7_Элементы астрофизики Телескопы


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Элементы астрофизики Телескопы © Гиенко Е.Г.,кафедра астрономии и гравиметрии СГГА Основные законы электромагнитного излучения Основная информация о Вселенной – СВЕТСвет распространяется в форме волны,электромагнитного (ЭМ) колебания.Волна – периодическое колебание, которое переносит энергию от источникак приемнику без переноса вещества. ЭМ колебание распространяется в пространстве со скоростью света:с = 299 793 км/с ≈ 300 тыс. км/сВолновое движение описывается спомощью длины волны l и частоты F. l Частота F – количество колебаний в секунду.1 Гц (Герц) = 1 колебание/с с = F⋅l Закон излучения Ви'на:Длина волны lmax, на которой телоизлучает наибольшее количество энергии, обратно пропорциональна еготемпературе T:lmax= k/T Формула Планка:Е = h⋅c/lE – энергия кванта, h = 6,6⋅10-34Дж⋅с – постоянная Планка ЭМ излучение, исследуемое в астрофизике Областьспектра Длины волн Прохождение сквозь атмосферу Методы исследований Приемники излучения Областьспектра Длины волн Прохождение сквозь атмосферу Методы исследований Приемники излучения Гамма-излучение <0.01нМ Сильное поглощение Внеатмосферные (космич. ракеты, ИСЗ) Счетчики фотонов, ионизационные камеры и пр. Областьспектра Длины волн Прохождение сквозь атмосферу Методы исследований Приемники излучения Гамма-излучение <0.01нМ Сильное поглощение Внеатмосферные (космич. ракеты, ИСЗ) Счетчики фотонов, ионизационные камеры и пр. Рентге-новское излучение 0.01 – 10 нМ -------//------ -------//------ -------//------ Областьспектра Длины волн Прохождение сквозь атмосферу Методы исследований Приемники излучения Гамма-излучение <0.01нМ Сильное поглощение Внеатмосферные (космич. ракеты, ИСЗ) Счетчики фотонов, ионизационные камеры и пр. Рентге-новское излучение 0.01 – 10 нМ -------//------ -------//------ -------//------ Далекий ультрафио-лет (УФ) 10 – 310нМ -------//------ -------//------ Фотоэмульсии,ФЭУ Близкий УФ 310-390нМ Слабое поглощение Частично с поверхностиЗемли -------//------ Близкий УФ 310-390нМ Слабое поглощение Частично с поверхностиЗемли -------//------ Видимый свет 390-760нМ -------//------ С поверхностиЗемли Глаз, фотоэмульсииПЗС (“Цифра”) Близкий УФ 310-390нМ Слабое поглощение Частично с поверхностиЗемли -------//------ Видимый свет 390-760нМ -------//------ С поверхностиЗемли Глаз, фотоэмульсииПЗС (“Цифра”) Инфра-красное (ИК) 0,76 – 1 мм Поглощение Н2О, СО2 и др. Частично с поверхностиЗемли,аэростаты Болометры,термопары, фотокатоды Близкий УФ 310-390нМ Слабое поглощение Частично с поверхностиЗемли -------//------ Видимый свет 390-760нМ -------//------ С поверхностиЗемли Глаз, фотоэмульсииПЗС (“Цифра”) Инфра-красное (ИК) 0,76 – 1 мм Поглощение Н2О, СО2 и др. Частично с поверхностиЗемли,аэростаты Болометры,термопары, фотокатоды Радио-волны 1мм – 1 км Пропускается излучение с длиной волны 1 мм, 4,5мм, 8мм и от 1 см до 20 м С поверхности Земли Радио-телескопы С поверхности Земли можно наблюдать:видимый свет;инфракрасное излучение;радиоизлучение. Оптические телескопы Наблюдение объектов в видимом диапазоне.1610 г, Галилей: описание первыхтелескопических наблюдений.2 основные конструкции телескопа: Рефрактор(преломляющий)Объектив - линза Рефлектор(отражающий)Объектив - зеркало Зеленчукская обсерватория РАН(Северный Кавказ)БТА – Большой телескоп азимутальныйD = 6 метров Основные части телескопа:1. Объектив – система линз или зеркало. Собирает свет от небесных объектов и строит их изображение.2. Приемники излучения.Окуляр – увеличительное стекло, с помощьюкоторого рассматривается изображение,построенное объективом.Вместо окуляра могут быть: фотопластинка, ПЗС (прибор с зарядовой связью), спектрограф и др. 3. Монтировка телескопа.