Содержание
Большие деньги, большие телескопы и самые большие вопросы в науке
Для изучения Вселенной нужны дорогие инструменты, но такие проекты, как Very Large Array для радиоастрономии в Нью-Мексико и рентгеновская обсерватория Чандра на орбите Земли, продвигали вперед научное знание способами, которые были бы невозможны без этих инструментов. Каждые 10 лет астрономы и астрофизики определяют приоритеты в отношении необходимого им оборудования в десятилетнем обзоре по астрономии и астрофизике. Последняя версия опроса была опубликована Национальными академиями наук, инженерии и медицины в конце 2021 года, и дебаты о финансировании на следующий финансовый год идут полным ходом.
Я профессор астрономии, чьи исследования основывались на объектах и оборудовании, построенных по рекомендации одного из этих десятилетних исследований, и я принимал участие в предыдущем исследовании, опубликованном в 2010 году.
Самый последний список пожеланий заполнен увлекательных проектов, и будет интересно посмотреть, какие из них получат финансирование и какие исследования последуют из них.
Встреча умов
В новом отчете устанавливаются подробные цели астрономических и астрофизических исследований на следующее десятилетие и далее.
Национальные академии наук, инженерии и медицины
Каждые 10 лет, начиная с 1960-х годов, астрономы и астрофизики США собираются, чтобы составить список приоритетов для новых объектов и инструментов.
Десятилетний опрос астрономов имеет большое значение, потому что заставляет всех быть на одной волне и делать трудный выбор. Он должен сочетать амбиции с реализмом, но когда астрономы и астрофизики из многих областей работают вместе, они выдвигают идеи, которые продвигают всю область.
Последний отчет называется «Пути к открытиям в астрономии и астрофизике на 2020-е годы». Он адресован Конгрессу и трем федеральным агентствам, которые финансируют большую часть астрономических исследований: НАСА, Национальному научному фонду и Министерству энергетики. На карту поставлены миллиарды долларов.
Составление отчетов — это масштабное мероприятие, в котором участвуют 20 человек из главного комитета и более 1000 человек, участвующих в окончательном отчете. Комитет рассмотрел 573 официальных документа, в которых приводились аргументы в пользу конкретных проектов и астрономических возможностей. Готовый отчет занимает 615 страниц, и это не легкое чтение.
Этот подход работает. Некоторые из самых амбициозных и плодотворных научных миссий НАСА, такие как космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», были предложены и профинансированы за счет десятилетних исследований.
Получение более полных знаний о планетах за пределами Солнечной системы и поиск на них признаков жизни — главная цель исследовательского сообщества, указанная в отчете.
NASA Ames/Институт SETI/JPL-Caltech через Wikimedia Commons
Большая наука
Комитет определил 24 ключевых научных вопроса для следующего поколения астрономии. Они делятся на три основные темы, которые представляют собой науку в самом большом масштабе, и объекты в списке пожеланий предназначены для решения этих тем.
Во-первых, это изучение миров, подобных Земле. Благодаря взрывному росту числа открытий экзопланет количество известных планет за пределами Солнечной системы удваивается примерно каждые два года. Среди более чем 5000 известных экзопланет несколько сотен похожи на Землю и потенциально могут поддерживать жизнь. Основная цель на следующее десятилетие — построить новые большие телескопы на земле и в космосе с инструментами, которые смогут «обнюхивать» атмосферы планет, подобных Земле, чтобы попытаться обнаружить газы, такие как кислород, которые создаются микробами.
Во-вторых, развивать мультимессенджерную астрономию — относительно новую область астрофизики, которая собирает информацию о гравитационных волнах, элементарных частицах и электромагнитном излучении и объединяет ее для более глубокого понимания лежащей в основе астрофизики Вселенной. В этом случае нужны не столько новые научные инструменты, сколько дополнительные гранты, позволяющие исследователям сотрудничать и обмениваться данными.
Цель науки — узнать больше о космических взрывах и слияниях компактных объектов, таких как нейтронные звезды и черные дыры.
Последняя тема — изучение космических экосистем, особенно происхождения и эволюции галактик и массивных черных дыр в их центрах. Глядя на очень далекие галактики, астрономы могут заглянуть в прошлое, поскольку свету требуется время, чтобы достичь Земли. Поэтому, чтобы понять эти массивные и сложные системы, ученым потребуются гигантские оптические телескопы, чтобы найти далекие галактики в молодой Вселенной, а также радиотелескопы, чтобы заглянуть в их пыльные сердца и обнаружить черные дыры.
В отчете запрашивался большой телескоп для изучения экзопланет, аналогичный разработанному НАСА, который будет использовать тень, чтобы блокировать свет от далекой звезды, чтобы облегчить изучение планет вокруг этой звезды.
НАСА/Лаборатория реактивного движения
Список желаний Astronomy
Вот несколько особенно интересных моментов из сотен предметов в списке желаний.
Во-первых, в отчете рекомендуется потратить 1 миллиард долларов США на разработку технологий, с помощью которых можно построить следующее поколение «великих обсерваторий» в космосе. Флагманом этих миссий, который будет запущен в 2040-х годах по сногсшибательной цене в 11 миллиардов долларов, станет оптический телескоп с массивным 20-футовым (6-метровым) зеркалом. Это зеркало будет в восемь раз больше, чем зеркало Хаббла, и будет предназначено для изучения планет, похожих на Землю, в других солнечных системах и, возможно, для обнаружения жизни. В отчете также рекомендуется построить два небольших космических телескопа для работы в инфракрасном и рентгеновском диапазонах, каждый стоимостью от 3 до 5 миллиардов долларов.
Но орбитальные исследования — не единственная цель отчета. В отчете также запрашиваются средства для строительства на Земле гигантского оптического телескопа диаметром от 80 до 100 футов (от 25 до 30 метров). Это в пять-семь раз больше, чем у самого большого современного телескопа.
Два предложения конкурируют за создание этого телескопа, который будет стоить около 2 миллиардов долларов.
В отчете также содержится призыв к Национальному научному фонду потратить 3 миллиарда долларов на новую группу из 263 радиотелескопов, которые охватят всю территорию США. Эта группа телескопов может производить радиоизображения с в 10 раз большей чувствительностью и в 20 раз большей резкостью, чем у любого предыдущего объекта. , что позволяет ученым глубже заглянуть во Вселенную и обнаружить ранее незаметные объекты. Еще один пункт в списке желаний — пара микроволновых телескопов стоимостью 650 миллионов долларов в Чили и Антарктиде, которые будут отображать послесвечение Большого взрыва.
Такие деньги необходимы для достижения научных целей такого масштаба.
Состояние профессии
Наука — это больше, чем просто поиск знаний. В рамках недавних десятилетних исследований астрономы и астрофизики воспользовались возможностью заглянуть внутрь себя и оценить состояние профессии.
Это включает в себя рассмотрение разнообразия и инклюзивности, климата на рабочем месте и вклада астрономов в образование и информационно-пропагандистскую деятельность.
[ Понравилось, что вы прочитали? Хочу больше? Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень The Conversation.]
Эти поля преимущественно белые, а представители меньшинств составляют лишь 4% преподавателей и студентов. В приложении к отчету команды предложили ряд средств для решения проблемы отсутствия разнообразия и справедливости. К ним относятся такие идеи, как улучшение наставничества для снижения высокого уровня отсева студентов из числа меньшинств, а также финансирование переходных программ, чтобы помочь меньшинствам закрепиться в начале своей карьеры и рассматривать притеснения и дискриминацию как формы научного проступка.
Если даже небольшая часть списка желаний станет реальностью, это не только расширит наше понимание Вселенной, но и, что не менее важно, приведет к более разнообразному и сострадательному сообществу астрономов и астрофизиков.
Как знакомить учащихся с Солнечной системой
Изучение Солнечной системы является важной частью образования каждого ребенка. Планетарная наука или планетология, изучающая планеты, является одной из самых быстрорастущих областей научных исследований. В этом уроке мы обсудим как вы можете рассказать ученикам о солнечной системе .
Почему важно рассказывать детям о Солнечной системе?
Знания о солнечной системе важнее, чем когда-либо. Это помогает нам ценить Землю. Это дает нам стимулы для сохранения и уважения наших природных ресурсов.
И это помогает нам ответить на некоторые из самых важных вопросов нашего времени.
НАСА говорит, что изучение Солнечной системы может помочь нам понять важные вопросы, например, как глобальное потепление повлияет на Землю или как зародилась жизнь на нашей планете.
Иди в кино!
Вероятно, один из самых простых способов заинтересовать детей солнечной системой — показать им фильмы.
Может быть трудно сделать солнечную систему интересной в разговоре. Но показ видеороликов, документальных фильмов или даже голливудских фильмов может оживить планетарную науку. Что касается документальных фильмов, мы рекомендуем попробовать «Путешествие на край Вселенной» от National Geographic.
Но если документальные фильмы слишком сложны для вашего ученика, возможно, вы начнете с научно-фантастических фильмов. Да, даже просмотр голливудских фильмов может послужить образовательным опытом. Но вам нужно убедиться, что вы провели дискуссию со своими детьми после этого, чтобы исправить факты.
Один из способов рассказать ученикам о Солнечной системе – это показать им фильм, например, «Интерстеллар». Затем попросите их определить, какие части фильма являются научно точными, а какие нет, во время просмотра. Превратите это в игру!
Конечно, следите за контентом для взрослых и, при необходимости, пропускайте части фильма, которые, по вашему мнению, могут беспокоить вашего ребенка.
Сделайте изучение Солнечной системы наглядным!
Отличный способ показать детям Солнечную систему — создать модель. Один из способов сделать это — вырезать разноцветные планеты из плотной бумаги и разложить их на полу.
Поместите солнце в центр и попросите детей правильно расположить планеты. Затем расскажите о каждой планете. Есть много ресурсов, которые могут помочь в этом.
Покажите ученикам планеты и звезды!
Ясной ночью отправляйтесь в район с небольшим световым загрязнением и попытайтесь найти каждую из планет. Такой подход часто помогает учащимся узнать о Солнечной системе. Когда дети смотрят на планеты в небе, уроки становятся осязаемыми и реальными.
Обнаружение планет поначалу может быть немного сложным, но немного потренировавшись, каждый сможет это сделать! Как только ваши ученики научатся находить планеты, вы даже сможете начать смотреть на созвездия.
Помимо того, что это очень весело, это может помочь учащимся ориентироваться.