века, благодаря работам американского астронома Эдвида Хаббла, была окончательно доказана внегалактическая природа спиральных туманностей. Эти небесные объекты, галактики, представляющие собой гигантские конгломераты звёзд и межзвёздного вещества, изучают как оптическими, так и радиоастрономическими методами; оба метода дают одинаково важную и взаимно дополняющую информацию, хотя последний и уступает первому в отношении количества информации.

С конца 40-х годов 20 века для фотографирования неба стали применять крупные рефлекторы, обладающие большим полем зрения (телескопы Шмидта и Максутова), благодаря чему появилась возможность массового изучения галактик и их скоплений. Исследования, выполненные на Маунт-Паломарской обсерватории в США (В. Бааде, Цвикки, Сандидж), на Бюраканской астрофизической обсерватории АН Армянской ССР (В. А. Амбарцумян, Б. Е. Маркарян и другие) и в Астрономическом институте им. П. К. Штернберга в Москве (Б. А. Воронцов-Вельяминов), а также наблюдения на радиоастрономических обсерваториях в Кембридже (Великобритания) и в Парксе (Австралия) вскрыли огромное разнообразие форм галактик и проходящих в них физических процессов.

Открытие во 2-й половине 50-х годов грандиозных взрывных процессов, являющихся проявлением активности ядер галактик, поставило перед теоретической астрофизикой задачу их объяснения. В 1-й половине 60-х годов были открыты квазизвёздные радиоисточники (квазары). Изучение квазаров и ядер галактик показало, что и те и другие по своей природе в корне отличаются от звёзд, планет и межзвёздной пыли или газа. Новые явления, наблюдаемые в них, настолько своеобразны, что к ним не всегда применимы сложившиеся физические представления. Благодаря этим и ряду других открытий астрофизика переживает революцию, по своему значению сравнимую с революцией в астрономии времён Коперника — Галилея — КеплераНьютона и с тем переворотом, который пережила физика в 1-й трети 20 века.

Развитие внеатмосферной астрономии значительно обогатило методы планетной астрономии, фотографирование обратной стороны Луны (1959 год, СССР), первый запуск научной аппаратуры на Луну и получение снимков лунных пейзажей (1966 год, СССР), снимки Марса с близкого расстояния (1965 год, США), достижение советским космическим зондом нижних слоев атмосферы Венеры (1967 год, СССР), высадка космонавтов на Луну и начало прямых исследований лунного грунта (1969, США) — таковы первые выдающиеся результаты в этой области астрономии.

Большая советская энциклопедия

Обсуждение: Один комментарий
  1. Ирина:

    Гравитационное линзирование

    Одним из интереснейших космических эффектов является гравитационное линзирование. Известный английский физик Артур Эддингтон в 1919 году отправился в экспедицию к западному побережью Африки на остров Принсипи. Он хотел проверить удивительную гипотезу Альберта Эйнштейна, предполагавшего, что массивные тела искривляют пространство вокруг себя.
    Солнечное затмение, произошедшее на острове Принсипи в мае 1919 года, позволило физику сфотографировать расположенные недалеко от Солнца звезды, и рассчитать их местоположение. Полученные координаты, согласно теории Эйнштейна, должны были отличаться от реального положения звезд в космическом пространстве. Спустя год, после тщательных расчетов Эддингтон подтвердил гипотезу своего коллеги. Положение небесных тел отличалось, настолько, насколько предполагал Эйнштейн. В 1936 году Альберт Эйнштейн заявил, что световые лучи, исходящие от объекта, проходят по искривлённой дуге, вблизи от массивного тела, расположенного перед ним, формируя искаженное и усиленное изображение источника. Массивное тело сработало как самая обыкновенная линза. Этот эффект был назван «гравитационное линзирование».
    В зависимости от взаимного расположения источника света, массивного тела (линзы) и наблюдателя, а также от формы гравитационной потенциальной ямы, создаваемой линзирующим объектом можно увидеть всевозможные искаженные изображения. Если человек, источник света и массивное тело (линза) будут расположены на одной прямой, то источник света будет виден как кольцо вокруг массивного объекта. При отклонении расположения объектов от прямой можно увидеть дугу.
    Обычно мы имеем дело с двумя телами: источником (фоновым объектом) и массивным телом (гравитационной линзой). Но может быть и несколько источников, и много линз (например, линзирование на двойной звезде или звезде с планетой). В таком случае наблюдатель сможет видеть искривлённые размноженные изображения одного и того же объекта. Их количество и форма зависит от взаимного расположения источника света (объекта), линзы и наблюдателя.
    Впервые наблюдать эффект «гравитационного линзирования», астрономам удалось в 1979 году. С тех пор было открыто множество интересных систем и случаев линзирования. Есть красивейшие «кресты Эйнштейна» (Einstein’s Cross), есть линзирование на скоплениях галактик.
    Космическая подкова — источником излучения в данном случае, является гигантская эллиптическая галактика, находящаяся на расстоянии 10,9 миллиарда световых лет от Земли. Гравитационная линза расположена в 4,6 миллиарда световых лет, снято телескопом «Хаббл».
    Крест Эйнштейна — квазар QSO 2237+0305, его изображение учетверяется. Свет линзируется галактикой ZW 2237+030.
    Гравитационное линзирование позволяет делать не только лишь красивые фотографии далеких галактик. Это один из немногих, а иногда и единственный способ измерения массы галактик, расположенных в миллиардах световых лет от нашей планеты. Имея линзированное изображение, астрономы могут попытаться определить форму и массу самой линзы. Также при наблюдениях микролинзирования открываются экзопланеты с массой порядка земной, которые другими методами пока не обнаружены.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *