Дисциплины

Сообщения.

Астрономия

Астроно́мия (др.-греч. ἀστρονομία, от ἄστρον — звезда и νόμος — закон) — наука о движении, строении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом.^[1] В частности, астрономия изучает Солнце, планеты Солнечной системы и их спутники, астероиды, кометы, метеориты, межпланетное вещество, звёзды и внесолнечные планеты (экзопланеты), туманности, межзвёздное вещество, галактики и их скопления, пульсары, квазары, чёрные дыры и многое другое.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии.

Структура астрономии как научной дисциплины

Лунная астрономия: большой кратер на изображении — Дедал, сфотографированный экипажем Аполлона-11 во время обращения вокруг Луны в 1969. Кратер расположен рядом с центром невидимой стороны Луны, его диаметр около 93 км.

Внегалактическая астрономия: гравитационное линзирование. Это изображение показывает несколько голубых петлеобразных объектов, которые являются многократными изображениями одной галактики, размноженными из-за эффекта гравитационной линзы от скопления жёлтых галактик возле центра фотографии. Линза создана гравитационным полем скопления, которое искривляет световые лучи, что ведёт к увеличению и искажению изображения более далёкого объекта.

Современная астрономия подразделяется на ряд отдельных разделов, которые тесно связаны между собой, и такое разделение астрономии в известном смысле условно. Главнейшими разделами астрономии являются:

Астрометрия — изучает видимые положения и движения светил. На этапе исторического развития науки роль астрометрии долгое время состояла также в высокоточном определении географических координат и времени с помощью изучения движения небесных светил (в данный момент для того и другого существуют новейшие способы). Современная астрометрия состоит из:
- фундаментальной астрометрии, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звёздных положений и определение числовых значений астрономических параметров, — величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил;
- радиоастрономии
- сферической астрономии, разрабатывающей математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил со временем;
Теоретическая астрономия даёт методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям и методы вычисления эфемерид (видимых положений) небесных тел по известным элементам их орбит (обратная задача).
Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем.

Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.

Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на: а) практическую (наблюдательную) астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы; б) теоретическую астрофизику, в которой, на основании законов физики, даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям.

Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.

Звёздная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи с учётом их физических особенностей.

В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).

Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.
Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).

Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.

Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли.

Звёздная астрономия

Планетарная туманность Муравья — Mz3. Выброс газа из умирающей центральной звезды показывает симметричную модель, в отличие от хаотических образов обычных взрывов.

Основная статья: Звезда

Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрофизика звезд развивалась на основе наблюдений и теоретического понимания, а сейчас и с помощью компьютерного моделирования.

Формирование звезд происходит в областях плотной пыли и газа, известных как гигантские молекулярные облака. Если происходит дестабилизация, то фрагменты облака могут сжаться под воздействием гравитации и сформировать протозвезду. Достаточно плотные и горячие области вызовут термоядерные реакции, таким образом начнется главная последовательность звезды.^[2]

Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий, создаются внутри ядра звезды.

Задачи астрономии

Радиотелескопы среди множества различных инструментов, используемых астрономами.

Основными задачами астрономии являются:

Изучение и объяснение видимых движений небесных тел, нахождение закономерностей и причин этих движений.
Изучение строения небесных тел, их физических и химических свойств, построение моделей их внутреннего строения.
Решение проблем происхождения и развития небесных тел и их систем.
Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой части Вселенной — Метагалактики.

Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.

Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.

Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.

История астрономии

Основная статья: История астрономии

Ещё в глубокой древности люди интересовались движением светил по небосводу, хотя астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.

воскресенье, 26 сентября 2010 г.

Дисциплины

Планетарная астрономия

Здесь есть две отрасли: теоретическая и наблюдательная. Наблюдательные исследования в первую очередь связаны с изучением малых тел Солнечной системы с помощью оптических и радиотелесков. Они позволяют выяснить такие характеристики как форма тела, вращение, состав и рельеф поверхности и т. п.
Теоретические исследования связаны с динамикой: использование законов небесной механики применительно к телам Солнечной системы и внесолнечным планетным системам.

Планетарная геология

Основная статья: Планетарная геология

См. также: Геология планет земной группы.

Больше всего данных планетарная геология имеет о телах, которые располагаются в непосредственной близости от земли: Луна и две соседние с Землёй планеты Венера и Марс. Луна стала первым объектом для исследований. Её изучали теми же методами, которые были разработаны ранее для изучения Земли.

Геоморфология

Основная статья: Геоморфология

Геоморфология исследует особенности строения поверхности планет и реконструирует историю их формирования, делает заключения о физических процессах, которые действовали на данную поверхность. Планетарная геоморфология включает в себя изучение нескольких типов поверхностей:

Структуры, возникающие под действием давления (многоканальные бассейны, кратеры)
Вулканические и тектонические структуры (Лавовые потоки, трещины, :en:борозды на поверхности Луны)
:en:Космическое выветривание — эрозионные процессы в условиях открытого космоса (непрерывная бомбардировка микрометеоритов, воздействие частиц высоких энергий, :en:ударное садоводство). Например, тонкая пыль (реголит), покрывающая поверхность Луны является результатом действия микрометеоритов.
Структуры, возникающие под действием жидкости, которой могут являться как вода, так и замерзшие углеводороды, в зависимости от расстояния от Солнца и температуры на поверхности тела.

Геологическая история поверхности может расшифрована за счёт сопоставления пород, залегающих на разной глубине. Так как согласно принципу суперпозиции (en:Law of superposition) породы в разрезе следуют в порядке их образования, в верхних слоях залегают самые молодые, а нижних самые древнее. Этот закон был открыт Нильсом Стенсеном и впервые применён им при изучении пластов Земли. Так, например, на стратиграфические исследования, выполненные астронавтами в программе Апполон и снимки КА Лунар орбитер были затем использованы при создании стратиграфической колонки (en:Stratigraphic column) и геологической карты Луны.

Космохимия, геохимия и петрология

Основные статьи: Космохия, Геохимия, Петрология

Одна из основных проблем при создании гипотез о формировании и эволюции объектов Солнечной системы является отсутствие образцов, которые могли бы быть проанализированы в крупных лабораториях, со всеми необходимыми инструментами, на основании всех доступных знаний земной геологии, которые могли бы быть здесь применены. К счастью в распоряжении учёных имеют образцы доставленные с Луны астронавтами Аполлона и советскими луноходами, а также образцы астероидов и Марса, в виде метеоритов, выбитых когда-то из их поверхности. Некоторые из них были сильно изменены в результате окислительных процессов в атмосфере Земли и инфильтрационного действия биосферы, однако некоторые метеориты, например, те что были найдены в последние десятилетия в Антарктиде почти что не подверглись серьёзным изменениям.
Различные типы метеоритов, прилетевшие из пояса астероидов охватывают практически все части структуры астероидов, есть даже такие, которые образовались из ядра и мантии разрушенных астероидов (Палласит). Сочетание геохимии и наблюдательной астрономии также дают возможность проследить из каких именно астероидов был выбит данный метеорит.
Известно довольно мало марсианских метеоритов, которые могли бы предоставить сведения о составе марсианской коры, к тому же неизбежный недостаток информации о местах их образования на поверхности Марса дополнительно усложняет задачу построения теории эволюции марсианской литосферы. Всего до 2008 года было выявлено около 50 метеоритов с Марса.
За время программы Аполлон астронавтами было привезено на Землю 174 кг лунного грунта, плюс ещё несколько сотен граммов было доставлено советскими луноходами. Эти образцы позволили составить самый полный отчёт о составе другого космического тела Солнечной системы. Всего до 2008 года было выявлено около 100 лунных метеоритов.

Геофизика

Основные статьи: Геофизика, Физика космоса

Космические зонды позволяют собирать информацию не только в области видимого света, но и в других областях электромагнитного спектра. Планеты можно охарактеризовать различными силовыми полями, такими как гравитационное и магнитное поле. Изучением этих полей занимается геофизика. Изменение ускорения КА, пролетающих рядом с планетой, позволяет гравитационные аномалии над различными областями планеты и, как следствие, сделать определённые выводы о составе и характеристиках пород в этих областях.

Радиальные гравитационные аномалии на поверхности Луны

Подобные измерения проводились в 1970-х годах посредством лунных орбитальных аппаратов над лунными морями, которые позволили выявить концентрацию массы в районе Моря дождей, Моря Ясности и Моря Кризисов.
Если магнитное поле планеты достаточно велико, то его взаимодействие с солнечным ветром образует магнитосферу вокруг планеты. Исследования космическими зондами магнитного поля Земли показали, что оно простирается в сторону Солнца на огромное расстояние в 10 радиусов Земли. Солнечный ветер — это поток высокоэнергичных заряженных частиц (в основном протоны и электроны), истекающих с солнечной короны, благодаря магнитному полю они обтекают Землю и движутся дальше вдоль магнитного хвоста Земли, который может простираться дальше в космос на сотни радиусов планеты в направлении перпендикулярном к Солнцу. В магнитосфере существуют области (радиационные пояса), в которой накапливаются и удерживаются проникшие в неё заряженные частицы.

Атмосферные науки

Основные статьи: Атмосферные науки, Глобальная климатическая модель

Полосы облачности хорошо видны на Юпитере

Атмосфера является важной переходной зоной между твёрдой поверхностью и внешними радиационными поясами. Не все планеты имеют атмосферу: её существование зависит от массы планеты и расстояния от Солнца. Кроме четырёх газовых гигантов, почти все планеты земной группы имеют атмосферу (Венера, Земля, Марс). Атмосферы также обнаружены у двух спутников Титана и Тритона. Кроме того очень разреженной атмосферой обладает Меркурий.
Скорость вращения планеты вокруг своей оси заметно влияет на потоки и течения в атмосфере. Особенно хорошо это видно на примере Юпитера и Сатурна, в атмосферах которых формируются системы полос и вихрей. Тоже самое можно увидеть и на примере планет земной группы, в частности на Венере

,,Звездочёт" - астрономический сайт.

Сообщения.