Содержание
Астрофизика :: Татарская энциклопедия TATARICA
Содержание
Возникновение и развитие
Развитие в Казани
Литература
Включает разработку методов получения информации о физических процессах во Вселенной, сбор этой информации путем астрономических наблюдений, ее научную обработку и теоретическое обобщение.
Совокупность методов наблюдательной астрофизики называют практической астрофизикой.
В зависимости от объектов наблюдения выделяют физику Солнца, физику планет, физику звезд и т. д. Обобщением и объяснением фактических данных на основе законов и методов теоретической физики занимается теоретическая астрофизика.
Возникновение и развитие
Первым астрофизическим исследованием можно считать работу древнегреческого астронома Гиппарха (около 180–125 годы до нашей эры), который все звезды, в зависимости от их блеска, разделил на 6 классов.
Но зарождение астрофизики следует отнести к началу XVII века, когда в астрономических наблюдениях стали использоваться телескопы. Итальянский астроном Г.Галилей изучил поверхности Луны и Солнца, открыл явление фаз у Венеры, а в XVIII веке М.В.Ломоносов– существование атмосферы у Венеры.
Зарождение современной астрофизики связано с применением спектральных приборов для получения спектров Солнца и звезд. Открытие английским ученым У.Х.Волластоном темных линий в спектре Солнца (1802) и немецким физиком Г.Р.Кирхгофом и химиком Р.В.Бунзеном законов спектрального анализа (1859–1862) позволило понять природу звезд.
С начала 90-х годов XIX века большинство телескопов стали снабжать спектрографами для изучения спектров звезд. Одним из основателей современной астрофизики считают русского астронома А.А.Белопольского.
Появление квантовой механики и разработка теории ионизации в звездных атмосферах в первой половине XX века привели к возможности интерпретации звездных спектров и развитию физики звезд и звездных атмосфер.
Спектральный анализ излучения небесных объектов позволил определить их плотность, температуру, химический состав, скорость внутренних движений, наличие магнитных полей.
Следующий этап в развитии астрофизики связан с расширением спектрального диапазона наблюдений. В середине XX века появилась радиоастрономия, с начала 1970-х годов наблюдения со спутников позволили получать спектры в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазоне. Были открыты объекты (квазары, ядра галактик, пульсары и др.), природа которых отличается от звезд, планет, межзвездного вещества. Родилась новая астрофизика, которая, помимо гравитационных сил и процессов равновесного излучения, учитывает важную роль электромагнитных, ядерных и слабых взаимодействий, использует практически все известные механизмы излучения электромагнитных волн и элементарных частиц, релятивистскую динамику и релятивистскую теорию тяготения, т. е. весь арсенал имеющихся физических знаний, включая физические теории поведения вещества в экстремальных состояниях.
Современная астрофизика включает разделы: высоких энергий, ядерную и нейтринную, релятивистскую и квантовую релятивистскую астрофизику.
Развитие в Казани
В Казанском университете астрофизические исследования ведутся с конца XIX века. Первые наблюдения переменных звезд были выполнены астрономом П.Богоявленским в 1893 году, систематические наблюдения начались в 1920-е годы (А.Д.Дубяго, Д.Я.Мартынов, В.А.Крат). Благодаря этим работам в 1930–1940-е годы Казань становится ведущим центром в СССР по изучению тесных двойных систем, и это направление стало традиционным для казанской астрономической школы.
М.И.Лавров разработал (1976) методику для определения масс и размеров звезд в двойных системах. Началось изучение этих систем на основе спектральных наблюдений, которые выполняются на 6-метровом телескопе Специальной астрономической обсерватории Российской Академии наук.
В конце 1940-х годов. Ш.Т.Хабибуллин положил начало звездно-астрономическому направлению исследований.
Он предложил метод изучения темных туманностей и метод анализа звездных подсчетов в 2 лучах (1949), исследовал распределение звездных плотностей в Галактике.
В начале 1970-х годов сложилось новое астрофизическое направление – изучение физических параметров звезд путем численного моделирования их спектров. Впервые в СССР в 1972 году Н.А.Сахибуллин реализовал новый подход при анализе звездных спектров, основанном на отказе от гипотезы локального термодинамического равновесия. Научное направление по изучению физики звездных атмосфер, возглавляемое им, признано в России и за рубежом.
В Казанском университете впервые при отказе от локального термодинамического равновесия выполнен анализ спектральных линий ряда ионов (CIII, CIV, NIV, SrII, EuII и др.). Проводятся исследования содержаний химических элементов, важных для изучения химической эволюции Галактики и эволюции звезд. Изучаются физические процессы в системах с аккреционными дисками путем численного моделирования переноса излучения.
В 1998 году завершено строительство нового 1,5-метрового телескопа Казанского университета (установлен в Турции) для спектральных наблюдений высокого разрешения.
Литература
Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М., 1988.
Сахибуллин Н.А. Методы моделирования в астрофизике. Ч.1. Звездные атмосферы. Казань, 1997.
Колчинский И.Г., КорсуньА.А., Родригес М.Г. Астрономы: Биографический справочник. Киев, 1986.
Физика космоса: Маленькая энциклопедия. М., 1986.
Автор – Л.И.Машонкина
АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА | это… Что такое АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА?
ТолкованиеПеревод
- АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА
- науки, изучающие движение и природу Солнца, Луны, планет, звезд, галактик и других небесных тел. Астрономия всесторонне изучает небесные объекты, включая их положение, движение и общие характеристики.
Астрофизика, в значении, которое придавали этому термину при его появлении в начале 20 в., исследует природу и эволюцию космических тел на основе современной атомной физики. Связанная с ними космология изучает Вселенную как целое и исследует ее крупномасштабную структуру. Астрономия — одна из старейших наук. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходами и заходами Солнца, Луны и некоторых звезд. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания сезонных моментов восхода и захода ярчайших светил и методы счета времени и ведения календаря. Теории, которые на основе развитой арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными глазомерными приборами служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения. Почти во всех этих теориях Земля располагалась в центре Вселенной, а вокруг нее обращались Луна, Солнце, планеты и звездная сфера. Но в 16-17 вв. в просвещенных странах Европы утвердилась новая концепция, согласно которой в центре Вселенной расположено Солнце, а Земля и другие планеты движутся вокруг него. Благодаря изобретенному в те же годы телескопу астрономы узнали, что звезды — это такие же солнца, но удаленные на гигантские расстояния. Появление в 18-19 вв. крупных телескопов и выполнение систематических наблюдательных программ привели к открытию того, что Солнце входит в огромную дискообразную систему из многих миллиардов звезд. В начале 20 в. астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобный ей галактик и что все они разлетаются друг от друга как будто бы от сильного толчка в далеком прошлом. Развитая в те же годы квантовая физика позволила астрономам начать исследование ядерных процессов как источника энергии Солнца и звезд, что привело к разгадке их жизненного цикла. Во второй половине 20 в. новые средства наблюдения — радиотелескопы и космические обсерватории — обнаружили множество необычных типов звезд и галактик, совершенно не похожих на наше Солнце и нашу Галактику. К началу третьего тысячелетия у астрономов появляется все больше уверенности, что они верно понимают основные этапы эволюции Вселенной от самых первых событий, происходивших более чем 10 млрд. лет назад. У астрономов и других ученых, изучающих планеты, утвердилось понимание основных этапов формирования и эволюции нашей планетной системы из газо-пылевой туманности, оставшейся после формирования Солнца. Астрономия всегда была наблюдательной наукой. Даже до начала 17 в., несмотря на ограниченные возможности невооруженного глаза и простоту измерительных приборов, астрономы составили каталоги сотен звезд и проследили видимые пути Солнца, Луны и пяти известных тогда планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) с точностью, достигающей одной угловой минуты, т.е. одной тридцатой доли видимого диаметра Луны. Изобретение телескопа привело к стремительному прогрессу в наблюдениях и измерениях. Астрономы все более детально изучали поверхности Солнца, Луны и планет, обнаружили сотни астероидов, изучили движение комет, занесли в каталоги тысячи новых звезд, открыли звездные скопления, слабые туманности и другие галактики. Астрофизика, хотя она и опирается на экспериментальную физику, — в основном тоже наблюдательная наука. Астрономы могут лишь наблюдать и измерять космические объекты, свет от которых доходит до их приборов, используя затем для интерпретации теоретическую физику, химию и другие науки. Эта статья начинается с краткого обзора астрономической Вселенной: от нашей планеты и ее окрестностей к нашей звезде — Солнцу, затем к нашей Галактике — Млечному Пути и далее к границам изученной Вселенной. Затем в исторической последовательности будет подробно рассказано о научных приборах и методах, о полученных с их помощью астрономических и астрофизических фактах, о персональной работе некоторых астрономов. Астрономические инструменты создавались в связи с текущими историческими потребностями, но, появившись, открывали новые перспективы и области исследования. АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
АРХЕОАСТРОНОМИЯ
АСТРОНОМЫ
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ
ЛИТЕРАТУРА
Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки истории астрономии в России. М., 1956 Струве О., Зебергс В. Астрономия XX века. М., 1968 Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. М., 1977 Бакулин П.И. и др. Курс общей астрономии. М., 1983 Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М., 1988 Еремеева А.И., Цицин Ф.А. История астрономии. М., 1989 Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. II. Рождение астрономии. М., 1991 Николов Н., Харалампиев В. Звездочеты древности. М., 1991 Птолемей Клавдий. Альмагест. М., 1998
Астрофизика, в значении, которое придавали этому термину при его появлении в начале 20 в., исследует природу и эволюцию космических тел на основе современной атомной физики. Связанная с ними космология изучает Вселенную как целое и исследует ее крупномасштабную структуру. Астрономия — одна из старейших наук. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходами и заходами Солнца, Луны и некоторых звезд. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания сезонных моментов восхода и захода ярчайших светил и методы счета времени и ведения календаря. Теории, которые на основе развитой арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными глазомерными приборами служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения. Почти во всех этих теориях Земля располагалась в центре Вселенной, а вокруг нее обращались Луна, Солнце, планеты и звездная сфера.
