«Физика и космос» (стр. 1 из 3). Влияние физики на космонавтику

Физика и космос - Реферат

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2» муниципального образования

«Лениногорский муниципальный район» Республики Татарстан

РЕФЕРАТ

на тему: «Физика и космос»

Выполнили:

Хамидуллина А.М.,

Золина С.С.,

ученицы 11 Б класса

Преподаватель:

Журавлева М.П.

Лениногорск 2011

Содержание:

1. Введение

2. Физика и космос

3. Астрофизические методы

4. Астрофизические инструменты

• Радиоастрономия

• Инфракрасное излучение

• Ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма – излучения

5. Нейтринная астрономия

6. Заключение

7. Список литературы

Введение

По ходу знакомства с окру­жающей нас Вселенной возникали новые области познания. Рождались отдельные направления исследова­ний, постепенно складывавшиеся в самостоятельные научные дисципли­ны. Все они, разумеется, объединя­лись общими интересами астроно­мии, но сравнительно узкая спе­циализация внутри астрономии все больше  и больше давала себя знать.

Астрофизика — та отрасль астроно­мии, которая изучает физическую природу небесных тел. А стало это возможным благодаря изобретению телескопа, который далекое сделал близким и позволил рассмотреть удивительные подробности на небе и небесных телах. Особенно бурное развитие астрофизика испытала с открытием спектрального анализа в XIX в. Стремительный рост астрофизических знаний, невиданно быстрое расширение средств иссле­дования физики космоса продол­жается и в наше время.

Мы хотели бы больше узнать о физической сфере астрономии. Данная тема актуальна особенно в этом году, так как 12 апреля 2011 года исполнилось 50 лет со дня первого полета в космос, также в последнее время профессии в области астрономии очень популярны. Данный материал может быть использован преподавателями и учениками в школах.

Цель данного реферата: изучение темы, обучение методике анализа, обобщения, осмысления информации и приобретение знаний по прочитанному курсу.

Задачи:

- изучение литературы, связанной с физикой и астрономией;

- сбор и обобщение материала;

- написание и оформление реферата;

- представление реферата в медиаприложении.

Ещё с древних времен бесконечно-глубокое пространство, усыпанное множеством сияющих алмазов, манило людей и притягивало их взгляды…

С тех пор как на Земле существуют люди, они всегда жаждали знать больше о небесных телах, о далеких звездных мирах, о необъятной волшебной вселенной…

Древние китайцы изучали звездное небо и составляли самые первые звездные карты… Древние египтяне наблюдали за Луной, Солнцем и звездами… Наконец человек достиг того, к чему стремился многие миллионы лет…

Физика и космос

Астрофизика – именно та наука, которая позволила человеку сделать важнейшие открытия в самых далеких уголках вселенной. Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическую природу небесных тел и их систем, их происхождение и эволюцию.

Как ясно из самого названия, астрофизика – это физика небесных тел. Космос является по существу большой физической «лабораторией», где возникают условия, часто совершенно недостижимые в земных физических лабораториях и представляющие поэтому исключительный интерес для науки.

Астрофизика обнаружила большое разнообразие в звездном мире. Звезды отличаются температурами, светимости (т.е. мощностями излучения), размерами и др. характеристиками. Классификация зрения основывается на сравнительном изучении их спектров. Между спектрами звезд и их светимости установлена определенная связь, выражающаяся диаграммой спектр - светимость. Большинство зрение размещается почти по диагонали диаграммы, образуя главную последовательность (к ней принадлежит и Солнце). Многие зрение не укладывается в главную последовательность и образует особые классы. Таковы, например, классы относительно холодных звезд, классы гигантов и сверхгигантов и т.д. Очень интересен класс белых карликов - горячих звезд сравнительно небольших размеров с очень большой плотностью (до 105 - 106 г / см 3).Наблюдается много двойных звезд, кратных звезд, а также переменных звезд разных типов. Особенно интересны новые звезды, которые внезапно вспыхивают, усиливая свое излучения в десятки тысяч раз. Астрофизика достигла больших успехов в изучении звездных атмосфер, в частности атмосферы Солнца. В нижней части солнечной атмосферы - фотосфере возникает излучение с непрерывным спектром. В расположенном над ней преобразующем слое происходят сложные процессы, под влиянием которых в спектре Солнца возникают темные линии поглощения - Фраунгофера линии. Еще выше находится хромосфера. Внешняя часть солнечной атмосферы - солнечная корона - очень обширным образованием, во время полных солнечных затмений наблюдается в виде серебристого сияния. Различные свойства солнечной короны, которые долгое время казались загадочными, объясняются ее высокой кинетической температурой, достигающей миллионов градусов. Процессы в атмосфере Солнца влияют на геофизические явления.

Внутреннее строение Солнца и зрение можно вычислить теоретически, на основании законов механики и физики. Расчеты показывают, что температура, плотность и давление звездного вещества с приближением к центру звезды растут. Источником энергии большинства звезд главной последовательности, очевидно, термоядерные реакции, которые сопровождаются превращением водорода в гелий.

Большой интерес представляют нестационарные звезды, в которых относительно быстро происходят изменения физических свойств. Изучение этих зрение является основой решения проблемы звездной эволюции. Значительно развилась физика газовых туманностей, особенно планетарных. Их свечение вызывается флуоресценцией под воздействием излучения горячих звезд.

Важных результатов достигла астрофизика в изучении планет. В частности, исследования поверхности Марса позволили приблизиться к решению вопроса о жизни на этой планете. Астрофизика успешно изучает физические особенности комет. Исследование метеоров составляет не только астрофизический, но и геофизический интерес, так как оно связано с проблемой верхних слоев атмосферы.

В развитие астрофизики большой вклад внесли советские ученые. Имена Ф. А. Бредихина, А. А. Белопольского, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова и многих других связанны с разработкой основных разделов астрофизики. Академик В. А. Амбарцумян и его ученики выполнили фундаментальные исследования в изучении газовых туманностей и звездных атмосфер, по теории рассеяния света, физики нестационарных звезд и в других областях астрофизики. Больших успехов достигнуто в изучении процессов на Солнце (Э. Р. Мустель, А. Б. Северный, В. А. Крат, И. С. Шкловский и др.), в изучении планет (Г. А. Тихов, Н. П. Барабашев и др.), межпланетной среды (В. Г. Фесенкова и др.).

Главной задачей при изучении планет является приведение в систему многочисленных фактов и создание цельного представления о их природе.Изучение движения планет велось с незапамятных времён, в силу того, что космические тела, например Луна, наблюдаемы с Земли без специальных аппаратов. Визуально можно заметить ассиметричное строение полушарий нашего спутника. Но настоящее изучение планет, их особенностей началось с помощью физики и телескопов. На основе этих наблюдений были объяснены лунные затмения, влияние Лунных фаз на состояние человека и природные явления.

На основе данных наблюдательной астрофизики, опираясь на законы физики, астрономы делают выводы об условиях в небесных телах, которые непосредственно не наблюдаются. Например, рассчитывают внутреннее строение звёзд и Солнца с использованием наблюдательных данных об условиях на их поверхности. Теоретическая астрофизика позволяет также описать эволюцию Солнца, звёзд и других небесных тел.

Астрофизические методы

Среди методов астрофизики большое значение имеет астрофотометрия, задачей которой является измерение блеска небесных тел с помощью визуальных, фотографических и фотоэлектрических наблюдений. Еще большую роль в астрофизике играет астроспектроскопия. Изучение спектров небесных тел позволяет судить о химическом составе и физическом состоянии вещества на этих телах, определять температуру зрение, вычислять скорость приближения или удаления звезды, делать выводы о вращении звезд, о различных физических процессах, происходящих в атмосферах Солнца и звезд, в газовых туманностях и в межзвездной среде. В связи с запуском в СССР первых искусственных спутников Земли и Солнца астрофизика получила новые методы исследований. Аппаратура, установленная на спутниках, позволяет регистрировать излучение небесных тел далеко за пределами атмосферы Земли.

Астрофизические методы исследования имеют две существенные особенности, отличающие их от методов лабораторной физи­ки. Во-первых, в лаборатории физик сам ставит экспе­рименты, подвергает исследуемые тела различным воз­действиям. В астрофизике возможны только пассивные наблюдения, так как пока нельзя проводить эксперимен­ты, например, на звездах. Во-вторых, если в лаборато­рии можно непосредственно измерять температуру, плотность, химический состав тел и т. д., то в астрофи­зике почти все данные о далеких небесных телах полу­чают с помощью анализа приходящих от них электро­магнитных волн — видимого света и других, невидимых глазом лучей.

Какие же особенности планет и Луны были выявлены и объяснены астрофизиками? Луна вращается в течение одного и того же времени, как вокруг своей оси, так и вокруг оси Земли, следовательно, земляне видят только одну сторону этого космического тела. Поэтому астрофизика позволила с помощью радиолокации, основанной на физических законах, составить карту лунной поверхности, видимой с Земли. Огромные углубления были названы морями, но без воды, а светлые участки это настоящие горы, высота которых достигает 8000 метров. Обнаружены острые скалы, огромное количество кратеров вулканического и метеоритного происхождения.

Основу астрофизики составляют астрофизические наблюдения. При этом важнейший метод - спектральный анализ, т. е. исследование потока энергии приходящего на землю излучения в зависимости от длины электромагнитных волн. Электромагнитные волны несут информацию об условиях в веществе, где они зарождаются или испытывают поглощение и рассеяние. Задача спектрального анализа - расшифровать информацию. Появление спектрального анализа во второй половине двадцатого века сразу позволило делать выводы о химическом составе небесных тел.

Одним из первых блестящих достижений астрофизики, полученных с помощью этой экспериментальной методики, явилось открытие неизвестного ранее элемента – гелия - при изучении спектра хромосферы Солнце во время полного затмения в 1968г. В дальнейшем, в результате развития экспериментальной и теоретической физики стало возможным с помощью спектрального анализа определять буквально все физические характеристики небесных тел и межзвёздной среды.

Спектры позволяют узнать темпера­туру газа, его плотность, относительное содержание разных химических элементов, состояние атомов этих элементов, скорости движения газа, напряженности маг­нитных полей. По спектрам звезд можно также вычи­слить расстояние до них, узнать их скорости движения по лучу зрения, измерить вращение и выяснить многое другое.

В современных спектральных, приборах, применяемых в телескопах, используют новейшие фотоэлектрические приёмники излучения, которые гораздо точнее, чувствительнее, чем фотопластинка или человеческий глаз.

Фотоэлементы – это устройства, преобразующие световой поток в электрический сигнал. Фотоэффект - испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

Астрофизические инструменты

Бурное развитие экспериментальной физики привело к созданию астрофизических инструментов, предназначенных для изучения невидимых глазом электромагнитных волн.

Астрофизика стала «многоволновой». Это, конечно, неизмеримо расширило ее возможности получать информацию о небесных телах. Еще в 30-е гг. текущего столетия было открыто радиоизлучение нашей Галакти­ки. В последующие годы построены гигантские радиоте­лескопы и сложные системы таких радиотелескопов. С помощью радиотелескопов наблюдают, например, холодный межзвездный газ, не излучающий видимого света, изучают движение электронов в межзвездных магнитных полях. Радиоизлучение приходит на Землю от далеких галактик, часто свидетельствуя о происходя­щих там бурных взрывных процессах.

Декабрь 1931 года ... В одной из армейских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные помехи радиоприему. Нормальный ход радиопередачи на волне 14,7 м нарушен шумами, интенсивность которых не остается постоянной. Постепенно выясняется загадочная периодичность — каждые 23 часа 56 минут помехи становятся особенно сильными. И так изо дня в день, из месяца в месяц.

Впрочем, загадка быстро находит свое решение. Странный период в точности равен продолжительности звездных суток в единицах солнечного времени. Через каждые 23 часа 56 минут по обычным часам, отсчитывающим солнечное время, земной шар совершает полный оборот вокруг своей оси, и все звезды снова возвращаются в первоначальное положение относительно горизонта любого пункта Земли.

Отсюда Янский делает естественный вывод: досадные помехи имеют космическое происхождение. Какая-то таинственная космическая «радиостанция» раз в сутки занимает такое положение на небе, что ее радиопередача достигает наибольшей интенсивности.

Янский пытается отыскать объект, вызывающий радиопомехи. И, несмотря на совершенство радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из созвездия Стрельца, того самого, в направлении которого находится ядро нашей звездной системы — Галактики. Так родилась радиоастрономия — одна из наиболее увлекательных отраслей современной астрономии

Радиоастрономия – часть астрофизической науки - стала одним из основных способов изучения нейтронных звёзд-пульсаров. Радиоволны несут сведения об остатках вспышек сверхновых звёзд и о совершенно удивительных условиях в плотных газовых облаках.

При падении 30 июня 1908г. Тунгусского метеорита по всей центральной Сибири был виден большой ослепительно-яркий болид. Установлено, что в земную атмосферу со скоростью 70 км/с. влетело метеоритное тело массой более 1000000 тонн, коснулось Земли, снова взлетело в небо и, пролетев какое-то расстояние, упало окончательно. Удары огромной силы были слышны в тысяче километров от места падения. Волна сжатия, созданная в атмосфере, несколько раз обошла вокруг Земли. Колебания магнитного поля, затухая, длились несколько часов. Характер этих колебаний удалось определить лишь с помощью астрофизических наблюдений.

Наконец, ярчайшее открытие! Радиоастрономия позволила открыть реликтовое излучение Вселенной - слабое электромагнитное излучение, заполняющее всю Вселенную и имеющее температуру около 3 К.

Радиоастрономия использует сейчас самые чувствительные приемные устройства и самые большие антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины космоса, которые пока остаются не досягаемыми для обычных оптических телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед человечеством раскрылся радио космос — картина Вселенной в радиоволнах.

Мы живем в мире волн. Любое тело, будь то книга, ваше тело или звезда, излучает энергию в форме электромагнитных волн. Человеческий глаз чувствителен далеко не ко всем из них. Лишь ничтожная доля электромагнитных волн, попадая на сетчатку глаза, вызывает ощущение света. Но и этой доли оказывается достаточно, чтобы наполнить земной шар сиянием солнечного света и гаммой всевозможных красок. Быть может, наша ограниченность в восприятии электромагнитных волн есть благодетельная забота о нас самой природы. Ведь если бы человек воспринимал все излучения, существующие в природе, не был ли бы он подавлен их бесконечным многообразием?

Инфракрасное излучение

Много интересного узнали астрофизики с помощью инфракрасных лучей, которые свободно проходят сквозь облака пыли, поглощающие видимый свет. Инфракрасное излучение – это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и коротковолновым радиоизлучением. За красной границей видимого спектра лежит область невидимых инфракрасных лучей. Некоторые из них, с длиной волны значительно меньшей одного сантиметра, способны заметно нагреть наше тело, и потому их иногда называют тепловыми лучами. Когда вы подносите руку к раскаленному утюгу и на каком-то расстоянии чувствуете его тепло, в этот момент ваша рука подвергается именно этих инфракрасных, «тепловых» лучей.

Так, в инфракрасных лучах наблюдаются процессы в ядре нашей Галактики, а также «молодые» звезды, зарождающиеся в плотных газово-пылевых комплексах.

Ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма – излучения

Особый интерес для астрономии имеет астрофизика высоких энергий, изучающая процессы бурного выделе­ния энергии, часто связанные с катастрофическими явлениями в небесных телах. Возникающее при этом электромагнитное излучение имеет высокую частоту, соответственно короткую длину волны и относится к невидимым ультрафиолетовым, рентгеновским и гамма-лучам. Ультрафиолетовые лучи — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением. Рентгеновские лучи - электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма- и ультрафиолетовым излучением. Гамма-лучи - вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны  и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными (Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны.) и слабо выраженными волновыми свойствами.

Хорошо известно, что по обе стороны видимого спектра располагаются области невидимых излучений. Таковы ультрафиолетовые лучи с длиной волны меньше 400 миллимикрон. Они обнаруживают свое существование по-разному. В жаркий солнечный день некоторые из них вызывают загар на нашей коже. Те же лучи сильно воздействуют на эмульсию обычных фотопластинок, оставляя на ней хорошо видимые следы. К ультрафиолетовым лучам примыкают рентгеновы лучи, широко применяемые в медицине. Наиболее коротковолновые из известных излучений, так называемые гамма лучи, выделяются при радиоактивном распаде. Их энергия весьма велика и они очень опасны — мощное гамма-излучение может породить мучительные явление лучевой болезни

Эти виды излучений поглощаются земной атмосферой. Поэтому развитие данных разделов наблюдательной астрофизики стало возможно только с началом косми­ческой эры, после создания обитаемых и автоматичес­ких научных станций за пределами земной атмосферы.

Астрофизика высоких энергий привела ко многим удивительным открытиям. С помощью рентгеновских телескопов были открыты горячий газ в скоплениях галактик, импульсное рентгеновское излучение нейтронных звезд в двойных звездных системах. Наконец, было открыто излучение сильно - нагретого плотного газа, по-видимому, закручивающегося вихрем при паде­нии в черную дыру. Гамма-телескопы позволили обна­ружить в центре нашей Галактики процессы аннигиля­ции электронов и позитронов — превращения их при столкновении в гамма-излучение.

Нейтринная астрономия

Это новый раздел наблюдательной астрономии, связанный с поиском и исследованием потоков Нейтрино от источников внеземного происхождения начал развиваться в 80-е годы. Нейтрино является единственным видом излучения, который приходит к земному наблюдателю из самых глубоких недр Солнца и звёзд и несёт в себе информацию об их внутренней структуре и о происходящих там процессах. Современные средства регистрации нейтрино допускают возможность обнаружения нейтринного излучения лишь от Солнца и сверхновых звёзд нашей Галактики.

Уже первые данные о потоках солнечных нейтрино позволили сделать очень интересные гипотезы в процессах термоядерного синтеза в недрах солнца; их предстоит проверить в будущих опытах.

Существование мощного потока нейтрино от Солнца вытекает из современной концепции происхождения и строения Солнца, согласно которой его светимость полностью обеспечивается энергией термоядерного превращения водорода в гелий в центральной области Солнца. Как показывают расчёты моделей Солнца, основной вклад в энерговыделение даёт водородный цикл, а доля углеродно-азотного (CNO) цикла составляет не более 1% .

Первые эксперименты по наблюдению солнечных нейтрино осуществлены американским учёным Р. Девисом с сотрудниками в 1967—68 с помощью радиохимического нейтринного детектора, содержащего 610 т жидкого перхлорэтилена (C2Cl4).

Потоки нейтрино от других «спокойных» звёзд, даже самых близких, очень малы и не могут быть зарегистрированы современными методами. Вместе с тем вполне осуществимой представляется задача наблюдения нейтринных вспышек от звёзд в момент их гравитационного коллапса. Наиболее вероятными объектами являются сверхновые звёзды нашей Галактики, непосредственно перед взрывом которых происходит коллапс центрального ядра. Нейтринная вспышка может быть зарегистрирована даже в том случае, если сверхновая оптически не наблюдаема. Длительность такой вспышки 0,01 сек. Измеряя время запаздывания начала вспышки, зарегистрированного детекторами в разных местах земного шара, можно установить направление прихода нейтринного излучения. Вспышки могут быть зарегистрированы водородсодержащим сцинтиллятором массой в несколько сотен т в виде характерной серии импульсов. Такие эксперименты проводятся в России и в США.

Заключение

На протяжении тысячелетий астрономы получали только ту информацию о небесных явлениях, которую им приносил свет. Можно сказать, что они изучали эти явления через узенькую щель в обширном спектре электромагнитных излучений. Три десятилетия тому назад благодаря развитию радиофизики возникла радиоастрономия, необычайно расширившая наши представления о Вселенной. Она помогла узнать о существовании многих космических объектов, о которых ранее не было известно. Дополнительным источником астрономических знаний стал участок электромагнитной шкалы, лежащий в диапазоне дециметровых и сантиметровых радиоволн.

Огромный поток научной информации приносят из космоса другие виды электромагнитного излучения, которые не достигают поверхности Земли, поглощаясь в ее атмосфере. С выходом человека в космическое пространство родились новые разделы астрономии: ультрафиолетовая и инфракрасная астрономия, рентгеновская и гамма-астрономия. Необычайно расширилась возможность исследования первичных космических частиц, падающих на границу земной атмосферы: астрономы могут исследовать все виды частиц и излучений, приходящих из космического пространства. Объем научной информации, полученной астрономами за последние десятилетия, намного превысил объем информации, добытой за всю прошлую историю астрономии. Используемые при этом методы исследования и регистрирующая аппаратура заимствуются из арсенала современной физики; древняя астрономия превращается в молодую, бурно развивающуюся астрофизику.

Сейчас создаются основы нейтринной астрономии, которая будет доставлять ученым сведения о процессах, происходящих в недрах космических тел, например в глубинах нашего Солнца. Создание нейтринной астрономии стало возможным только благодаря успехам физики атомных ядер и элементарных частиц.

Самое, пожалуй, удивительное в современной физике—это неожиданная связь между космосом, где галактики и звездные скопления разбросаны подобно редким пылинкам, и тесным, исчезающе малым микромиром элементарных частиц. Два полюса мироздания! На одном огромная, расширяющаяся Вселенная, на другом—не видимые ни под каким микроскопом, почти эфемерные «кирпичики» вещества. И вот оказывается, что при определенных условиях Вселенная может обладать свойствами микрочастицы, а некоторые микрообъекты, возможно, содержат внутри себя целые космические миры. Во всяком случае, так говорит теория. Большое и малое, сложное и простое—здесь все переплелось. Как хитро устроена природа! Она как масштабная линейка, завязанная в узел. Поди разберись, где тут начало! Из чего состоят протон и нейтрон? Есть ли что-нибудь еще глубже, меньше? И вообще, может ли быть предел делимости материи? Что творилось в нашей Вселенной, когда она была еще совсем юной и ее размеры были в миллиарды миллиардов раз меньше атома? Что такое античастицы и существуют ли миры из антивещества? Масса вопросов, и каждый из них тянет за собой вереницу новых, про которые и самим ученым еще далеко не все ясно. Вселенная оказывается бесконечно многообразной, неисчерпаемой для исследователя…

«Здесь скрыты столь глубокие тайны и столь возвышенные мысли, что, несмотря на старания сотен остроумнейших мыслителей, трудившихся в течение тысяч лет, еще не удалось проникнуть в них, и радость творческих исканий и открытий все еще продолжает существовать». Эти слова, сказанные Галилеем три с половиной столетия назад, нисколько не устарели.

Список использованной литературы.

1. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. 3-е изд. –М.: Просвещение, АО «Московские учебники», 2001.

2. О. Струве, Б. Линдс, Э. Пилланс. Элементарная астрономия. 2-е изд. –М.: Наука, 1967.

3. Моше Д. Астрономия: Книга для учащихся. Перевод с английского/Под редакцией А. А. Гурштейна. – М.: Просвещение, 1985.

4. Агекян Т. А. Звёзды, галактики, Метагалактика. –3-е изд. –М.: Наука, 1981.

5. Зигель Ф.Ю. Астрономия в её развитии: Книга для учащихся 8-10 классов средней школы. –М.: Просвещение, 1988.

6.Энциклопедический словарь юного физика. –М.: Педагогика, 1984.

-

- С

refdb.ru

«Физика и космос»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2» муниципального образования

«Лениногорский муниципальный район» Республики Татарстан

РЕФЕРАТ

на тему: «Физика и космос»

Выполнили:

Хамидуллина А.М.,

Золина С.С.,

ученицы 11 Б класса

Преподаватель:

Журавлева М.П.

Лениногорск 2011

Содержание:

I. Введение

II. Физика и космос

III. Астрофизические методы

IV. Астрофизические инструменты

- Радиоастрономия

- Инфракрасное излучение

- Ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма – излучения

V. Нейтринная астрономия

VI. Заключение

VII. Список литературы

Введение

По ходу знакомства с окру­жающей нас Вселенной возникали новые области познания. Рождались отдельные направления исследова­ний, постепенно складывавшиеся в самостоятельные научные дисципли­ны. Все они, разумеется, объединя­лись общими интересами астроно­мии, но сравнительно узкая спе­циализация внутри астрономии все больше и больше давала себя знать.

Астрофизика — та отрасль астроно­мии, которая изучает физическую природу небесных тел. А стало это возможным благодаря изобретению телескопа, который далекое сделал близким и позволил рассмотреть удивительные подробности на небе и небесных телах. Особенно бурное развитие астрофизика испытала с открытием спектрального анализа в XIX в. Стремительный рост астрофизических знаний, невиданно быстрое расширение средств иссле­дования физики космоса продол­жается и в наше время.

Мы хотели бы больше узнать о физической сфере астрономии. Данная тема актуальна особенно в этом году, так как 12 апреля 2011 года исполнилось 50 лет со дня первого полета в космос, также в последнее время профессии в области астрономии очень популярны. Данный материал может быть использован преподавателями и учениками в школах.

Цель данного реферата: изучение темы, обучение методике анализа, обобщения, осмысления информации и приобретение знаний по прочитанному курсу.

Задачи :

- изучение литературы, связанной с физикой и астрономией;

- сбор и обобщение материала;

- написание и оформление реферата;

- представление реферата в медиаприложении.

Ещё с древних времен бесконечно-глубокое пространство, усыпанное множеством сияющих алмазов, манило людей и притягивало их взгляды…

С тех пор как на Земле существуют люди, они всегда жаждали знать больше о небесных телах, о далеких звездных мирах, о необъятной волшебной вселенной…

Древние китайцы изучали звездное небо и составляли самые первые звездные карты… Древние египтяне наблюдали за Луной, Солнцем и звездами… Наконец человек достиг того, к чему стремился многие миллионы лет…

Физика и космос

Астрофизика – именно та наука, которая позволила человеку сделать важнейшие открытия в самых далеких уголках вселенной. Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическую природу небесных тел и их систем, их происхождение и эволюцию.

Как ясно из самого названия, астрофизика – это физика небесных тел. Космос является по существу большой физической «лабораторией», где возникают условия, часто совершенно недостижимые в земных физических лабораториях и представляющие поэтому исключительный интерес для науки.

Астрофизика обнаружила большое разнообразие в звездном мире. Звезды отличаются температурами, светимости (т.е. мощностями излучения), размерами и др. характеристиками. Классификация зрения основывается на сравнительном изучении их спектров. Между спектрами звезд и их светимости установлена определенная связь, выражающаяся диаграммой спектр - светимость. Большинство зрение размещается почти по диагонали диаграммы, образуя главную последовательность (к ней принадлежит и Солнце). Многие зрение не укладывается в главную последовательность и образует особые классы. Таковы, например, классы относительно холодных звезд, классы гигантов и сверхгигантов и т.д. Очень интересен класс белых карликов - горячих звезд сравнительно небольших размеров с очень большой плотностью (до 105 - 106 г / см 3). Наблюдается много двойных звезд, кратных звезд, а также переменных звезд разных типов. Особенно интересны новые звезды, которые внезапно вспыхивают, усиливая свое излучения в десятки тысяч раз. Астрофизика достигла больших успехов в изучении звездных атмосфер, в частности атмосферы Солнца. В нижней части солнечной атмосферы - фотосфере возникает излучение с непрерывным спектром. В расположенном над ней преобразующем слое происходят сложные процессы, под влиянием которых в спектре Солнца возникают темные линии поглощения - Фраунгофера линии. Еще выше находится хромосфера. Внешняя часть солнечной атмосферы - солнечная корона - очень обширным образованием, во время полных солнечных затмений наблюдается в виде серебристого сияния. Различные свойства солнечной короны, которые долгое время казались загадочными, объясняются ее высокой кинетической температурой, достигающей миллионов градусов. Процессы в атмосфере Солнца влияют на геофизические явления.

Внутреннее строение Солнца и зрение можно вычислить теоретически, на основании законов механики и физики. Расчеты показывают, что температура, плотность и давление звездного вещества с приближением к центру звезды растут. Источником энергии большинства звезд главной последовательности, очевидно, термоядерные реакции, которые сопровождаются превращением водорода в гелий.

Большой интерес представляют нестационарные звезды, в которых относительно быстро происходят изменения физических свойств. Изучение этих зрение является основой решения проблемы звездной эволюции. Значительно развилась физика газовых туманностей, особенно планетарных. Их свечение вызывается флуоресценцией под воздействием излучения горячих звезд.

Важных результатов достигла астрофизика в изучении планет. В частности, исследования поверхности Марса позволили приблизиться к решению вопроса о жизни на этой планете. Астрофизика успешно изучает физические особенности комет. Исследование метеоров составляет не только астрофизический, но и геофизический интерес, так как оно связано с проблемой верхних слоев атмосферы.

В развитие астрофизики большой вклад внесли советские ученые. Имена Ф. А. Бредихина, А. А. Белопольского, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова и многих других связанны с разработкой основных разделов астрофизики. Академик В. А. Амбарцумян и его ученики выполнили фундаментальные исследования в изучении газовых туманностей и звездных атмосфер, по теории рассеяния света, физики нестационарных звезд и в других областях астрофизики. Больших успехов достигнуто в изучении процессов на Солнце (Э. Р. Мустель, А. Б. Северный, В. А. Крат, И. С. Шкловский и др.), в изучении планет (Г. А. Тихов, Н. П. Барабашев и др.), межпланетной среды (В. Г. Фесенкова и др.).

Главной задачей при изучении планет является приведение в систему многочисленных фактов и создание цельного представления о их природе.Изучение движения планет велось с незапамятных времён, в силу того, что космические тела, например Луна, наблюдаемы с Земли без специальных аппаратов. Визуально можно заметить ассиметричное строение полушарий нашего спутника. Но настоящее изучение планет, их особенностей началось с помощью физики и телескопов. На основе этих наблюдений были объяснены лунные затмения, влияние Лунных фаз на состояние человека и природные явления.

На основе данных наблюдательной астрофизики, опираясь на законы физики, астрономы делают выводы об условиях в небесных телах, которые непосредственно не наблюдаются. Например, рассчитывают внутреннее строение звёзд и Солнца с использованием наблюдательных данных об условиях на их поверхности. Теоретическая астрофизика позволяет также описать эволюцию Солнца, звёзд и других небесных тел.

Астрофизические методы

Среди методов астрофизики большое значение имеет астрофотометрия, задачей которой является измерение блеска небесных тел с помощью визуальных, фотографических и фотоэлектрических наблюдений. Еще большую роль в астрофизике играет астроспектроскопия. Изучение спектров небесных тел позволяет судить о химическом составе и физическом состоянии вещества на этих телах, определять температуру зрение, вычислять скорость приближения или удаления звезды, делать выводы о вращении звезд, о различных физических процессах, происходящих в атмосферах Солнца и звезд, в газовых туманностях и в межзвездной среде. В связи с запуском в СССР первых искусственных спутников Земли и Солнца астрофизика получила новые методы исследований. Аппаратура, установленная на спутниках, позволяет регистрировать излучение небесных тел далеко за пределами атмосферы Земли.

Астрофизические методы исследования имеют две существенные особенности, отличающие их от методов лабораторной физи­ки. Во-первых, в лаборатории физик сам ставит экспе­рименты, подвергает исследуемые тела различным воз­действиям. В астрофизике возможны только пассивные наблюдения, так как пока нельзя проводить эксперимен­ты, например, на звездах. Во-вторых, если в лаборато­рии можно непосредственно измерять температуру, плотность, химический состав тел и т. д., то в астрофи­зике почти все данные о далеких небесных телах полу­чают с помощью анализа приходящих от них электро­магнитных волн — видимого света и других, невидимых глазом лучей.

mirznanii.com

Как работают в космосе законы физики - Занимательные статьи - Каталог статей

Современное понимание Вселенной неразрывно связано с фундаментальными представлениями о строении материи о основных формах взаимодействий между ее составными частями. В природе известны четыре типа взаимодействий - гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Гравитационное взаимодействие наиболее универсальное, оно существует между любыми формами материи - частицами и полями и не требует существования каких-либо специфических свойств (например, электрического или цветового заряда). Второе по распространненности в природе - электрослабое взаимодействие. Электомагнитное взаимодействие осуществляется между электрически заряженными лептонами и кварками с помощью квантов электромагнитного поля - фотонов, безмассовых частиц, движущихся со скоростью света. Безмассовость фотона обеспечивает дальнодействие (т.е. отсутствие выделенного масштаба взаимодействия и зависимость силы взимодействия обратно пропорционально квадрату расстояния между заряженными частицами). Слабое взаимодействие (т.е. процессы с участием нейтрино) происходит между лептонами (электронами, мюонами, нейтрино) и кварками, составляющими адроны (протоны, нейтроны, мезоны и т.д.). Это взаимодействие имеет место на малых расстояниях $\sim10^{-13}$см, т.к. переносчиком слабого взаимодействия служат массивные промежуточные частицы - электрически заряженные $W^\pm$ и нейтральный $Z^0$-бозоны с массами покоя около 100 МэВ (примерно 1/10 массы покоя протона). Наконец, сильное взаимодействие осуществляется в ядрах атомов между кварками с помощью промежуточных частиц - глюонов, обладающих цветовым зарядом (красный, зеленый, голубой). Характерный масштаб сильного взаимодействия $\sim10^{-15}$см. В отличие от остальных сил, ядерное взаимодействие между кварками растет с увеличением расстояния между ними (явление конфайнмента), поэтому в обычных условиях свободных кварков не существует. Основные взаимосвязи между силами в природе описываются с помощью физических законов и принципов. К ним относятся: * Принцип общей относительности (все законы физики должны быть одинаковы в любых системах отсчета) * Принцип постоянства скорости света в вакууме в любых системах отсчета * Принцип эквивалентности (никакими экспериментами невозможно отличить движение с ускорением от нахождения в однородном поле тяжести) К этому списку следует добавить фундаментальные соотношения квантовой механики, описывающие микромир. К наиболее важным относится: * принцип неопределенности Гайзенберга, запрещающий одновременное точное измерение положения частицы в пространстве и ее импульса (количества движения) * принцип Паули, запрещающий иметь в одном и том же месте пространства более двух частиц с полуцелым спином (т.н. фермионов - электронов, нейтронов, нейтрино) с одним и тем же импульсом. Кроме того, для любой замкнутой системы должны выполняться первое и второе начало термодинамики (закон сохранения энергии и закон неубывания энтропии). По своей сути законы физики являются феноменологическими, т.е. представляют собой обобщение опытных данных. В этом смысле космос часто по праву называют уникальной природной лабораторией, которой надо только умело пользоваться. Ниже мы рассмотрим некоторые наиболее яркие проявления законов физики в космосе. Фундаментальные взаимодействия Тяготение Наблюдения астрономических явлений привело человечество к ряду важнейших открытий. Самый изветсный и важный пример -- закон всемирного тяготения. Этот закон был сформулирован И.Ньютоном на основе законов планетных движений, выведенных нем. астрономом И.Кеплером в начале 17 в. Закон всемирного тяготения Ньютона используется вплоть до настоящего времени для изучения движения естественных и искусственных космических тел в Солнечной системе, так как поправки к движению тела со скоростью $v$ в более точной релятивистской теории тяготения к закону Ньютона имеют порядок $(v/c)^2$ ($c$ -- скорость света). Для характерных скоростей тел в Солнечной системе в десятки км/с эти поправки, очевидно, малы. В 19 в. триумфом теории тяготения Ньютона и математических методов аналитической механики стало предсказание существования новой планеты - Нептуна - Адамсом и Ле Верье. В 1916 г. А.Эйнштейн, используя принципы эквивалентности и относительности, сформулировал релятивистское обобщение теории тяготения Ньютона - общую теорию относительности (ОТО). Согласно ОТО, любая форма материи и ее движение являются источником гравтиации, которая математически интерпретируется как "искривление" пространства-времени. Кривизна плоской кривой по определению обратно пропорциональна радиусу окружности, касающейся кривой в данной точке. Так, кривизна прямой линии равна нулю, а кривизна правильной окружности радиуса $R$ есть просто $1/R$. Аналогично, кривизна n-мерной поверхности определяется обратным радиусом (n+1)-мерной сферы, касающейся поверхности в данной точке, и т.д. В общей теории относительности роль "поверхности" играет 4-мерное пространство-время. Всякое свободное движение тела в поле тяжести происходит по траекториям, называемым геодезическими линиями. В плоском пространстве-времени (т.е. без гравитации или вдали от тяготеющего центра) геодезические являются прямыми линиями. Чем сильнее поле тяготения, тем больше кривизна геодезической. Движение тела по кривой линии соответствует движению с ускорением, направленным внутрь кривизны траектории (ускорение силы тяжести). Движение с ускорением вдоль прямой возможно если это геодезическая, проходящая через центр тяжести тела (случай со свободным падением тел вблизи поверхности Земли). Этот случай реализуется, когда момент импульса тела (векторное произведение импульса тела на радиус-вектор) относительно центра тяжести системы точно равен нулю. Если есть составляющая вектора скорости, препендикулярная направлению вектора свободного падения, тело начинает двигаться по одному из конических сечений (эллипсу, параболе или гиперболе) с фокусом в центре притяжения (первый закон Кеплера!) в соответствии с тем, отрицательна, равна нулю или положительна полная энергия (кинетическая плюс потенциальная) системы взаимодейтсвующих гравитационно тел. Правильность представлений ОТО о тяготении стала подтверждаться уже вскоре после ее создания. В 1919 г. англ. астрофизик А.Эддингтон провел наблюдения отклонения лучей света звезд в поле тяготения Солнца во время полного солнечного затмения. Измеренный угол оказался около 2 угловых секунд, как следовало по теории Эйнштейна (по Ньютоновской теории этот угол должен быть вдвое меньшим). Более тонкий пример - объяснение смещения перигелия орбиты Меркурия на 43 угловых секунды в столетие. В рамках теории Ньютона такое смещение не удавалось объяснить сколь-нибудь естественным образом - так, например, для этого предлагалось искать еще одну внутреннюю планету, которой не было и нет. Этот эффект носит чисто релятивистский характер. Грубо говоря, он связан с тем, что в ОТО сила тяготения убывает с расстоянием несколько медленнее, чем по закону обратных квадратов. Возрастание роли релятивистских эффектов наглядно видно при уменьшении радиуса $R$ сферического тела постоянной массы $M$ (т.е. при увеличении плотности тела). Как уже отмечалось, эффекты ОТО становятся важными при скоростях тел, приближающихся к скорости света. Естественной скоростью для нашего тела служит вторая космическая скорость (параболическая скорость, или скорость убегани) $v^p=\sqrt{2GM/R\,}$, которую надо придать пробной частице на поверхности, чтобы она смогла уйти от тела на произвольно большое расстояние. Так как эффекты ОТО пропорциональны $(v/c)^2$, получаем, что для любого тела существует характерный радиус (называемый гравитационным радиусом), начиная с которого формально $v^p\geq c$. Величина гравитационного радиуса $R_g=2GM/c^2\approx3$ км. Пока $R\gg R_g$, можно во всех практически важных случаях пользоваться тяготением Ньютона. По мере приближения радиуса тела к $R_g$ роль релятивистских эффектов возрастает, и при $R=R_g$ возникает качественно новая ситуация - удаленный наблюдатель перестает получать с поверхности тела любую информацию, т.к. иначе ее следовало бы передавать со скоростью больше скорости света. Для удаленного наблюдателя образуется как говорят горизонт событий, причем для самого сжимающегося тела момент пересечения $R_g$ принципиально ничем не выделяется. Появление горизонта характеризует образование черной дыры. Падение частиц и полей в черную дыру всегда увеличивает размер ее горизонта (за исключением черных дыр очень малой массы, когда существенными становятся эффекты квантовомеханического испарения). Из современных астрофизических наблюдений следует существование очень массивных (в 100 млн. масс Солнца) черных дыр в ядрах активных галактик и квазарах. Известно также около 10 черных дыр с массой около 10 солнечных, входящих в состав тесных рентгеновских двойных звезд в нашей Галактике. Из ОТО вытекает существование гравитационных волн - распространяющихся со скоростью света малых возмущений пространства-времени. Доказано, что гравитационнные волны переносят энергию и момент импульса. Они столь слабы, что существенно излучаются лишь космическими телами больших звездных масс движущимися с околосветовыми скоростями. Наиболее известный пример космических источников гравитационных волн - двойные звездные системы, состоящие из двух нейтронных звезд с массами около 1.4 масс Солнца, вращаюшихся по вытянутым орбитам вокруг общего центра тяжести с периодами несколько часов. Такие системы обнаружены среди двойных радиопульсаров, когда одна нейтронная звезда из пары является радиопульсаром. Изучая времена прихода импульсов от пульсара, можно с помощью эффекта Допплера изучать тонике особенности движения такой нейтронной звезды. Из-за уноса энергии гравитационными волнами орбитальный период таких систем должен постоянно уменьшаться. Этот эффект был обнаружен у ряда двойных пульсаров (наиболее известный пример - PSR 1913+16), хотя изменение орбитального периода составляет крайне малую величину около одной десятитысячной доли секунды в год! Прямое детектирование гравитационных волн требует создания очень чувствительных детекторов, строительство которых ведется в США, Западной Европе и Японии. Из-за универсального характера тяготения именно ОТО служит основой для описания строения и эволюции Вселенной в целом. Еще в начале 1920-х гг. выдающийся русский математик А.А.Фридман показал, что уравнения ОТО Эйнштейна не имеют независящих от времени решений. В применении ко Вселенной это означало, что расстояние между любыми удаленными объектами, не связанными гравитационно (например, удаленными галактиками) должно непрерывно изменяться во времени. Этот революционный вывод вскоре был подтвержден наблюдениями красных смещений в спектрах далеких галактик, проводеденных Э.Хабблом. Хаббл обнаружил, что существует прямая зависимость между красным смещением галактики и расстоянием до нее: $z=H_0r$, где $H_0$ - постоянная Хаббла. Закон Хаббла прямо следует из теории Фридмана и т.о. релятивистская теория тяготения прямо подтверждается в метагаликтических масштабах. Современное значение постоянной Хаббла $H=75\pm 10$ км/с/Мпк. Уточненеие этой величины, опаределяющей современную скорость расширения Вселенной, - одна из основных задач наблюдательной космологии. Электромагнитное взаимодействие Электромагнитное и слабое взаимодействия следуют за гравитационным по своей распространенности в природе. Основная информация, которую мы получаем о космических объектах, переносится переменным электромагнитным полем - электромагнитными волнами (фотонами). Генерация электромагнитных волн связана с ускоренным движением электрических зарядов (в основном электронов). В отличие от гравитационных волн, генерация которых требует когерентного движения больших масс вещества, рождение электромагнитных волн в космосе происходит при хаотическом (тепловом) движении отдельных частиц космической плазмы, спонтанных и вынужденных переходах возбужденных атомов и при рекомбинации свободных электронов на атомные уровни. Кроме этого важным источником электромагнитного излучения во многих космических объектах являются релятивистские электроны, движущиеся в магнитном поле (синхротронное излучение), а также рассеяние фотонов на свободных электронах (комптон-эффект). Свечение звезд обязано происходящим в их недрах термоядерным реакциям синтеза. Рождающиеся при этом рентгнеовские фотоны многократно рассеиваются, поглощаются и переизлучаются, прежде чем достичь внешних слоев звезд (фотосферы), из которых они могут свободно покидать звезду. Температуры фотосфер в тысячи раз меньше, чем в центре звезд, поэтому основное излучение звезд приходится на оптическую, УФ и ИК-области спектра. Фотоны уносят большую часть энергии, осовобождаемую при термоядерных реакциях. В звездной плазме температуры (даже в фотосфере) столь высоки, что кинетическая энергия движения частиц намного превышает их потенциальную энергию кулоновского взаимодействия, поэтому вещество в обычных звездах с высокой точностью может рассматриваться как идеальный газ, характеризуемый температурой, плотностью и химическим составом. Именно давление нагретого идеального газа противостоит сдавливающему воздействию гравитации в обычных звездах. Действие электростатических кулоновских сил, однако, становится определяющим в холодных космических телах -- планетах, кометах, твердых частицах пыли. Нет ни одного свойства электромагнитных волн, которое не проявилось бы в космических условиях. Например, по эффекту расщепления спектральных атомных линий в магнитном поле (эффект Зеемана) определяют величину большого магнитного поля на звездах. Слабое магнитное поле в межзвездной среде (с напряженностью в миллион раз меньше поля Земли) может быть измерено по наблюдениям поворота плоскости поляризации электромагнитных волн от источников, "просвечивающих" межзвездную среду (эффект Фарадея). Мощные токи, текущие в нейтронных звездах, поддерживают их колоссальное магнитное поле с напряженностью, в тысячи миллиардов раз превосходящих поле Земли, практически без затухания в течение миллионов лет. Вращение замагниченной нейтронной звезды приводит к возникновению огромных электрических полей вблизи ее поверхности, которые вырывают частицы с твердой поверхности нейтронной звезды и ускоряет их до релятивистских скоростей. Синхротронное излучение таких частиц в магнитном поле рождает жесткие гамма-кванты и приводит в конечном счете к возникновению наблюдаемого радиоизлучения пульсара. К непонятым до сих пор электромагнитным космическим явлениям относятся космические гамма-всплески. Установлено, что в них за короткое время 10-100 с выделяется жесткое электромагнитное излучение с энергией, сравнимой с энергией покоя массы Солнца $\sim 10^{54}$ эрг! Не исключено, что механизм генерации этой энергии тесно связан с наличием сверхсильных магнитных полей в космической плазме вблизи релятивистских звезд -- нейтронных звезд или черных дыр. Слабое взаимодействие Слабое взаимодействие также играет исключительно важную роль при эволюции звезд. Именно медленность основной реакции протон-протонного цикла в центре Солнца $p+p\to D+e^++\nu_e$, идущей по каналу слабого взаимодействия, объясняет "долголетие" звезд типа Солнца (10 млрд. лет) главной последовательности. Нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом, примерно в $10^{20}$ раз меньше, чем фотоны. Поэтому звезды "прозрачны" для нейтрино. Нейтрино является прямым свидетелем ядерных реакций в центре Солнца. За одну секунду Солнце покидает $10^{38}$ нейтрино, уносящих несколько процентов генерируемой в термоядерных реакциях энергии. В настоящее время в ряде экспериментов поток нейтрино от Солнца уверенно зарегистрирован. Он оказывается примерно вдвое меньше, чем ожидается. Это различие может быть связано с фундаментальными свойствами нейтрино как элементарной частицы. По мере эволюции звезды роль нейтрино усиливается и у массивных звезд на финальных стадиях становится определяющей. Нейтрино становится основным источником светимости массивной звезды на стадии сверхновой, когда силам гравитации, сжимающим ядро звезды, не в силах противостоять ни давление горячей звездной плазмы, ни даже квантовомеханическое давление электронов (см. ниже). Происходит процесс нейтронизации вещества, когда протоны соединяются с электронами с образованием нейтронов и нейтрино. В процессе катастрофического сжатия центра звезды формируется компактная нейтронная звезда с массой около массы Солнца и радиусом в 10 км, а нейтрино уносят практически всю освобождаемую энергию, составляющую около 15 процентов от массы покоя нейтронной звезды (примерно $10^{53}$ эрг). По современным представлениям, малая часть этой гигантской энергии может передаваться от нейтрино окружающей вновь сформировавшуюся нейтронную звезду массивной облолочке звезды, состоящей из обычного вещества. Оболочка в несколько масс Солнца сбрасывается, и наблюдается колоссальное астрономическое явление -- вспышка сверхновой звезды. Правильность наших представлений о процессах слабого взаимодействия при коллапсе ядра звезды подтвердилась регистрацией потока нейтрино от вспышки сверхновой 1987а в Большом Магеллановом Облаке. Сильные взаимодействия Cильные (ядерные) взаимодействия отвечают за многие важные ядерные реакции в недрах звезд и синтез тяжелых элементов. По современной теории "горячей Вселенной", образование основных химических элементы - водорода и гелия - завершилось еще на дозвездной стадии эволюции Вселенной в эпоху, когда температура плазмы была около 1 млрд. градусов а "возраст" Вселенной был "всего лишь" 200 с. Более тяжелые элементы образовались в ходе термоядерных реакций синтеза в недрах звезд. Однако в этих реакциях могут образовываться химические элементы только до элементов группы железа (кобальт, никель, железо). Дальнейшее присоединение нуклонов к ядрам требует затрат энергии. Рождение более тяжелых элементов происходит путем захвата ядрами нейтронов (протон захватить невозможно из-за огромных сил кулоновского отталкивания). Захваченные нейтроны в ядре превращаются в протоны с испусканием электрона и антинейтрино по каналу слабого взаимодействия, и атомный номер элемента таким образом увеличивается на 1. Эти процессы эффективно происходят во время вспышек сверхновых звезд. Расчеты показывают, что последовательным захватом нейтронов можно "сконструировать" все стабильные элементы вплоть до трансурановых. Ядерные силы определяют специфическое состояние сверхплотной материи нейтронных звезд. Действительно, при массе в массу Солнца и радиусе 10 км средняя плотность нейтронной звезды порядка плотности атомного ядра $\sim 10^{14}$ г/см$^3$. В некотором смысле нейтронная звезда представляет собой гигантское нейтральное атомное ядро. Принципиальное отличие, однако, заключается в том, что обычное ядро от развала на составные части удерживают ядерные силы, а нейтронная звезда существует из-за колоссальной гравитации собранного в ней вещества. Точного микроскопического описания вещества при таких плотностях в настоящее время нет из-за невероятной сложности этой задачи. Однако из астрофизических наблюдений пульсаров и рентгеновских источников удается восстановить многие макроскопические свойства нейтронных звезд - их массы, радиусы, моменты инерции. В конечном счете это налагает важные ограничения на возможное физическоне состояния недр нейтронных звезд. Квантовая механика В начале 1930-х годов стало ясно (Чандрасекар, Фаулер, Ландау), что само существование компактных горячих звезд - белых карликов - открытых в начале 20 в. обусловлено проявлением специфических квантовомеханических свойств вещества. Действительно, любая звезда находится в состоянии гидростатического равновесия, при котором действию силы тяжести противостоит разность давления соседнрих слоев вещества. Так, в Солнце давление создается хаотическим движением частиц солнечной плазмы - протонов и электронов, которые могут рассмативаться как идеальный газ. Средняя плотность плазмы Солнца примерно равна плотности воды, и даже в центре его составляет "всего лишь" 120 грамм в кубическом сантиметре. Не то белые карлики - из их положения на диаграмме Герцшпрунга-Рессела следовало, что эти звезды с массой около солнечной имеют радиусы в сотню раз меньше солнечного! Это означало, что средняя плотность вещества белых карликов в миллион раз (!) выше солнечной. Что же происходит с веществом при таких чудовищных плотностях? Для ответа на этот вопрос оценим, каково среднее расстояние между частицами вещества при такой плотности. Очевидно, оно составляет $a\sim n^{-1/3}$, где $n\approx (\rho/m_p)$ - концентрация частиц вещества (в этой оценке мы предположили, что вещество состоит из чисто водородной плазмы, поэтому поделили плотность на массу покоя протона mp, так как массой покоя электронов можно пренебречь). Для характерной плотности в $10^6$ г/см3 получаем $10^{-10}$ см, что много больше "классического" радиуса электрона $10^{-13}$ см. Однако в соответствии с основными положениями квантовой механики, две частицы c импульсом p начинают "чувствовать" друг друга, когда расстояние между ними становится порядка длины волны Де Бройля $\lambda=h/p$ ($h$ - постоянная Планка). Так как для любой частицы $p=mv$.

www.naukamira.ru

«Физика в космосе» - Физика

Презентация по физике на тему: «Физика в космосе»

Содержание

• Введение.
• Космос. Его освоение.
• Учёные-первопроходцы.
• Физика в космосе.

1. Доказательство вращения Земли.

Маятник Фуко.

2. Инерция. Явление инерции в космосе.

3. Почему Луна не падает на Землю?

4. Как Луна вращает Землю.

• Заключение.
• Литература.

Введение

Физика - одна из основных наук о природе. Законы физики - это законы мира, в котором мы живем. Название этой науки - "physis" - ввел древнегреческий ученый Аристотель (384 - 322 гг до н.э.). В переводе на русский язык это слово означает "природа", но под природой Аристотель понимал не просто окружающий человека мир, не естественную среду его обитания, а сущность вещей и событий - то, из чего состоит все сущее в мире, и то как, и почему именно так, все происходит в мире. Все что происходит в окружающем нас мире принято называть явлением.

Я хочу вас познакомить с некоторыми явлениями, которые имеют отношение к космосу.

Космос.

Освоение космоса.

Мы называем космосом то пространство, которое окружает со всех сторон нашу планету Земля и является вечным и бесконечным. Космос и все, что в нем находится, называется Вселенная. Многие ученые считают, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва, происшедшего около 14 млрд. лет тому назад. Вся материя и энергия сегодняшней Вселенной была сконцентрирована в одном месте. Во время взрыва, имевшего огромные масштабы , из этого космического концентрата была выброшена вся Вселенная.

Эра освоения космоса началась 4 октября 1957г., запуском первого советского искусственного спутника Земли. Первым человеком в мире, проложившим путь в космос, был Ю. А. Гагарин. Его полет 12 апреля 1961г. на космическом корабле "Восток" вошел в историю человечества как выдающееся событие.

В ХХ веке прогресс науки позволил человеку выйти в космос (космонавт А. А. Леонов 18 марта 1965 г.) , но основы современной научной мысли были заложены учеными-первопроходцами, посвятившими свою жизнь изучению естественных наук.

Учёные-первопроходцы.

Каждая эпоха рождает людей, отказывающихся следовать общепринятым правилам и обычаям своего времени. После того, как в 1543 г. были опубликованы теории астронома Николая Коперника (1473-1543 гг.), в Европе начало распространяться представление о том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Н. Коперник

Джордано Бруно (1548-1600гг.) под влиянием работы Н. Коперника “Об обращении небесных сфер” стал разрабатывать собственную картину мироздания. Его объявили еретиком, приговорили к смертной казни и сожгли на костре.

Дж. Бруно

Галилео Галилей (1564-1642гг.), с жадностью прочитав работу Коперника, стал его последователем. Сконструировав телескоп, он провёл астрономические наблюдения, в корне изменившие представления людей о Солнечной системе. “И все-таки она вертится”, - настаивал Галилей после того, как его заставили отречься от своих убеждений.

Г. Галилей

В 1642 г. в Италии умер Г. Галилей, а через год в Англии родился Исаак Ньютон. Имя английского физика И. Ньютона неразрывно связано с тремя фундаментальными законами механики, а также с законом всемирного тяготения. На их основе была выстроена вся физика XVIII - XIX веков.

Физика в космосе.

Доказательство вращения Земли. Маятник Фуко.

Хотя в XIX веке никто из образованных людей уже не сомневался, что Земля вращается вокруг своей оси, а не Солнце вокруг неё, известный французский ученый Леон Фуко поставил в 1851 году опыт, который наглядно показывал вращение Земли.

Для своего опыта Фуко воспользовался свойством маятника сохранять плоскость своего качания даже в том случае, если место его подвеса вращается вокруг вертикальной оси.

В здании Пантеона в Париже Фуко подвесил маятник длиной 67 метров. Медный шар этого маятника весил 28 килограммов. Когда маятник в Пантеоне был запущен, то через несколько минут было обнаружено, что плоскость качания маятника изменилась, её ближайшая к наблюдателю сторона передвинулась по часовой стрелке с востока на запад. На самом же деле плоскость качания маятника осталась прежней. За это время повернулась Земля с запада на восток. Подобный маятник есть и в Санкт-Петербурге в Исаакиевском соборе, длина этого маятника равна 98 метрам.

Инерция в космосе.

Мир полон движения. Движутся звезды, планеты, галактики. Наукой доказано движение невидимых глазом частиц – молекул, атомов. Движение есть основное свойство материи. Механическое движение характеризуется скоростью. Движущееся тело не может само по себе изменить свою скорость. Если на него не действуют никакие другие тела, то тело не может ни ускорить, ни замедлить, ни изменить направление своего движения, оно будет двигаться с какой-то определенной по модулю и направлению скоростью. Свойство тел сохранять модуль и направление своей скорости называется инерцией

Инерция – неотъемлемое свойство движущейся материи. Галилео Галилей первый объяснил явление инерции. Исаак Ньютон сформулировал “закон инерции”: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока действия со стороны других тел не изменят этого состояния.

Как же используется явление инерции в космосе?

Представим на минуту, что произошло бы в мире, если бы мгновенно исчезло свойство тел, которое мы называем инерцией. Луна упала бы на Землю. Планеты упали бы на Солнце, движение тела могло бы осуществляться только под действием силы и прекращалось бы с исчезновением последней. Таким образом, инерция – выражение единства материи и движения. Земля является лишь одним из миллиардов небесных тел в бесконечной Вселенной. Нашим ближайшим соседом в космосе и одновременно единственным естественным спутником является Луна ( d= 3475 км, от Земли Луна удалена в среднем примерно на 385 000 км). Двигаясь по инерции, Луна должна удаляться от Земли. Почему же этого не происходит?

И почему Луна не падает на землю?

В 1687г. Исаак Ньютон впервые нашел обоснованное объяснение тому, почему планеты вращаются вокруг Солнца, а Луна – вокруг Земли. Согласно хорошо известной всем легенде, Ньютон однажды сидел в саду и увидел падающее с дерева яблоко. Он спросил себя, почему яблоко упало на землю, а Луна на неё не падает? Учёный увлёкся этой простой лишь на первый взгляд проблемой, тесно связанной с галилеевым законом свободного падения, и пришел к понятию силы тяготения. Упавшее на Землю яблоко навело его на мысль, что одна и та же сила притягивает яблоко к земле и удерживает Луну на её орбите вокруг Земли (а планеты – вокруг Солнца). Мы называем эту силу гравитацией, силой тяжести или силой земного притяжения. Если эта красивая история про яблоко – правда, то именно это яблоко было самым важным в истории науки.

Ньютон утверждал, что между Землей

и всеми материальными телами

существует сила тяготения, которая

обратно пропорциональна квадрату

расстояния между ними. Ньютон рассчитал

ускорение, сообщаемое Луне Землёй.

Ускорение свободно падающих тел у

поверхности Земли равно g= 9,8 м/с 2 . Луна

удалена от Земли на расстояние, равное

примерно 60 земным радиусам.

Следовательно, ускорение на этом

расстоянии будет :

9,8 м/с 2 : 60 2 = 0,0027 м/с 2

Луна, падая с таким ускорением, должна бы приблизиться к Земле за первую секунду на 0,0013 м. Но Луна, кроме того, движется и по инерции. Двигаясь по инерции, Луна должна удалиться от Земли за одну секунду на 1,3 мм. Разумеется, такого движения, при котором за первую секунду Луна двигалась бы по радиусу к центру Земли, а за вторую секунду – по касательной, в действительности не существует. Оба движения непрерывно складываются. В результате Луна движется по кривой линии, близкой к окружности.

Проведём опыт, из которого видно, как

сила притяжения, действующая на тело

под прямым углом к направлению

его движения, превращает прямолинейное

движение в криволинейное. Шарик,

скатившись с наклонного желоба, по

инерции продолжает двигаться

по прямой линии. Если же сбоку положить

магнит, то под действием силы притя-

жения к магниту траектория

шарика искривляется.

Луна обращается вокруг Земли,

удерживаемая силой притяжения.

Стальной канат, который мог бы удержать Луну на орбите, должен бы иметь диаметр около 600 км. Но, несмотря на такую огромную силу притяжения, Луна не падает на Землю, потому что, имея начальную скорость, движется по инерции.

Прекратись действие силы притяжения Луны к Земле – и Луна по прямой линии умчится в бездну космического пространства. Прекратись движение по инерции – и Луна упадёт на Землю. Падение продолжалось бы четверо суток девятнадцать часов пятьдесят четыре минуты пятьдесят семь секунд, так рассчитал Ньютон.

С какой силой Земля притягивает Луну можно определить по формуле, выражающей закон тяготения:

Где G – гравитационная постоянная (  6,7*10 -11 Н * м 2 * кг), m 1 и m 2 – массы Земли и Луны, r – расстояние между ними. Земля притягивает Луну с силой около 2*10 20 Н

Третий закон Ньютона гласит: “Всякому действию всегда есть равное и прямо противоположное противодействие”.

Следовательно, с какой силой Земля притягивает к себе Луну, с такой же силой Луна притягивает Землю. Конечно, притяжение Земли более мощное, и Земля удерживает своим притяжением Луну на её орбите. Луна же своим притяжением (правда, ей в этом помогает Солнце) периодически поднимает в земных океанах воду – происходят приливы и отливы.

Как Луна вращает Землю?

Что Луна вращает Землю

может показаться

невероятным, так как

масса Луны в 81 раз меньше

массы Земли и она сама

вращается вокруг Земли.

Земля совершает много

разных вращений: она

вращается вокруг Солнца,

вращается вокруг своей

оси, ось Земли совершает

прецессионное вращение.

Но есть у Земли еще одно вращение, вызванное Луной. Не было бы Луны, не было бы и этого вращения. Луна, хотя и вращается вокруг Земли, но вращается не вокруг земного центра, а вокруг точки, которая отстоит от центра Земли на расстояние приблизительно 4700 км – общий центр масс системы Земля-Луна.

.

Сделаем небольшой прибор. Возьмем длинный пустой стержень от шариковой ручки и укрепим на его концах два шарика. Один шарик диаметром 3 см, второй – 1 см. У большого шарика масса в несколько раз больше, чем у маленького. Положим стержень с шариками на острие ножа и будем двигать нож, пока “коромысло” с шариками не уравновесится. Отметим чернилами на стержне эту точку. Это будет центр тяжести нашей системы, состоящей из двух шариков. Массой стержня можно пренебречь, она совсем незначительна. К точке, где расположен центр тяжести нашей системы, а она будет находиться ближе к большому шарику, привяжем две нитки длиной 70 см. Другой конец ниток привяжем к какой-нибудь перекладине.

Нужно, чтобы прибор висел свободно, ничего не задевая. Передвигая нитки вдоль стержня, добьёмся полного равновесия коромысла с шариками. Вращая коромысло вокруг ниток, закрутим их как можно больше. Коромысло должно висеть горизонтально, не качаясь. Отпустим коромысло, оно начнёт вращаться вокруг раскручивающихся ниток. Нитки, являющиеся осью нашего прибора, висят строго вертикально, никакие силы не заставляют их сойти с вертикального положения. Когда прибор перестанет раскручиваться, он будет висеть неподвижно в горизонтальном положении .

Но вернёмся в космос. Проделанный опыт имеет прямое отношение к системе Земля-Луна. Роль стержня от шариковой ручки, который связывает шарики в нашем опыте, играет притяжение Луны к Земле и Земли к Луне. Центр масс этой космической системы Земля-Луна находится внутри земного шара на расстоянии 4700 км от геометрического центра Земли. За полный оборот Луны вокруг Земли геометрический центр Земли тоже делает один полный оборот вокруг центра масс системы Земля-Луна.

Заключение

С незапамятных времен человек, глядя на ночное небо, мечтал побывать в космосе. Мы живем в эпоху освоения космического пространства. Путешествия в космос теперь уже не мечта, а действительность. Осуществляется мечта К. Э. Циолковского: “Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство”. Успешно осваивают космос искусственные спутники Земли, пилотируемые космические корабли, орбитальные станции. Человек произвел разведку планет Солнечной системы – Венеры, Марса, Юпитера, достиг поверхности Луны. “Маленький шаг человека, но огромный шаг человечества”, - сказал Нил Армстронг, сделав первый шаг по Луне. Все это стало возможным благодаря законам физики. Законы физики – это законы мира, в котором мы живем. Чтобы жить в согласии с окружающим нас миром, надо знать его законы и использовать их на благо мира.

Спасибо за внимание!

Литература:

“ Беседы по физике” М. И. Блудов,

изд. “Просвещение” 1984 г. “Космос у тебя дома” Ф. Рабиза,

изд. “Детская литература” 1984 г. Серия “100 человек, которые изменили ход истории”

multiurok.ru

"история космонавтики" - Физика

Краткая история развития космонавтики

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства - воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: "Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет". Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке - появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Циолковский и конструктор первой советской жидкостной ракеты ГИРД-09 М.К. Тихонравов

Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества".

В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.

Группа организаторов ГИРД во главе с С.П. Королевым и Ф.А. Цандером, автором конструкций ряда опытных двигателей для ракет

Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:

• исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
• изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
• получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:

• парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
• электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
• система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.

В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова...)".

Совет главных конструкторов в составе А.Ф. Богомолова, М.С. Рязанского, Н.А. Пилюгина, С.П. Королева, В.П. Глушко, В.П. Бармина, В.И. Кузнецова

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.

Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет прошло со дня запуска пер-вого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими кос-мическими державами.

Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.

Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А. Гагарина. Затем - групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пи-лотируемым программам.

Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.

Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.

В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.

Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика космического полета.

Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.

В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.

Генеральный конструктор В.Н. Челомей

Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций "Салют", "Алмаз", "Мир", моду лей двадцатитонно-го класса "Квант", "Кристалл", "Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции (МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара", комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.

Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" - представитель второго поколения ракет-носителей.

За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.

Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.

 

 

Просмотр содержимого документа «"история космонавтики"»

Давным-давно, когда человек был очень древним, много не знал и многое не умел, он смотрел в ночное звездное небо, любовался на звезды и думал, что это глаза богов смотрят на землю и наблюдают за ним, человеком.

Так прошло много лет….

Людей, которые изучали небесные объекты, например, звезды, планеты и их спутники стали называть

астрономами

Но вот прошло время и Человек изобрёл подзорную трубу, телескоп, чтобы наблюдать за звёздами и планетами.

Ещё древние астрономы могли наблюдать, что в космосе наша планета не одинока, вокруг нашего солнца вращаются и другие планеты.

Звёзд на небе было очень много!!! И ещё древние астрономы заметили, что причудливые узоры, которые составляют огоньки звёзд, неизменны. Эти группы они назвали созвездиями . Чтобы можно свободно ориентироваться среди звезд и созвездий, ученые наносили их на небесную карту. Каждому созвездию дали свое название.

Почти 100 лет назад жил К.Э.Циолковский. он очень любил наблюдать в телескоп за звездами и изучал их. Он задумал сконструировать такой летательный аппарат, который смог бы долететь до какой-нибудь планеты. О своих расчетах и чертежах он рассказал в научных книгах

Шло время.

Люди изобрели самолет, научились перелетать с одного материка на другой, но мечта посетить другие планеты не оставляла Человека.

Через много лет учёные под руководством конструктора С.П.Королёва создали ракету, которая смогла подняться так высоко, что она достигла космоса.

Ракета была сконструирована так, что она могла взять с собой на орбиту любой груз.

Первым в космическое пространство был запущен искусственный спутник земли.

На нём учёные установили специальные приборы. Спутник пролетал вокруг земли и издавал сигнал, который слышали все жители планеты. Это была первая победа в покорении Человеком космоса!!!!

4 октября 1957 года

Учёные готовились отправить человека в космос. Уже были отобраны самые лучшие, самые смелые и опытные летчики страны, но вначале учёные решили, что в космос полетит животное. Состоялся полет с живыми существами на борту – это были две собаки лайки Белка и Стрелка. Они тоже благополучно вернулись на землю. Это была вторая победа человека в покорении космоса!

12 апреля 1961 года мечта побывать Человеку в космосе сбылась!!!! Впервые в мире космонавт Юрий Гагарин успешно облетел вокруг Земли.

Полёт в космос человека стало очень важным событием для всего мира.

Все люди планеты восторженно приветствовали первого космонавта.

В некоторых местах поверхность Земли как будто смята, она вся в складках и трещинах. Здесь поднялись выше облаков горы. Их вершины ярко блестят под лучами солнца, потому что покрыты вечными снегами.

Юрий Гагарин первым увидел, как выглядит наша Земля из космоса. В чёрном бездонном пространстве, усеянном точками звёзд, медленно кружится наша планета. Сквозь голубоватую дымку на ней просвечивают синие пятна морей и океанов. На поверхности океанов разбросаны большие куски суши и маленькие острова. Желтые пески пустынь сменяются густыми лесами, по равнинам извиваются тонкие ниточки рек.

18 марта 1965 г. —

совершён первый выход человека в открытый космос с корабля Восход-2

Алексей

Леонов

Первая женщина –

космонавт

Валентина Терешкова

Тохтар Аубакиров

Первый казахский космонавт, Герой Советского Союза Тохтар Аубакиров 2 октября 1991 открыл космическую страницу суверенного и независимого Казахстана.

Тохтар Онгарбаевич Аубакиров - первый казахский космонавт, родился 27 июля 1946 года в колхозе имени 1 Мая Каркаралинского района Карагандинской области.

В 1976 году окончил школу летчиков-испытателей Министерства авиационной промышленности СССР, заочно учился и окончил в 1979 году Московский авиационный институт, получил профессию инженера-гидромеханика.

Талгат Мусабаев

Талгат Мусабаев — российский, казахский космонавт.

Герой Российской Федерации, награжден орденами и медалями России и иностранных государств.

Почетный гражданин городов России и СНГ.

Доктор технических наук. Генерал-лейтенант авиации Республики Казахстан.

Совершил три полета в космос.

ПИТАНИЕ КОСМОНАВТОВ

Людей всегда манила Луна – такая близкая и далекая, необычная и загадочная. Луна – наш самый близкий сосед по космосу. О путешествии на Луну мечтали многие, в том числе и учёные.

16 июля 1969 года пилотируемый космический корабль серии «Аполлон», впервые доставил людей на поверхность другого космического тела – Луны.

Это была очередная победа Человека в освоении космоса!!!

Вот такой предстала поверхность Луны перед глазами космических путешественников.

20 июля 1969 года человек впервые высадился на Луне. В знаменитой экспедиции участвовало трое американских астронавтов: Нил Армстронг, Эдвард Олдрин и Майкл Коллинз.

На посадочной площадке первые люди на Луне прикрепили карту зеленой планеты и табличку с надписью: "Здесь люди с Земли впервые ступили на Луну. Мы пришли с миром от всего человечества".

Экспедиция на Луну стала третьим значимым событием в истории освоения космоса.

17 ноября 1970 года на поверхность Луны сошел «Луноход-1″ – первый самоходный колесный аппарат, доставленный на ближайшую соседку Земли советским непилотируемым космическим аппаратом «Луна-17″.

Человек мечтает о том,. как замечательно было бы сделать аппарат, который мог бы долететь до Марса, доставить туда людей и технику.

Учёные отправили на Марс ракету с марсоходом. Марсоход — планетоход, предназначенный для изучения Марса. Управляли таким сложным оборудованием с Земли.

Ученые сконструировали космический дом для астронавтов орбитальную станцию.

Орбитальная станция рассчитанный на долгий срок жизни. Станция так и называется «Долговременная». Отсюда удобно наблюдать за погодой, изучать поверхность Земли и дно океанов, вести разведку полезных ископаемых. На борту орбитальных станций космонавты жили помногу месяцев.

Сейчас на орбитальных станциях работают экипажи космонавтов из разных стран.

В будущем кроме полётов к дальним планетам, в космосе появятся заводы и фабрики. Тогда удастся не только освободить от них поверхность нашей голубой планеты.

В невесомости можно производить материалы с невиданными свойствами: очень чистые и очень прочные. А привозить все необходимое и увозить готовую продукцию будут космопланы – крылатые космические корабли .

Мечты сбываются!

multiurok.ru

Первые шаги в освоении человеком космоса

Вспомним некоторые данные, показывающие этапы освоения космоса.

4 октября 1957 года первый советский искусственный спутник (рис. 46, а), шар массой 83,6 кг, достигший высоты 947 км, вызвал восторженное удивление всего мира; 92 дня летал он округ нашей планеты.

3 ноября 1957 года. Второй искусственный спутник (рис. 46, б) массой 508,3 кг с подопытным животным – собакой Лайкой – в герметически закрытой кабине летал 5 месяцев 11 дней. Высота этого спутника над Землей в апогее составляла 1671 км, в перигее – 225 км.

2 января 1959 года. Этот день ознаменовался запуском первой в истории человечества космической ракеты в сторону Луны с автоматической станцией на борту (рис. 46, в). Станция прошла около Луны, вышла на орбиту вокруг Солнца и стала первой искусственной планетой.

4 октября 1959 года стартовала третья космическая ракета автоматической межпланетной станцией на борту. Орбита этой ракеты огибала Луну. С борта ракеты была сфотографирована поверхность Луны, невидимая с Земли. В течение 40 мин с расстояния 60 – 70 тыс. км производилось фотографирование лунной поверхности. По команде с Земли негативное изображение телевизионным способом было передано на Землю с расстояния 70000 км. Советские ученые дали названия новым объектам; море Москвы, кратер Ломоносов, кратер Циолковский, Море мечты и др. (рис. 46, г).

15 мая 1960 года осуществлен запуск космического корабля-спутника массой 4540 кг. На борту корабля была установлена кабина с оборудованием для будущего полета человека. Запуск имел целью проверить работу систем, обеспечивающих безопасный полет человека на корабле-спутнике и надежность управления им. Спустя три месяца запустили второй космический корабль-спутник массой 4600 кг. На борту этого корабля находились две собаки, мыши, растения, грибковые культуры и другие объекты. После того как корабль сделал 17 оборотов вокруг Земли, была подана команда для спуска и первые путешественницы – собаки Белка и Стрелка благополучно приземлились.

Пока инженеры, техники, медики, биологи исследовали условия космического полета, шла подготовка к полету человека. Надо было проверить влияние на человеческий организм состояния невесомости, перегрузок при взлете, вибраций (колебаний) и т. д.

Мир напряженно ждал наступления этого дня. И вот свершилось!

12 апреля 1961 года. В 9 ч 07 мин по московскому времени космический корабль-спутник «Восток» с человеком на борту поднялся в космос и, совершив полет вокруг земного шара, вернулся на Землю. Пионером освоения космоса был Юрий Алексеевич Гагарин.

Космический корабль «Восток» показан на рисунке 47, а; здесь: 1 – приборная доска с глобусом, 2 – телевизионная камера, 3 – иллюминатор, 4 – входной люк, б – катапультируемое кресло.

На рисунке 47, б показан внешний вид корабля «Восток« месте с последней ступенью ракеты-носителя. Полностью ракета-носитель показана на рисунке 47, в. Видны четыре сопла (Д1) двигателя первой ступени ракеты, двигатель второй ступени (Д2), двигатель третьей ступени (Д3). Корабль «Восток» прикрыт предохранительным обтекателем.

6 августа 1961 года. В 9 ч по московскому времени на орбиту Земли был выведен новый космический корабль-спутник «Восток-2», пилотируемый летчиком-космонавтом Германом Степановичем Титовым. Советский космический корабль-спутник «Восток-2» более 17 раз облетел вокруг земного шара, преодолев расстояние свыше 700 тыс. км. Выполнив намеченную программу, летчик-космонавт успешно приземлился на территории нашей Родины.

Прошел год. И новый триумф советской науки и техники, новый подвиг летчиков-героев – беспримерный групповой полет на кораблях «Восток-3» и «Восток-4»! 71 ч «небесные братья» Андриян Григорьевич Николаев и Павел Романович Попович совершали групповой полет. Полет доказал возможность длительного пребывания человека в космосе.

А в июне 1963 года весь мир восхищался новым подвигом советских людей – групповым полетом первой в мире женщины-космонавта Валентины Владимировны Терешковой и Валерия Федоровича Быковского.

Запуски искусственных спутников разных видов и назначений следуют друг за другом. Увеличивается продолжительность, дальность, высота полета, грузоподъемность кораблей. Растет значение освоения ближнего космоса в народнохозяйстенной жизни страны, в службе связи, в метеорологии, в решении важных научных проблем. Однако тема нашей беседы не позволяет нам календарно следить за развитием этих событий, она едет нас дальше к проблемам освоения дальнего космоса, далеко а пределами земной атмосферы, к полетам в направлении Луны планет солнечной системы. Вот наиболее примечательные вехи а этом пути.

Станция назначения Луна. После того как первые космические аппараты достигли поверхности Луны и сфотографировали ее поверхность с близкого расстояния, стал вопрос об осуществлении мягкой посадки на Луну и непосредственном исследовании ее грунта. В феврале 1966 года такая посадка была выполнена советской автоматической станцией «Луна-9» (рис. 48, а). Станция передала на Землю панораму лунного ландшафта в Океане Бурь и позволила сделать заключение характере и прочности лунного грунта.

Американская программа «Аполлон» поставила целью отправку пилотируемых кораблей и в конечном счете высадку человека на Луну с возвращением на Землю. Облет Луны пилотируемым кораблем «Аполлон-8» и следующие за тем полеты кораблей «Аполлон-9» и «Аполлон-10» были проведены с целью отработки важнейших моментов управления и подготовки к мягкой посадке астронавтов на Луну. Наконец, 16 июля 1969 года с мыса Кеннеди стартовала ракета «Сатурн», унося корабль «Аполлон-11» в направлении к Луне. Через 103 ч полета 20 июля он совершил посадку в районе Моря Спокойствия, и 21 июля 1969 года первый человек Нил Армстронг ступил на поверхность Луны. Через 20 мин второй астронавт Эдвин Олдрин присоединился к нему.

Советская космонавтика набрала другой путь: усилия наших ученых были направлены на разработку совершеннейших автоматических станций.

Большое достижение советской науки и техники – автоматическая станция «Луна-16». Она совершила мягкую посадку 20 сентября 1970 года в районе Моря Изобилия. По командеЗемли автоматический бур провел сверление лунного грунта и взял образцы лунной пыли. Новая команда – и станция стартует с Луны на Землю (рис. 48, в).

В том же 1970 году автоматическая станция «Луна-17» доставила на Луну самоходный аппарат «Луноход-1» (рис. 48, б), который около 11 месяцев (до октября 1971 года) по команде Земли перемещался, «осматривал» окружающую его местность, «трогал» грунт, выполнял большой комплекс разнообразных научных исследований.

В феврале 1972 года автоматическая станция «Луна-20» по команде с Земли ваяла образцы грунта в горном районе. Этот исключительной ценности груз благополучно был доставлен на Землю.

На очереди Марс. Через каждые 15 лет планета Марс оказывается на минимальном расстоянии от Земли – 56 млн. км (в 150 раз дальше Луны). Ясно, что изучение этой наиболее похожей на Землю планеты Солнечной системы сопряжено со значительными трудностями. На данном этапе развития космонавтики исследования Марса возможны только при помощи беспилотных станций и автоматических приборов.

В 1962 году был запущен советский космический зонд «Марс-1». Затем был выведен на орбиту американский аппарат «Маринер-IV». Телевизионные изображения, переданные им на Землю, показали большое сходство поверхности Марса с лунными пейзажами. Аппараты «Маринер-VI» и «Маринер-VII», запущенные в 1969 году, позволили сделать некоторые выводы о температуре, составе атмосферы планеты. В 1971 году были выведены на орбиты вокруг планеты Марс советские автоматические станции «Марс-2» и «Марс-3» н американский аппарат «Маринер-IX». От станции «Марс-2» была отделена капсула, доставившая на поверхность Марса вымпел с изображением Герба СССР. В 1973 году были запущены станции «Марс-4» и «Марс-5». В 1974 году на поверхность Марса опустился спускаемый аппарат станции «Марс-6»; через два года мягкую посадку на поверхность Марса произвели два американских аппарата «Викинг».

Ближайшая к Земле планета – Венера. В наивыгоднейшем для изучения положении Венера бывает на расстоянии 46 млн. км от Земли, ближе Марса; но исследования Венеры более затруднены из-за плотной облачной атмосферы, окутывающей планету и не позволяющей пока разглядеть детали ее поверхности. В 1967 году советская автоматическая станция «Венера-4» совершила плавный спуск в атмосфере планеты и впервые передала по радио данные о состоянии и физических свойствах атмосферы Венеры. Температура в том слое, до которого удалось проникнуть, оказалась около 320'С (приблизительно температура плавления свинца). Основным газом в атмосфере планеты оказался углекислый газ (97%).

Последующим автоматам «Венера-5,-6» удалось проникнуть еще глубже, до 20 км над поверхностью. 15 декабря 1970 года спускаемый аппарат станции «Венера-7» совершил (впервые в мире) мягкую посадку на поверхность планеты. В 1975 году впервые в истории освоения космоса станции «Венера-9, -10» были выведены на орбиты искусственных спутников Венеры. Спускаемые аппараты этих станций впервые передали с поверхности Венеры на Землю высококачественные панорамы районов посадки. В марте 1982 года вблизи Венеры прошли две новые искусственные планеты Солнечной системы – «Венера-13» и «Венера-14». С помощью спускаемых аппаратов этих станций ученые получили цветные панорамные изображения поверхности Венеры в районах посадки, осуществили забор грунта и его анализ.

Говоря об освоении человеком космоса, нельзя не отметить также серию советских долговременных орбитальных научных станций «Салют», выведенных на околоземную орбиту в апреле 1971 года («Салют»), апреле 1973 года («Салют-2»), июне и декабре 1974 года («Салют-3» и «Салют-4»), июне 1976 года («Салют-5»), сентябре 1977 года («Салют-6») и апреле 1982 года («Салют-7» ) . На рисунке 49 показаны станция «Салют-6» и состыкованные с ней два транспортных корабля (ТК). Общая масса станции вместе с транспортными кораблями составляет 32,5 т, длина равна 29 м, максимальный диаметр 4,15 м.

Орбитальная станция «Салют-6» функционировала в течение 58 месяцев. За это время к станции были выполнены полеты десяти международных экипажей. Вместе с советскими космонавтами на околоземной орбите работали космонавты из Чехословакии, Польши, ГДР, Болгарии, Венгрии, Вьетнама, Кубы, Монголии, Румынии, Франции.

phscs.ru

ФИЗИКА ЗЕМЛИ И КОСМОСА. Обитаемые космические станции

ФИЗИКА ЗЕМЛИ И КОСМОСА

Земля — это не только поверхность и вся масса нашей планеты. Атмосфера — эта гигантская воздушная оболочка земного шара — тоже Земля. И космос вокруг нас на многие сотни и даже тысячи километров для ученых — тоже Земля. Правда, до сих пор идут споры о том, где истинная граница Земли, где граница атмосферы, где кончается околоземной космос. И споры эти едва ли кончатся скоро — ведь все зависит от тех свойств, по которым будут определять границу атмосферы. По некоторым из них, например по возможности жизнедеятельности человека, атмосфера кончается на высоте 11–12 км, по другим, например по наличию молекул воздуха, границей атмосферы считают высоту 1000 км.

Так или иначе, но одна из древнейших наук — геофизика — распространяет свои владения далеко за пределы наших обычных представлений о планете Земля.

Основными разделами геофизики до сих пор считались физика Земли и физика атмосферы (метеорология). Физика Земли изучает происхождение, внутреннее строение планеты и различные процессы в ее массе и на ее поверхности (землетрясения, ледниковые явления и др.).

Как известно, главной задачей метеорологии является краткосрочное и дальнее прогнозирование погоды, а в будущем — изыскание методов воздействия на атмосферные явления, т. е. управление погодой. Но с выходом человека в космос целый ряд проблем, бывших ранее предметом теоретических исследований физики Земли, выделился в самостоятельный раздел геофизики — физику космоса. С помощью ракет, искусственных спутников и космических кораблей уже сейчас ведется обширное изучение свойств околоземного космоса, в том числе различных полей Земли — гравитационного, магнитного, радиационного и др. Но это только начало. Создание орбитальных космических станций позволит значительно расширить исследовательские работы по изучению околоземного пространства и космоса. Так, например, орбитальные лаборатории позволят получить постоянно меняющуюся картину распределения температур и давлений, а также химического состава газа на различных высотах. Будут продолжаться исследование распределения электронной концентрации с высотой и изучение концентрации положительных ионов в ионосфере, магнитные измерения в различных частях околоземного пространства.

Атмосфера, изолирующая Землю от воздействия космического пространства и «дающая» нам погоду, сама по себе не является чем-то застывшим. В ней непрерывно происходят различные процессы, зависящие не только от свойств поверхности Земли, но и от явлений, происходящих в верхних слоях атмосферы и в космическом пространстве, а также от деятельности Солнца.

Для космических полетов человека особенно важно знать распределение радиационных поясов вокруг Земли и изменение интенсивности первичного космического излучения, а также корпускулярного и коротковолнового излучения Солнца, которые влияют на состав верхних слоев атмосферы и процессы, происходящие в них. Для тех же целей необходимо постоянно исследовать потоки метеорных тел в околоземном пространстве и их состав.

До сих пор человек наблюдал за атмосферными процессами главным образом с поверхности Земли, т. е. как бы с одной стороны. Служба погоды охватывала огромные площади поверхности Земли с помощью густой сети метеорологических станций и сложной системы оповещения, обработки и передачи информации. Правда, с помощью высокогорных метеорологических станций, шаров-зондов, самолетов, а также с помощью прожекторных, звукометрических и радиометодов исследователи уже давно «заглядывают» внутрь атмосферы.

В последнее время на службу метеорологии пришли ракеты. Особенно широко исследования атмосферы с помощью ракет проводились во время Международного геофизического года (1957–1958 гг.), когда только в Советском Союзе было запущено более 100 геофизических и метеорологических ракет.

Однако геофизические ракеты не могут дать полного представления о состоянии верхних слоев атмосферы. Такая задача по плечу лишь космической технике. Космические лаборатории позволят глубоко изучить облачный покров Земли, исследовать образование и движение различных видов облаков, оценить степень покрытия ими поверхности Земли в зависимости от различных факторов, провести изучение поведения ветров на различных высотах. Здесь предстоит раскрыть еще много белых пятен, утвердить или отвергнуть многие научные гипотезы. Так, быть может, удастся проверить гипотезу, согласно которой микрометеориты и космическая пыль, постепенно оседая к поверхности Земли, играют роль центров конденсации (дождь) или кристаллизации (снег) в атмосфере.

Предельно повысить точность прогнозирования погоды — вот главная задача будущих ОКС — геофизических обсерваторий в космосе.

Каковы же методы геофизических и метеорологических исследований, которые могут быть применены на орбитальной космической станции?

Прежде всего наблюдение и фотографирование, в том числе в инфракрасных лучах земной поверхности и облачного покрова с высоты оpбиты спутника. Это даст возможность обнаружить зарождение дождей, гроз, снегопадов, ураганов, бурь и т. д., а также следить за их развитием и перемещением. Накопленный опыт поможет в дальнейшем понять причины образования циклонов.

Кстати, аэрофотосъемка с борта орбитальной станции, которую можно будет назвать космофотосъемкой, позволит постоянно расширять и уточнять картографию нашей планеты. Съемка может производиться с помощью не только фототехники, но и инфракрасной аппаратуры и радиолокаторов, которые позволят преодолевать облачный покров и довольно значительную непрозрачность атмосферы. Съемки из космоса дадут возможность быстро уточнять и дополнять геофизические карты в связи с возникновением новых городов, каналов, водохранилищ, железных дорог, автострад, мостов и других искусственных сооружений. Как известно, одной из задач геодезии является точное определение размеров и расстоянии на поверхности Земли. При этом обычно применяется старинный способ земных измерений — триангуляция. Этот метод, сущность которого сводится к построению воображаемых треугольников на поверхности Земли, довольно сложен и требует больших затрат. Космические средства могут существенно облегчить пользование этим методом, позволяя охватить всю поверхность Земли и значительно повысить точность измерений.

Главное в триангуляции — это точное знание координат, так называемых базисных линий. Измерять расстояния с помощью спутника Земли можно визированием его либо одновременно с двух базисных линий, проходящих через точки на границах измеряемого расстояния (рис. 2, а), либо независимо в разных точках орбиты (рис. 2, б). Второй метод не требует очень больших высот орбиты (до 1000 км) и позволяет вычислять расстояния с точностью в несколько раз большей, чем при одновременном фиксировании по первому методу.

Рис. 2. Использование космической станции для триангуляции поверхности Земли:

а — одновременный метод; б — орбитальный метод; 1 — положение станции на орбите; 2 — базовая линия; 3 — орбита)

Триангуляция поверхности Земли с помощью космических средств позволит получить точные расстояния между континентами и с большой точностью определить положение островов в океанах. Замеры из космоса могут дать точность измерений до 10–20 м [17], в то время как точность обычных способов всего лишь около 100 м.

Космические лаборатории окажут неоценимую услугу и геологам в изучении состава земной коры, неоднородности ее массы. Обследование гравитационных и магнитных аномалий поможет открыть новые залежи различных полезных ископаемых.

Научная космическая станция даст возможность ученым выяснить влияние на климат Земли процессов, происходящих в ледниках.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

---

• 
  Оружие будущего фото
• 
  Как увидеть планеты невооруженным глазом
• 
  Российский новый вертолет
• 
  Вертолеты на каком топливе летают
• 
  Вертолет новый российский
• 
  Максимальная скорость кенигсегг агера
• 
  Microsoft очки дополненной реальности
• 
  Старый телефон с диском
• 
  Швейцарского сыра теория
• 
  Как будет выглядеть земля через 200 миллионов лет
• 
  Клонирование овцы долли