Установка телескопа, при которой он может вращатьсявокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Характеристики телескопов:1.Светосила объектива – характеризуетколичество света, собранное объективом. Пропорциональна площади объектива2. Разрешающая сила – способность телескопасоздавать детальные изображения. Минимальный угол, под которым 2 объекта не сливаются в один. S = 116”/D, D – диаметр объектива.3. Увеличение – отношение размера объекта, видимого в телескоп, к размеру, видимому невооруженным глазом. К = F/f, F,f – фокусные расстояния объектива и окуляра. Виды ЭМ излучения, доступные для наблюдения с поверхности Земли:Основные части телескопа:Что является объективом рефрактора? Рефлектора?Какая характеристика телескопа важна при: - наблюдении планет, - далеких звезд; - галактикРазрешающие силы двух телескопов 30” и 15”. Какой телескоп лучше?Во сколько раз ярче выглядит объект в 10-сантиметровый телескоп, чем при наблюдении невооруженным глазом (диаметр хрусталика 5 мм)?Почему большие профессиональные телескопы – рефлекторы, а не рефракторы? Современный телескоп должен иметь: 1. Большую поверхность собирающей оптики: увеличение диаметра объектива, синхронные измерения несколькими телескопами (интерферометрия);2. Высокую эффективность приемников излучения:применение ПЗС-матриц (эффективность приближается к 100%);3. Минимальные помехи при наблюденияхрасположение в горах,применение адаптивной оптики. Мауна-Кеа (потухший вулкан, H=4200м), Гавайские о-ва Субару (1999), (Япония), D = 8.3м –самое большое монолитное оптическое зеркало Кек-1(1992), Кек-2 (1997) (США) D = 10 м Джемини Северный 1998 (США, Англия, Канада)D=8 м Телескоп Кек-1, Кек-2, D=10 м, г.Мауна-Кеа, Гавайские о-ва Высота помещений – 8 этажный дом.Система 2-х телескопов: разрешающая сила, соответствующая силе одного телескопа с диаметром зеркала 90 метров. Европейская южная обсерватория (ESO)www.eso.org15 стран: Обсерватория Ла-Силла, Чили Европейская Южная обсерватория (ESO), Паранал (Чили), H=2640м, 1998-2001 гг Эксперимент с адаптивной оптикой Телескопы VLT (Very Large Telescope) Четыре 8,2 метровых телескопа и несколько 1,8 метровых (присоединены к VLT в 2002 г) Северный Близнец – г.Мауна-Кеа на Гавайях YouTube:ESOCast 34. Как прекратить мерцание звезд Фильм (8 мин.) про телескопы с адаптивной оптикой. Добавлено 04.10.2011 Проект ESO “Экстремально большой телескоп”D=40 м, ввод в действие – 2018г. Источники радиоволн: Звезды, Солнце, некоторые планеты, пульсары, галактики, квазары и т.д.Радиотелескоп:Чаша - собирает радиоволны,Антенна – принимаетрадиоволны усилительэлектронное изображение Радиотелескопы 1931 г, Карл Янский (амер. инженер): открытие радиоволн, идущих от Млечного Пути Большая антенная система VLA , 1980 г(Нью-Мексико, США) Достоинства радиотелескопов:1. Обнаруживают радиоисточники – объекты, которые излучают в основном в радиодиапазоне.2. Выявляют источники, расположенные за облаками межзвездной пыли, недоступные для оптических телескопов3. Работают при облачной погоде и в дневное время. Радиотелескоп РАТАН-600 Россия, Северный Кавказ Радиогелиограф (изучение Солнца в радиодиапазоне)Бадары, Иркутская обл. Радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико),расположенный в кратере вулкана Проект большой антенной решетки: Гигантский радиотелескоп Большая миллиметровая матрица “Атакама”:54 антенны диаметром 12 метров, работающие в мм-диапазоне волн.Совокупное разрешение, эквивалентное возможностям одной антенны диаметром в 14 км.Создание – к 2013г.Установка – к 2020г на площади 1км2 Всеволновая астрономия: наблюдения во всех диапазонах ЭМ волн Космический телескоп им.