Астрофизика - Основы астрономии - Астрономия (открой для себя небо)

Тепловое излучение его законы

Абсолютная температура

В астрономии температуру тел Т принято измерять в К – кельвинах. Шкала Кельвина (или абсолютная температурная шкала) – шкала, в которой температура замерзания воды принята равной 273,15 градуса, а температура ее кипения – 373,15 градуса. На практике часто используют приближенные значения: 273 и 373. Температуру, отсчитываемую по абсолютной шкале, называют абсолютной. Температуру, равную 0 К, называют абсолютным нулем. Абсолютная температура связана со средней кинетической энергией: E = 3/2 kT. Коэффициент k = 1,38•10–23 Дж/К называют постоянной Больцмана. Изредка в астрономии, при сравнении температур планет и спутников планет, температуру t измеряют в градусах Цельсия – °С: T = t + 273 К.

Температурные шкалы.

Напомним, что цена деления по шкале Кельвина и Цельсия одинакова. 1 градус Цельсия и 1 кельвин равны. Полезно запомнить соотношение между средней кинетической энергией молекул идеального одноатомного газа и его температурой: 1 эВ = 7,74•103 К.

Астрофизика | Просмотров: 707 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Спектр и спектральный анализ

Дисперсия

В 1666 году Исаак Ньютон, обратив внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе, поставил опыт, в результате которого открыл дисперсию света и создал новый прибор – спектроскоп. Ньютон направил пучок света на призму, а потом для получения более насыщенной полосы заменил круглое отверстие на щелевое. Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества от длины волны света. Благодаря дисперсии белый свет разлагается в спектр при прохождении через стеклянную призму. Поэтому такой спектр называют дисперсионным.

Призма как спектральный прибор.

В телескопах для получения спектра используют специальные приборы – спектрографы, устанавливаемые за фокусом объектива телескопа. В прошлом все спектрографы были призменными, но теперь вместо призмы в них используют дифракционную решетку, которая также разлагает белый свет в спектр, его называют дифракционным спектром.

Астрофизика | Просмотров: 1873 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Электромагнитный диапазон излучений и его особенности

Спектр.

Простейшее представление о спектре можно получить, глядя на радугу или на цветовые переливы на дорожках лазерного диска. Белый свет, преломляясь в капельках воды, образует радугу, так как он состоит из множества лучей всех цветов, а те преломляются по-разному: красные - слабее всего, синие и фиолетовые - сильнее всего. Именно синие лучи, рассеиваясь, придают небу его цвет. Радуга - это разложенный на цвета свет Солнца, его спектр. Астрономы исследуют спектры Солнца, звезд, планет, комет, так как по спектрам можно многое узнать. В самом простом случае, спектр получают так. Свет пропускают сквозь узкую щель, за которой стоит преломляющая свет призма, за призмой - экран или глаз наблюдателя. Если источник света излучает свет всех длин волн, спектр выглядит как непрерывная полоса, плавно меняющая свой цвет от одного края до другого, от красного цвета до фиолетового. Эта полоса - бесчисленная череда изображений щели, через которую прошел свет, по-разному отклоненный призмой. Такой вид спектра называется непрерывным. Лампа накаливания как раз обладает таким спектром. Если испарить маленькую частицу вещества, затем нагреть, чтобы этот газ светился, и получить спектр такого света, то мы увидим не сплошную полосу, а набор отдельных линий (изображений щели), соответствующих определенным длинам волн. Причем, каждому веществу соответствует свой и только свой набор таких линий.

Астрофизика | Просмотров: 1253 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Закон всемирного тяготения

Исаак Ньютон смог объяснить движение тел в космическом пространстве с помощью закона всемирного тяготения. Ньютон пришел к своей теории в результате многолетних исследований движения Луны и планет.

Закон всемирного тяготения.

Если m1 и m2 – массы двух точечных тел, а r – расстояние между ними, то закон всемирного тяготения записывается в виде

где G = 6,67∙10–11 Н∙м2/кг2 – гравитационная постоянная. Этот закон справедлив также для сферически симметричных тел (при расстояниях между центрами больше суммы их радиусов), а приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними велико по сравнению с их размерами. Ускорение, которое испытывает тело m, находящееся на расстоянии r от тела M, равно

В частности, ускорение свободного падения в поле Земли равно

, где

– масса Земли, r – расстояние до ее центра. Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно g = 9,8 м/с2. Сплюснутость Земли и ее вращение приводят к отличию силы тяжести на экваторе и возле полюсов: ускорение свободного падения в точке наблюдения может приближенно высчитываться по формуле g = 9,78 ∙ (1 + 0,0053 sin φ), где φ – широта этой точки.

Астрофизика | Просмотров: 902 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Гравитационные волны в ранней Вселенной

РОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Напомним основные этапы развития Вселенной. Около 15 млрд. лет назад началось расширение Вселенной с сингулярного состояния. Первая стадия соответствовала времени меньше одной секунды 0=10-35 с). Энергия частицы в этот момент была значительно больше тех энергий, которые сейчас удается получить на крупнейших ускорителях мира. Именно в этой первой стадии — стадии «ранней Вселенной» — и формировались те начальные условия, которые потом повлияли на дальнейшую эволюцию Вселенной. Следующая после первой стадии фаза развития Вселенной—эпоха радиационно-доминированной плазмы. Она закончилась через 100 тыс. лет. Наиболее важным процессом, характерным для этой стадии, были аннигиляция античастиц и нуклеосинтез. Третий период начинался, когда электроны и протоны образовали нейтральный водород, необходимый для формирования наблюдаемой сейчас структуры Вселенной.

Астрофизика | Просмотров: 762 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Притяжение и движение тел в пространстве

Более точная формула третьего закона Кеплера, которая была получена Ньютоном, дает возможность определить одну из важнейших характеристик любого небесного тела - массу. Выведем эту формулу, считая (в первом приближении) орбиты планет круговыми. Пусть два тела, взаимно притягивающиеся и обращающиеся вокруг общего центра масс, имеющие массы m1 и m2, находятся от центра масс на расстоянии r1 и r2 и обращаются вокруг него с периодом Т. Расстояние между их центрами R=r1. На основании закона всемирного тяготения ускорение каждого из этих тел равно:

a1=Gm/R2 , a2=Gm1/R2

Угловая скорость обращения вокруг центра масс составляет w=2pi^2/T Тогда центростремительное ускорение выразится для каждого тела так:

a1=4pi^2r1/T^2 a2=4pi2^2/T^2

Массы планет, не имеющих спутников, определяют по тем возмущениям, которые они оказывают на движение астероидов, комет или космических аппаратов, пролетающих в их окрестностях.

Астрофизика | Просмотров: 502 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Гравитация от Ньютона до Эйнштейна

Гравитация от Ньютона до Эйнштейна. (информация для тех, кто пытается перевернуть мир новыми теориями)

Все весомые тела взаимно испытывают тяготение, эта сила обуславливает движение планет вокруг солнца и спутников вокруг планет. Теория гравитации - теория созданная Ньютоном, стояла у колыбели современной науки. Другая теория гравитации, разработанная Эйнштейном , является величайшим достижением теоретической физики 20 века. В течении столетий развития человечества люди наблюдали явление взаимного притяжения тел и измеряли его величину; они пытались поставить это явление себе на службу, превзойти его влияние, и наконец, уже в самое последнее время рассчитывать его с чрезвычайной точностью во время первых шагов вглубь Вселенной. Необозримая сложность окружающих нас тел обусловлена прежде всего такой многоступенчатой структурой, конечные элементы которой - элементарные частицы - обладают сравнительно небольшим числом видов взаимодействия. Но эти виды взаимодействия резко отличаются по своей силе. Частицы, образующие атомные ядра, связаны между собой самыми могучими из всех известных нам сил; для того чтобы отделить эти частицы друг от друга , необходимо затратить колоссальное количество энергии. Электроны в атоме связаны с ядром электромагнитными силами; достаточно сообщить им весьма скромную энергию ,(как правило достаточно энергии химической реакции) как электроны уже отделяются от ядра. Если говорить об элементарных частицах и атомах, то для них самым слабым взаимодействием является гравитационное взаимодействие. При сопоставлении с взаимодействием элементарных частиц гравитационные силы настолько слабы, что это трудно себе представить. Тем не менее они и только они полностью регулируют движение небесных тел. Это происходит потому, что тяготение сочетает в себе две особенности, из-за которых его действие усиливается, когда мы переходим к крупным телам. В отличии от атомного взаимодействия, силы гравитационного притяжения ощутимы и на больших удаленьях от созидающих их тел. Кроме того гравитационные силы - это всегда силы притяжения, то есть тела всегда притягиваются друг к другу.

Астрофизика | Просмотров: 742 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

Основы теории относительности

Основы теории относительности.

Важнейшими постулатами классической механики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном, являются принцип изотропности и однородности пространства и времени, три закона Ньютона, а также закон сложения скоростей Галилея. В конце XIX века некоторые выводы классической механики, прежде всего, применяемые к электромагнитному излучению, пришли в резкое противоречие с практикой. Законы Максвелла противоречили закону сложения скоростей Галилея. Чтобы спасти положение, была введена особая среда – эфир – заполняющая собой все пространство, и было объявлено, что законы Максвелла справедливы именно в ней. Однако ряд опытов (в т.ч. знаменитые опыты Майкельсона (1881) и Морли) показали несостоятельность этой гипотезы. Положение спас Альберт Эйнштейн, в 1905 году опубликовавший специальную теорию относительности. В качестве основных постулатов своей теории он выбрал принцип изотропности и однородности пространства и времени, а также принцип постоянства скорости света. Второй принцип немедленно привел к изменению закона сложения скоростей и изменения координат при переходе в другую систему отсчета. Кроме того, внимательное рассмотрение этих постулатов привело к открытию относительности одновременности событий, а также зависимости скорости течения времени, массы тела и его поперечной длины от скорости тела в этой системе отсчета. Упомянутые формулы выглядят так:

Астрофизика | Просмотров: 446 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)

О скорости света

Скорости бывают разные.

Введение Скорость света конечна, постоянна и недостижима. Недостижима, как бесконечность и постоянна, как бесконечность. Но конечна. Вот такая математическая головоломка. Один вариант ее решения нам известен уже сто лет. Вы уверены, что он правильный? Я нет. Мы не сомневаемся в том, что скорость света конечна, потому что мы ее измерили и продолжаем измерять. Мы анализируем результаты измерений, уточняем в справочниках ее среднее значение. Но что мы берем за точку отсчета времени, когда измеряем ее? Конечно самих себя, нашу планету –Землю. Мы давно уже знаем, что мы не центр вселенной в пространстве, но, по отношению к времени, все еще продолжаем считать себя центром мира. Мы забываем, что если Земля движется в пространстве, то она движется также и во времени.

Астрофизика | Просмотров: 851 | Добавил: buba | Дата: 10.03.2010 | Комментарии (0)