Но в 16-17 вв. в просвещенных странах Европы утвердилась новая концепция, согласно которой в центре Вселенной расположено Солнце, а Земля и другие планеты движутся вокруг него. Благодаря изобретенному в те же годы телескопу астрономы узнали, что звезды — это такие же солнца, но удаленные на гигантские расстояния. Появление в 18-19 вв. крупных телескопов и выполнение систематических наблюдательных программ привели к открытию того, что Солнце входит в огромную дискообразную систему из многих миллиардов звезд. В начале 20 в. астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобный ей галактик и что все они разлетаются друг от друга как будто бы от сильного толчка в далеком прошлом. Развитая в те же годы квантовая физика позволила астрономам начать исследование ядерных процессов как источника энергии Солнца и звезд, что привело к разгадке их жизненного цикла. Во второй половине 20 в. новые средства наблюдения — радиотелескопы и космические обсерватории — обнаружили множество необычных типов звезд и галактик, совершенно не похожих на наше Солнце и нашу Галактику.
К началу третьего тысячелетия у астрономов появляется все больше уверенности, что они верно понимают основные этапы эволюции Вселенной от самых первых событий, происходивших более чем 10 млрд. лет назад. У астрономов и других ученых, изучающих планеты, утвердилось понимание основных этапов формирования и эволюции нашей планетной системы из газо-пылевой туманности, оставшейся после формирования Солнца. Астрономия всегда была наблюдательной наукой. Даже до начала 17 в., несмотря на ограниченные возможности невооруженного глаза и простоту измерительных приборов, астрономы составили каталоги сотен звезд и проследили видимые пути Солнца, Луны и пяти известных тогда планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) с точностью, достигающей одной угловой минуты, т.е. одной тридцатой доли видимого диаметра Луны. Изобретение телескопа привело к стремительному прогрессу в наблюдениях и измерениях. Астрономы все более детально изучали поверхности Солнца, Луны и планет, обнаружили сотни астероидов, изучили движение комет, занесли в каталоги тысячи новых звезд, открыли звездные скопления, слабые туманности и другие галактики.
Астрофизика, хотя она и опирается на экспериментальную физику, — в основном тоже наблюдательная наука. Астрономы могут лишь наблюдать и измерять космические объекты, свет от которых доходит до их приборов, используя затем для интерпретации теоретическую физику, химию и другие науки. Эта статья начинается с краткого обзора астрономической Вселенной: от нашей планеты и ее окрестностей к нашей звезде — Солнцу, затем к нашей Галактике — Млечному Пути и далее к границам изученной Вселенной. Затем в исторической последовательности будет подробно рассказано о научных приборах и методах, о полученных с их помощью астрономических и астрофизических фактах, о персональной работе некоторых астрономов. Астрономические инструменты создавались в связи с текущими историческими потребностями, но, появившись, открывали новые перспективы и области исследования. АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
А. Очерки истории астрономии в России. М., 1956 Струве О., Зебергс В. Астрономия XX века. М., 1968 Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. М., 1977 Бакулин П.И. и др. Курс общей астрономии. М., 1983 Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М., 1988 Еремеева А.И., Цицин Ф.А. История астрономии. М., 1989 Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. II. Рождение астрономии. М., 1991 Николов Н., Харалампиев В. Звездочеты древности. М., 1991 Птолемей Клавдий. Альмагест. М., 1998 Энциклопедия Кольера. — Открытое общество.
2000.
Игры ⚽ Нужно сделать НИР?
- АВСТРАЛИЯ. ИСТОРИЯ
- АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Полезное
Понимание физических явлений — Факультет физики и астрономии
Как учащиеся понимают физические явления и как можно построить учебный опыт, чтобы облегчить такое понимание?
В этом исследовании мы изучаем, как учащиеся понимают физические явления. Мы определяем конкретные проблемы в изучении физики и смежных областей, а также разрабатываем, внедряем и оцениваем обучение для решения этих проблем.
Исследования включают, но не ограничиваются изучением механики, электромагнетизма и термодинамики.
Текущие проекты
- Представления студентов-химиков об энтропии
С помощью анкет и интервью мы изучаем представления студентов-инженеров об энтропии до и после курса химической термодинамики. Нас особенно интересует использование учащимися различных метафор, таких как энтропия как беспорядок. - Роль и потенциал компьютерных средств в изучении физики
В этом проекте мы заинтересованы в разработке и применении теоретических принципов использования компьютерных инструментов для поддержки изучения физики новыми и продуктивными способами. Одним из инструментов, который нас особенно интересует, является интерактивная доска. - Тепловизоры в школьных лабораториях
В исследовательской программе, основанной на дизайне, мы изучаем участие учащихся начальной и средней школы в лабораторных занятиях с помощью инфракрасных камер. Упражнения были разработаны для понимания тепловых явлений и концепций, включая температуру и теплопроводность в сравнении с изоляцией. - Педагогическое значение концептуальной метафоры для учителей общеобразовательных дисциплин
В сотрудничестве с Сиэтлским Тихоокеанским университетом мы участвуем в исследовании того, как группа работающих учителей начинает ценить концептуальную метафорическую основу для понимания языка студентов в отношении энергии. - Рейтинговые задания
На международном уровне было показано, что ранжирующие задачи полезны в исследованиях в области физического образования. В этой работе мы разрабатываем и используем рейтинговые задачи в шведской науке бакалавриата, оценивая их эффективность по отношению к современным теориям обучения. - Энтропия и «качество энергии» в учебных программах Швеции
В сотрудничестве с Университетом Линчепинга мы проводим исследование по изучению того, как второй закон термодинамики учитывался в школьных программах по естествознанию, физике, химии и технологиям на уровне средней школы примерно с 1980 года и позже.
Упражнения были разработаны для понимания тепловых явлений и концепций, включая температуру и теплопроводность в сравнении с изоляцией.
- Проходя этап: Инфракрасные камеры в учебной последовательности по испарению и конденсации. Американский журнал физики 87, 577 (2019 г.).
- Воплощение в изучении физики: социально-семиотический взгляд. Физический обзор Физ. Образовательный Рез. 15, 010134 (2019).
- Горячее зрение: Возможности инфракрасных камер при исследовании тепловых явлений. Дизайны для обучения 11 (1), 1–15 (2019).
- Заниматься наукой, размахивая руками: разговор, симбиотические жесты и взаимодействие с цифровым контентом как ресурсы в студенческом запросе. Обзор физики Phys. Образовательный Рез. 13, 020104 (2017).
- Arbeta med rangordningsövningar.
- Тепловизионные камеры в школьных лабораторных работах. ИК-видео.
Сотрудничество и практика
Наше исследование проводится в сотрудничестве с химическим факультетом Упсальского университета; коллеги с Факультета математики и физики Люблянского университета и Высшей школы образования Ратгерского университета; исследователи, студенты-преподаватели физики и школьные учителя, связанные с университетами Уппсалы и Линчепинга, а также с Concord Consortium, некоммерческой образовательной организацией, занимающейся исследованиями и разработками, базирующейся в Конкорде, штат Массачусетс; и исследователи из Инженерного колледжа Университета Иллинойс-Урбана-Шампейн.
Мы разрабатываем лабораторные работы для университетских курсов термодинамики с использованием инфракрасных камер и изучаем выполнение работ по курсам физики и инженерии. На этих занятиях учащимся предлагается исследовать функцию выбранных экспериментальных установок, таких как тепловой насос, посредством открытых вопросов.
Мы сотрудничаем с разработчиками интерактивной онлайн-лаборатории (IOLab), чтобы выяснить, как оптимизировать понимание учащимися фундаментальной физики. IOLab содержит датчики света, звука, атмосферного давления, температуры, акселерометр, гироскоп, магнитометр, расстояние и силу.
Последнее изменение: 23 февраля 2022 г.
Печать
космология — Какие явления в астрономии были предсказаны теорией до наблюдений?
$\begingroup$
Насколько я знаю, астрономия вообще наука наблюдательная. Мы что-то видим, а затем пытаемся объяснить, почему это происходит.
Единственное известное мне исключение — это черные дыры: сначала об этом подумали, потом нашли.
Для меня теория относительности Эйнштейна занимает золотую середину, он думал о световых лучах со скоростью света, но, очевидно, мог наблюдать эффекты гравитации.
В любом случае, я думаю, мой вопрос в том, о каких величайших открытиях думали до того, как их увидели в небе?
- космология
- астрофизика
- астрономия
- большой список
$\endgroup$
$\begingroup$
Внезапно мне пришло в голову, что Космическое микроволновое фоновое излучение было выдвинуто гипотезой как следствие Теории Большого Взрыва до того, как его случайно наблюдали Пензиас и Уилсон. Кроме того, содержание легких элементов, также являющееся следствием ББТ, было теоретическим и до сих пор уточняется с помощью наблюдений, подтверждающих первоначальную теорию.
Я не знаю, каково ваше определение «величайших открытий», но вулканы на Ио были теоретическими до того, как их наблюдал «Вояджер-2» .
Открытие самого вулканически активного тела в Солнечной системе кажется мне чем-то большим, но я планетарный астроном.
Я думаю, что вы собираетесь получить несколько человек, отправляющих несколько разных вещей в ответ, поэтому один из нас, отвечающих, должен попытаться объединить ответы в один ответ.
Добавлено: Поскольку вы приняли мой ответ вместо ответа Эндрю, я просто добавлю его к своему, чтобы люди, которые только что прочитали принятые ответы, увидели его с большей вероятностью: «Нейтронные звезды были предсказаны в 1934 году Бааде и Цвикки, через год после открытие нейтрона. Они не были подтверждены наблюдениями до 1965 года Хьюишем и Окойе. Трудно превзойти предсказание, которое просуществовало 30 лет, прежде чем было подтверждено».
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Нейтронные звезды были предсказаны в 1934 году Бааде и Цвикки, через год после открытия нейтрона.
Они не были подтверждены наблюдениями до 1965 года Хьюишем и Окойе. Трудно превзойти предсказание, которое висело в воздухе 30 лет, прежде чем его подтвердили.
$\endgroup$
$\begingroup$
Помимо прочих, есть и другие известные теоретические предсказания, которые тогда видели в небе:
- Нептун!
- астероидов. (из-за нарушения закона Боде)
- Точечные объекты Лагранжа
- Вдохновляющие двойные нейтронные звезды
- сверхновых нейтрино (Колгейт и Уайт, 1966).
- Отсечка ГЗК
Недавняя космологическая революция была сочетанием теории и эксперимента. Подтвержденные теоретические предсказания включают:
- размер и спектр флуктуаций реликтового излучения.
- плоскостность крупномасштабной Вселенной.
В качестве контрапункта приведем несколько неудачных астрономических предсказаний:
- избыточное сжатие Солнца, идея Дике о том, что сжатие Солнца компенсирует скалярную составляющую гравитации.
- Теория стационарного состояния: совершенный космологический принцип.
- Статическая вселенная: это была идея Эйнштейна о сферической вечной вселенной, которая не работает ни теоретически, ни экспериментально.
- Вулкан — это было предсказано в 19 веке для объяснения аномальной прецессии орбиты Меркурия, фактическим ответом было ОТО.
$\endgroup$
$\begingroup$
Отклонение света Солнцем сначала было предсказано общей теорией относительности Эйнштейна, а затем наблюдалось во время солнечного затмения.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Мне на ум приходят черные дыры. Их существование было постулировано Карлом Шварцшильдом в 1916 г., теория была уточнена в течение XIX в.60-х годов, но что касается их существования, то мы до сих пор опираемся только на косвенные свидетельства.
В 2008 году была запущена программа по поиску вспышек, связанных с последними стадиями испарения черной дыры, но до сих пор не было собрано никаких веских доказательств. Излучение Хокинга (если оно действительно существует) слишком слабое, чтобы его можно было измерить с Земли.
$\endgroup$
$\begingroup$
Темная материя? О чем много думали, и еще предстоит увидеть? 🙂
$\endgroup$
5
$\begingroup$
Галлей предсказал возвращение своей кометы на основании законов Кеплера.
$\endgroup$
$\begingroup$
Приведу более старый пример: правильная трехмерная структура Солнечной системы, предсказанная теорией Коперника (Пролеми предсказал только двумерную структуру — положение планет на небе).