ХабблаHST – HUBBLE SPASE TELESCOPE Высота 500-600 кмРазмер – 4-х этажный домРефлектор, диаметрглавного зеркала 2,4 мДиапазон:Далекий УФ(0,115 мкм)-Ближнее ИК (1,1 мкм) Преемник космического телескопа им. Хаббла Космический телескоп “Джеймс Уэбб”, разработанный совместно с NASA, ЕSA и Канадским косм. Агентством. Должен будет введен в строй в 2013 г. Сверхчувствительное к инфракрасному излучению зеркало диаметром 6 м для наблюдения за самыми удаленными объектами. Космический телескоп “Джеймс Уэбб” им. Джеймса Уэбба, (1906–1992)(NASA, ЕSA и Канадское косм. Агентство) Ожидаемый запуск - 2014 год. Сверхчувствительное к инфракрасному излучению зеркало диаметром 6 м для наблюдения за самыми удаленными объектами. Космический телескоп “Кеплер” (NASA).Задача – поиск похожих на Землю планет, орбиты которых находятся в обитаемых зонах около других звезд. Запуск телескопа “Кеплер” 06.03.09 с мыса Канаверал, Флорида Принцип поиска планет у других звезд с помощью телескопа “Кеплер” Результаты работы телескопа “Кеплер” Первые пять планет, открытые в первую неделю 2010 года К 1 сентября 2010 г. “Кеплер” обнаружил около 700 экзопланет Два газовых гиганта, вращающиеся вокруг звезды Kepler-9.Масса их лишь немногим уступает массе Сатурна В программу наблюдений телескопа Кеплер включено около 100 000 звезд;Инструмент телескопа – фотометр с 0.95-метровой апертурой (при этом первичное зеркало телескопа имеет диаметр 1.4 метра) и с очень большим полем зрения – 105 квадратных градусов. Большое поле зрения необходимо, чтобы можно было одновременно наблюдать много звезд. Диаметр телескопа должен быть достаточно большим, чтобы уменьшить фоновый шум, чтобы можно измерить небольшие изменения в яркости при транзите планеты земного типа. В фокальной плоскости телескопа расположена мозаика, состоящая из 42 CCD-приемников общей площадью в 95 мегапикселей. Для сравнения, самая большая астрономическая матрица, используемая на Земле, содержит 10 мегапикселей. Полоса пропускания приемника составляет 430-890 нм. Предполагается, что будут наблюдаться звезды с 9-й по 16-ю звездную величину. Миссия рассчитана на 3,5 года, но может быть продлена до 6 лет, если для этого возникнет необходимость. Например, если будут получены данные о возможном существовании планет с большими орбитальными периодами. Или из-за большой переменности звезд на коротком интервале окажется сложно выделить сигнал, который подтвердит существование планеты. Инфракрасная астрономия Изучение объектов в тепловом диапазоне.В основе инфракрасных телескопов – рефлекторыс приемниками теплового излучения в главномфокусе. Достоинства инфракрасных телескопов:Обнаружение источников ИК излучения. Планеты, протозвезды, межзвездные облака пыли игаза, далекие галактики.2. ИК лучи лучше, чем видимый свет, проходятчерез межзвездные облака.3. ИК-телескопы могут работать в дневное и ночное время.ИК-астрономические спутники: IRAS, COBE,ISO Космический телескоп Гершель (ESA) Зеркало телескопа Гершель диаметром 3.5 метра, изготовленное из карбида кремния. Зеркальная поверхность имеет отклонения от идеальной не более, чем один микрон. (Изображение: ESA) Крупнейший инфракрасный телескопВыведен на орбиту 14 мая 2009 года.Цель: изучение Вселенной в широком диапазоне волн инфракрасного и субмиллиметрового диапазонов.В настоящее время – верификация телескопа.Вход в штатный режим – в конце ноября. Доставка Обсерватории Гершель на самолете АНТ-124 из Европы на космодром Куру во Французской Гвиане. (Изображение: ESA) Одно из первых изображений, полученное телескопом Гершель Астрофизика высоких энергий: наблюдения в гамма-, рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне С орбитальных станций за пределами земнойатмосферы.Источники излучения:горячие звездные атмосферы,остатки сверхновых звезд,квазары,черные дыры и т.д.С наступлением космической эры Астрономия стала всеволновой!

Приложенные файлы

  • ppt 8142032
    Размер файла: 8 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий