Astronomi bölümleri. Astronomi nedir ve neyi araştırır? Genel bilgiler ve astronomi nesneleri

1. Belgeleme, devam eden olayları ve süreçleri kaydetme ve alınan bilgileri uzun süre saklama yeteneğidir.
2. Aciliyet, kısa vadeli olayları kaydetme yeteneğidir.
3. Panoramik - aynı anda birden fazla nesneyi yakalama yeteneği.
4. Bütünlük, zayıf kaynaklardan ışık toplama yeteneğidir.
5. Ayrıntı - görüntüdeki bir nesnenin ayrıntılarını görme yeteneği.

• Teleskopla mümkün olduğunca çok şey görüyoruz: ( çözünürlük) α= 14"/D veya α= 206265·λ/D[Nerede λ ışığın dalga boyudur ve D- teleskop merceğinin çapı] .
• Merceğin topladığı ışık miktarına denir diyafram oranı. Diyafram e=~S (veya D 2) merceğin. E=(Gün/gün xp ) 2 , Nerede D xp - normal koşullar altında insan gözbebeğinin çapı 5 mm'dir (karanlıkta maksimum 8 mm).
• Arttırmak teleskop = Merceğin odak uzaklığı/göz merceğinin odak uzaklığı. W=F/f=β/α.

Gök cisimleri radyasyon üretir: ışık, kızılötesi, ultraviyole, radyo dalgaları, x-ışınları, gama radyasyonu. Atmosfer ışınların yere nüfuz etmesine λ ile müdahale ettiğinden< λ света (ультрафиолетовые, рентгеновские, γ - излучения), то последнее время на орбиту Земли выводятся телескопы и целые орбитальные обсерватории : (т.е развиваются внеатмосферные наблюдения).

l. Malzemenin sabitlenmesi .
Sorular:

1. Diğer konulardaki kurslarda hangi astronomi bilgilerini çalıştınız? (doğa tarihi, fizik, tarih vb.)
2. Diğer doğa bilimleriyle karşılaştırıldığında astronominin özgüllüğü nedir?
3. Ne tür gök cisimlerini biliyorsunuz?
4. Gezegenler. Kaç tane, dedikleri gibi, düzenleme sırası, en büyüğü vb.
5. Bugün astronominin ülke ekonomisindeki önemi nedir?

Ulusal ekonomideki değerler:
- Ufkun kenarlarını belirlemek için yıldızlara göre yönlendirme
- Navigasyon (navigasyon, havacılık, uzay bilimi) - yıldızlara göre yol bulma sanatı
- Geçmişi anlamak ve geleceği tahmin etmek için Evrenin keşfi
- Kozmonotik:
- Eşsiz doğasını korumak için Dünya'nın araştırılması
- Kara koşullarında elde edilmesi imkansız olan malzemelerin elde edilmesi
- Hava tahmini ve afet tahmini
- Tehlikedeki gemilerin kurtarılması
- Dünyanın gelişimini tahmin etmek için diğer gezegenlerin araştırılması
Sonuç:

1. Yeni ne öğrendin? Astronomi nedir, teleskopun amacı ve çeşitleri. Astronominin özellikleri vb.
2. Astronomik bir derginin (elektronik, örneğin Nebosvod) bir örneği olan Gözlemci Takvimi olan "Red Shift 5.1" CD'sinin kullanımını göstermek gerekir. İnternette göster, Astrotop, portal: Astronomi V Vikipedi, - ilginizi çeken bir konu hakkında bilgi alabileceğiniz veya bulabileceğiniz bir araç.
3. Derecelendirmeler.

Ev ödevi: Giriş, §1; öz kontrole yönelik sorular ve görevler (sayfa 11), No. 6 ve 7'de tercihen sınıfta diyagramlar hazırlanır; s. 29-30 (s. 1-6) - ana düşünceler.
Astronomik aletlerle ilgili materyali ayrıntılı olarak incelerken öğrencilere sorular ve görevler sorabilirsiniz:
1. G. Galileo teleskopunun temel özelliklerini belirleyin.
2. Galilean refraktör optik tasarımının Kepler refraktör optik tasarımına göre avantajları ve dezavantajları nelerdir?
3. BTA'nın temel özelliklerini belirleyin. BTA, MSR'den kaç kat daha güçlüdür?
4. Uzay aracına yerleştirilen teleskopların avantajları nelerdir?
5. Astronomik bir gözlemevinin inşası için alanın hangi koşulları sağlaması gerekir?

Ders 2002 yılında “İnternet Teknolojileri” çevresinin üyeleri tarafından hazırlandı: Prytkov Denis (10. sınıf) Ve Disenova Anna (9. sınıf). 09/01/2007 tarihinde değiştirildi

1. Zamanı (takvimi) takip etme ihtiyacı. (Eski Mısır - astronomik olaylarla ilişki fark edildi)
2. Özellikle denizciler için yolunuzu yıldızlardan bulmak (ilk yelkenli gemiler M.Ö. 3 bin yılda ortaya çıktı)
3. Merak, güncel olguları anlayıp hizmetinize sunmaktır.
4. Astrolojiyi doğuran kaderinizi önemsemek.

etimoloji

Bilimsel bir disiplin olarak astronominin yapısı

Galaksi Dışı Astronomi: Yerçekimsel Merceklenme. Fotoğrafın merkezine yakın bir sarı gökada kümesinin yerçekimsel mercekleme etkisi nedeniyle çoğalan, tek bir gökadanın çoklu görüntüleri olan birkaç mavi halka şeklindeki nesne görülebilmektedir. Mercek, ışık ışınlarını büken ve daha uzaktaki bir nesnenin görüntüsünün artmasına ve bozulmasına yol açan kümenin yerçekimi alanı tarafından oluşturulur.

Modern astronomi birbiriyle yakından ilişkili birçok bölüme ayrılmıştır, dolayısıyla astronominin bölünmesi biraz keyfidir. Astronominin ana dalları şunlardır:

• Astrometri - armatürlerin görünen konumlarını ve hareketlerini inceler. Daha önce astrometrinin rolü, gök cisimlerinin hareketini inceleyerek coğrafi koordinatların ve zamanın son derece hassas bir şekilde belirlenmesinden oluşuyordu (şimdi bunun için başka yöntemler kullanılıyor). Modern astrometri şunlardan oluşur:
  • görevleri gök cisimlerinin koordinatlarını gözlemlerden belirlemek, yıldız konumlarının kataloglarını derlemek ve astronomik parametrelerin sayısal değerlerini belirlemek olan temel astrometri - armatürlerin koordinatlarındaki düzenli değişiklikleri hesaba katmaya izin veren miktarlar;
  • çeşitli koordinat sistemlerini kullanarak gök cisimlerinin görünen konumlarını ve hareketlerini belirlemek için matematiksel yöntemler geliştiren küresel astronomi ve ayrıca armatürlerin koordinatlarında zaman içinde düzenli değişiklikler teorisi;
• Teorik astronomi, gök cisimlerinin yörüngelerini görünen konumlarından belirlemeye yönelik yöntemler ve gök cisimlerinin yörüngelerinin bilinen öğelerinden (ters problem) gök cisimlerinin efemeridlerini (görünen konumlarını) hesaplamaya yönelik yöntemler sağlar.
• Gök mekaniği, evrensel yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altında gök cisimlerinin hareket yasalarını inceler, gök cisimlerinin kütlelerini ve şeklini ve sistemlerinin stabilitesini belirler.

Bu üç bölüm esas olarak astronominin (gök cisimlerinin hareketinin incelenmesi) ilk problemini çözer ve bunlara sıklıkla denir. klasik astronomi.

• Astrofizik gök cisimlerinin yapısını, fiziksel özelliklerini ve kimyasal bileşimini inceler. Aşağıdakilere ayrılmıştır: a) pratik astrofizik araştırma yöntemlerinin ve ilgili alet ve araçların geliştirildiği ve uygulandığı pratik (gözlemsel) astrofizik; b) fizik yasalarına dayanarak gözlemlenen fiziksel olaylar için açıklamaların verildiği teorik astrofizik.

Astrofiziğin bir dizi dalı, belirli araştırma yöntemleriyle ayırt edilir.

• Yıldız astronomisi, yıldızların, yıldız sistemlerinin ve yıldızlararası maddenin fiziksel özelliklerini dikkate alarak mekansal dağılım ve hareket modellerini inceler.

Bu iki bölüm esas olarak astronominin ikinci problemine (gök cisimlerinin yapısı) değinmektedir.

• Kozmogoni, Dünyamız da dahil olmak üzere gök cisimlerinin kökeni ve evrimiyle ilgili soruları inceliyor.
• Kozmoloji, Evrenin yapısının ve gelişiminin genel yasalarını inceler.

Gök cisimleri hakkında edinilen tüm bilgilere dayanarak astronominin son iki bölümü üçüncü problemini (gök cisimlerinin kökeni ve evrimi) çözmektedir.

Genel astronomi dersi, astronominin çeşitli dalları tarafından elde edilen temel yöntemler ve en önemli sonuçlara ilişkin bilgilerin sistematik bir sunumunu içerir.

Sadece 20. yüzyılın ikinci yarısında oluşan yeni yönlerden biri, eski insanların astronomik bilgilerini inceleyen ve Dünya'nın devinim fenomenine dayanarak eski yapıların tarihlendirilmesine yardımcı olan arkeoastronomidir.

Yıldız astronomisi

Gezegensel Karınca Bulutsusu - Mz3. Ölmekte olan merkezi yıldızdan gazın püskürmesi, geleneksel patlamaların kaotik modellerinin aksine simetrik bir model göstermektedir.

Hidrojen ve helyumdan daha ağır olan elementlerin neredeyse tamamı yıldızlarda oluşur.

Astronomi konuları

Astronominin sorunları

Ana görevler astronomişunlardır:

1. Gök cisimlerinin uzaydaki görünür ve daha sonra gerçek konumlarının ve hareketlerinin incelenmesi, boyutlarının ve şekillerinin belirlenmesi.
2. Gök cisimlerinin yapısının incelenmesi, içlerindeki maddelerin kimyasal bileşiminin ve fiziksel özelliklerinin (yoğunluk, sıcaklık vb.) incelenmesi.
3. Bireysel gök cisimlerinin ve oluşturdukları sistemlerin kökeni ve gelişimi ile ilgili sorunları çözmek.
4. Evrenin en genel özelliklerinin incelenmesi, Evrenin gözlemlenebilir kısmı olan Metagalaksi teorisinin oluşturulması.

Bu sorunları çözmek, hem teorik hem de pratik olarak etkili araştırma yöntemlerinin oluşturulmasını gerektirir. İlk problem, eski çağlarda başlayan uzun süreli gözlemlerle ve yaklaşık 300 yıldır bilinen mekanik yasalarına dayanarak çözüldü. Bu nedenle, astronominin bu alanında, özellikle Dünya'ya nispeten yakın olan gök cisimleri için en zengin bilgilere sahibiz: Ay, Güneş, gezegenler, asteroitler vb.

İkinci sorunun çözümü, spektral analiz ve fotoğrafçılığın ortaya çıkışıyla bağlantılı olarak mümkün oldu. Gök cisimlerinin fiziksel özelliklerinin incelenmesi 19. yüzyılın ikinci yarısında başladı ve temel sorunlar ancak son yıllarda ortaya çıktı.

Üçüncü görev, gözlemlenebilir malzemenin birikmesini gerektirir. Şu anda bu tür veriler, gök cisimlerinin ve sistemlerinin ortaya çıkış ve gelişim sürecini doğru bir şekilde tanımlamak için henüz yeterli değildir. Bu nedenle, bu alandaki bilgi yalnızca genel düşüncelerle ve az çok makul hipotezlerle sınırlıdır.

Dördüncü görev en büyüğü ve en zorudur. Uygulama, mevcut fiziksel teorilerin artık bu sorunu çözmek için yeterli olmadığını göstermektedir. Yoğunluk, sıcaklık, basınç sınır değerlerinde maddenin durumunu ve fiziksel süreçleri tanımlayabilen daha genel bir fiziksel teori oluşturmak gereklidir. Bu sorunu çözmek için, Evrenin birkaç milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan bölgelerinde gözlemsel verilere ihtiyaç vardır. Modern teknik yetenekler bu alanların ayrıntılı araştırılmasına izin vermemektedir. Ancak bu sorun şu anda en acil olanıdır ve Rusya dahil birçok ülkede gökbilimciler tarafından başarıyla çözülmektedir.

Astronomi tarihi

Antik çağlarda bile insanlar gök cisimlerinin gökyüzündeki hareketi ile periyodik hava değişiklikleri arasındaki ilişkiyi fark etmişti. Astronomi daha sonra astrolojiyle iyice karıştırıldı. Bilimsel astronominin nihai tanımlanması Rönesans döneminde gerçekleşti ve uzun zaman aldı.

Astronomi, insanlığın pratik ihtiyaçlarından doğan en eski bilimlerden biridir. İlkel çiftçiler, yıldızların ve takımyıldızların konumuna göre mevsimlerin başlangıcını belirliyorlardı. Göçebe kabilelere Güneş ve yıldızlar rehberlik ediyordu. Kronoloji ihtiyacı bir takvimin oluşturulmasına yol açtı. Tarih öncesi insanların bile Güneş, Ay ve bazı yıldızların doğuşu ve batışıyla ilgili temel olayları bildiğine dair kanıtlar var. Güneş ve Ay tutulmalarının periyodik olarak tekrarlandığı çok uzun zamandır bilinmektedir. En eski yazılı kaynaklar arasında astronomik olayların tanımlarının yanı sıra, parlak gök cisimlerinin gün doğumu ve gün batımı zamanlarını tahmin etmeye yönelik ilkel hesaplama şemaları ve zamanı sayma ve bir takvimi sürdürmeye yönelik yöntemler bulunmaktadır. Astronomi Antik Babil, Mısır, Çin ve Hindistan'da başarıyla gelişti. Çin tarihi, MÖ 3. bin yılda meydana gelen bir Güneş tutulmasını anlatır. e.Hıristiyanlık öncesi dönemin son yüzyıllarında Akdeniz ülkelerinde geliştirilmiş aritmetik ve geometriye dayanarak Güneş, Ay ve parlak gezegenlerin hareketlerini açıklayan ve tahmin eden teoriler oluşturuldu ve basit uygulamalarla birlikte ancak etkili araçlar Rönesans'a kadar pratik amaçlara hizmet etti.

Astronomi özellikle Antik Yunan'da büyük bir gelişme gösterdi. Pisagor, Dünya'nın küresel olduğu sonucuna vardı ve Samoslu Aristarkus, Dünyanın Güneş'in etrafında döndüğünü öne sürdü. 2. yüzyılda Hipparkhos. M.Ö e.ilk yıldız kataloglarından birini derledi. Ptolemy'nin Madde 2'de yazdığı “Almagest” adlı eserinde. N. e., sözde tarafından ortaya konmuştur. Neredeyse bir buçuk bin yıldır genel olarak kabul edilen dünyanın jeosentrik sistemi. Orta Çağ'da Doğu ülkelerinde astronomi önemli bir gelişme gösterdi. 15. yüzyılda Ulugbek, Semerkant yakınlarında o zamanın doğru ölçüm cihazlarıyla bir gözlemevi inşa etti. Hipparchus'tan sonraki ilk yıldız kataloğu burada derlendi. 16. yüzyıldan itibaren Avrupa'da astronominin gelişimi başlıyor. Ticaretin ve denizciliğin gelişmesi, sanayinin ortaya çıkmasıyla bağlantılı olarak yeni talepler ortaya atılmış, bilimin dinin etkisinden kurtulmasına katkıda bulunmuş ve bir takım büyük keşiflere yol açmıştır.

Modern astronominin doğuşu, Ptolemy dünyasının jeosantrik sisteminin (2. yüzyıl) reddedilmesi ve bunun yerine Nicolaus Copernicus'un güneş merkezli sisteminin (16. yüzyılın ortaları) getirilmesiyle ve gök cisimleri üzerinde bir hesaplama yöntemi kullanılarak yapılan çalışmaların başlamasıyla ilişkilidir. teleskop (Galileo, 17. yüzyılın başları) ve evrensel yerçekimi yasasının keşfi (Isaac Newton, 17. yüzyılın sonları). 18.-19. yüzyıllar astronomi için Güneş Sistemi, Galaksimiz ve yıldızların, Güneş'in, gezegenlerin ve diğer kozmik cisimlerin fiziksel doğası hakkında bilgi ve bilgilerin biriktirildiği bir dönemdi. Büyük teleskopların ve sistematik gözlemlerin ortaya çıkışı, Güneş'in milyarlarca yıldızdan oluşan disk şeklindeki devasa bir sistemin - bir galaksinin - parçası olduğunun keşfedilmesine yol açtı. 20. yüzyılın başında gökbilimciler bu sistemin milyonlarca benzer galaksiden biri olduğunu keşfettiler. Diğer galaksilerin keşfi, galaksi dışı astronominin gelişmesine ivme kazandırdı. Galaksi spektrumlarının incelenmesi, 1929'da Edwin Hubble'ın, daha sonra Evrenin genel genişlemesi temelinde açıklanan "galaksi durgunluğu" olgusunu tanımlamasına izin verdi.

20. yüzyılda astronomi iki ana kola ayrıldı: gözlemsel ve teorik. Gözlemsel astronomi, gök cisimlerinin gözlemlerine odaklanır ve bunlar daha sonra temel fizik yasaları kullanılarak analiz edilir. Teorik astronomi, astronomik nesneleri ve olayları tanımlamak için modellerin (analitik veya bilgisayar) geliştirilmesine odaklanmıştır. Bu iki dal birbirini tamamlar: Teorik astronomi gözlemsel sonuçlar için açıklamalar arar ve gözlemsel astronomi teorik sonuçları ve hipotezleri doğrulamak için kullanılır.

20. yüzyılın bilimsel ve teknolojik devriminin genel olarak astronominin ve özellikle astrofiziğin gelişimi üzerinde son derece büyük etkisi oldu. Yüksek çözünürlüklü optik ve radyo teleskopların oluşturulması, atmosfer dışı astronomik gözlemler için roketlerin ve yapay Dünya uydularının kullanılması, yeni tür kozmik cisimlerin keşfedilmesine yol açtı: radyo galaksileri, kuasarlar, pulsarlar, X-ışını kaynakları vb. Yıldızların evrimi teorisinin ve güneş kozmogonisinin temelleri geliştirilen sistemlerdi. 20. yüzyılın astrofiziğinin başarısı, evrenin bir bütün olarak evrimi teorisi olan göreceli kozmolojiydi.

2009 yılı BM tarafından Uluslararası Astronomi Yılı (IYA2009) olarak ilan edildi. Ana odak noktası halkın astronomiye olan ilgisinin ve anlayışının arttırılmasıdır. Meslekten olmayan insanların hala aktif rol oynayabildiği az sayıdaki bilimden biridir. Amatör astronomi bir dizi önemli astronomik keşiflere katkıda bulunmuştur.

Astronomik gözlemler

Astronomide bilgi öncelikle uzaydaki görünür ışığın ve diğer elektromanyetik radyasyon spektrumlarının tanımlanması ve analiz edilmesiyle elde edilir. Astronomik gözlemler, ölçümlerin yapıldığı elektromanyetik spektrum bölgesine göre bölünebilir. Spektrumun bazı kısımları Dünya'dan (yani yüzeyinden) gözlemlenebilirken, diğer gözlemler yalnızca yüksek irtifalarda veya uzayda (Dünya yörüngesindeki uzay aracında) gerçekleştirilir. Bu çalışma gruplarının detayları aşağıda verilmektedir.

Optik astronomi

Tarihsel olarak, optik astronomi (aynı zamanda görünür ışık astronomisi olarak da bilinir) uzay araştırmalarının en eski şekli olan astronomidir. Optik görüntüler ilk önce elle çizildi. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın büyük bölümünde araştırmalar, fotoğraf ekipmanıyla çekilen fotoğraflar kullanılarak elde edilen görüntülere dayanıyordu. Modern görüntüler, dijital dedektörler, özellikle de yük bağlantılı cihaz (CCD) dedektörleri kullanılarak elde edilir. Görünür ışık yaklaşık 4000 π ila 7000 Ϻ (400-700 nanometre) aralığını kapsasa da, bu aralıkta kullanılan ekipman benzer ultraviyole ve kızılötesi aralıkları incelemek için de kullanılabilir.

Kızılötesi astronomi

Kızılötesi astronomi, uzaydaki kızılötesi radyasyonun incelenmesi, tespiti ve analizi ile ilgilidir. Dalga boyu görünür ışığa yakın olmasına rağmen, kızılötesi radyasyon atmosfer tarafından güçlü bir şekilde emilir ve Dünya'nın atmosferi önemli miktarda kızılötesi radyasyona sahiptir. Bu nedenle kızılötesi radyasyonun incelenmesine yönelik gözlemevlerinin yüksek ve kuru yerlere veya uzaya yerleştirilmesi gerekir. Kızılötesi spektrum, gezegenler ve çevredeki yıldız diskleri gibi görünür ışık yayamayacak kadar soğuk olan nesneleri incelemek için kullanışlıdır. Kızılötesi ışınlar görünür ışığı emen toz bulutlarının içinden geçerek moleküler bulutlardaki ve galaktik çekirdeklerdeki genç yıldızların gözlemlenmesine olanak sağlar. Bazı moleküller güçlü kızılötesi radyasyon yayar ve bu, uzaydaki kimyasal süreçleri incelemek için kullanılabilir (örneğin, kuyruklu yıldızlardaki suyu tespit etmek).

Ultraviyole astronomi

Ultraviyole astronomisi öncelikle yaklaşık 100 ila 3200 Ϻ (10 ila 320 nanometre) arasındaki ultraviyole dalga boylarında ayrıntılı gözlem için kullanılır. Bu dalga boylarındaki ışık Dünya'nın atmosferi tarafından emilir, dolayısıyla bu aralıktaki çalışmalar üst atmosferden veya uzaydan yürütülür. Radyasyonun çoğu bu aralıkta meydana geldiğinden, ultraviyole astronomisi sıcak yıldızları (UV yıldızları) incelemek için daha uygundur. Bu, diğer galaksilerdeki mavi yıldızlar ve gezegenimsi bulutsular, süpernova kalıntıları ve aktif galaktik çekirdeklerle ilgili çalışmaları içerir. Bununla birlikte, ultraviyole radyasyon yıldızlararası toz tarafından kolayca emilir, bu nedenle ölçümler sırasında ikincisinin uzay ortamında varlığına izin verilmesi gerekir.

Radyo astronomisi

Sirocco, New Mexico, ABD'de Çok Büyük Radyo Teleskop Dizisi

Radyo astronomisi, dalga boyları bir milimetreden (yaklaşık olarak) daha büyük olan radyasyonun incelenmesidir. Radyo astronomisi, incelenen radyo dalgalarının bireysel fotonlar yerine dalgalar olarak görülebilmesi açısından diğer astronomik gözlem türlerinin çoğundan farklıdır. Böylece kısa dalga bantlarında yapılması pek de kolay olmayan bir radyo dalgasının hem genliğini hem de fazını ölçmek mümkündür.

Bazı radyo dalgaları astronomik nesneler tarafından termal radyasyon olarak yayılsa da, Dünya'dan gözlemlenen radyo emisyonlarının çoğu, elektronların manyetik bir alanda hareket etmesiyle ortaya çıkan senkrotron radyasyonudur. Ek olarak, bazı spektral çizgiler, özellikle 21 cm uzunluğundaki nötr hidrojen spektral çizgisi, yıldızlararası gaz tarafından üretilir.

Radyo aralığında çok çeşitli kozmik nesneler, özellikle süpernovalar, yıldızlararası gaz, pulsarlar ve aktif galaktik çekirdekler gözlemlenir.

X-ışını astronomisi

X-ışını astronomisi, X-ışını aralığındaki astronomik nesneleri inceler. Nesneler genellikle aşağıdakilerden dolayı X-ışınları yayar:

X-ışınları Dünya atmosferi tarafından emildiğinden, X-ışını gözlemleri çoğunlukla yörünge istasyonlarından, roketlerden veya uzay araçlarından gerçekleştirilir. Uzaydaki bilinen X-ışını kaynakları arasında X-ışını ikili dosyaları, pulsarlar, süpernova kalıntıları, eliptik galaksiler, galaksi kümeleri ve aktif galaktik çekirdekler bulunur.

Gama ışını astronomisi

Astronomik gama ışınları, elektromanyetik spektrumda kısa dalga boylarına sahip astronomik nesnelerin incelenmesinde ortaya çıkar. Gama ışınları, Compton Teleskobu gibi uydular veya atmosferik Cherenkov teleskopları adı verilen özel teleskoplar tarafından doğrudan gözlemlenebilir. Bu teleskoplar aslında gama ışınlarını doğrudan ölçmezler, ancak gama ışınları Dünya atmosferi tarafından emildiğinde, Compton etkisi veya soğurma sırasında meydana gelen yüklü parçacıklarla meydana gelen çeşitli fiziksel işlemler nedeniyle üretilen görünür ışığın parlamalarını kaydederler. Çerenkov radyasyonu.

Çoğu gama ışını kaynağı aslında gama ışını patlaması kaynaklarıdır ve uzaya dağılmadan önce yalnızca birkaç milisaniyeden bin saniyeye kadar kısa bir süre boyunca gama ışınları yayarlar. Gama radyasyon kaynaklarının yalnızca %10'u geçici kaynaklar değildir. Sabit gama ışını kaynakları arasında pulsarlar, nötron yıldızları ve aktif galaktik çekirdeklerdeki kara delik adayları bulunur.

Elektromanyetik spektruma dayalı olmayan alanların astronomisi

Çok büyük mesafelere bağlı olarak, Dünya'ya yalnızca elektromanyetik radyasyon değil, aynı zamanda diğer temel parçacık türleri de ulaşır.

Çeşitli astronomi yöntemlerinde yeni bir yön, kompakt nesneler hakkında gözlemsel veriler toplamak için yerçekimsel dalga dedektörlerini kullanmayı amaçlayan yerçekimsel dalga astronomisi olabilir. Lazer Girişimölçer Yerçekimi Gözlemevi LIGO gibi çeşitli gözlemevleri halihazırda inşa edilmiştir, ancak yerçekimsel dalgaların tespit edilmesi çok zordur ve yakalanması zordur.

Gezegensel astronomi aynı zamanda uzay aracı ve Örnek Dönüş görevlerini kullanarak doğrudan çalışmayı da kullanır. Bunlar arasında sensörlerin kullanıldığı uçuş görevleri; Nesnelerin yüzeyinde deneyler yapabilen iniş araçları ve aynı zamanda malzemelerin veya nesnelerin uzaktan algılanmasına olanak tanıyan ve doğrudan laboratuvar araştırması için örnekleri Dünya'ya gönderme misyonlarına olanak tanıyan iniş araçları.

Astrometri ve gök mekaniği

Astronominin en eski alt alanlarından biri olan gök cisimlerinin konumlarının ölçülmesiyle ilgilidir. Astronominin bu dalına astrometri denir. Güneş'in, Ay'ın, gezegenlerin ve yıldızların konumlarına ilişkin tarihsel olarak doğru bilgi, navigasyonda son derece önemli bir rol oynar. Gezegenlerin konumlarının dikkatli ölçümleri, yerçekimi bozukluklarının derinlemesine anlaşılmasına yol açarak bunların geçmişte doğru bir şekilde belirlenmesine ve gelecek için tahmin edilmesine olanak sağladı. Bu dal gök mekaniği olarak bilinir. Artık Dünya'ya yakın nesnelerin izlenmesi, onlara yaklaşımın yanı sıra çeşitli nesnelerin Dünya ile olası çarpışmalarını da tahmin etmeyi mümkün kılıyor.

Yakındaki yıldızların yıldız paralakslarının ölçülmesi, Evrenin ölçeğini ölçmek için kullanılan derin uzaydaki mesafeleri belirlemek için temel öneme sahiptir. Bu ölçümler uzak yıldızların özelliklerinin belirlenmesine temel oluşturdu; özellikleri komşu yıldızlarla karşılaştırılabilir. Gök cisimlerinin radyal hızlarının ve öz hareketlerinin ölçümleri, galaksimizdeki bu sistemlerin kinematiğinin incelenmesini mümkün kılmaktadır. Astrometrik sonuçlar, bir galaksideki karanlık maddenin dağılımını ölçmek için kullanılabilir.

1990'larda, büyük güneş dışı gezegenleri (yakın yıldızların etrafında dönen gezegenler) tespit etmek için yıldız titreşimlerini ölçmeye yönelik astrometrik yöntemler kullanıldı.

Atmosfer dışı astronomi

Uzay teknolojisini kullanan araştırmalar, gök cisimlerini ve uzay ortamını inceleme yöntemleri arasında özel bir yere sahiptir. Başlangıç, 1957'de dünyanın ilk yapay Dünya uydusunun SSCB'de fırlatılmasıyla yapıldı. Uzay aracı, elektromanyetik radyasyonun tüm dalga boyu aralıklarında araştırma yapmayı mümkün kılmıştır. Bu nedenle modern astronomiye genellikle tüm dalga astronomisi adı verilir. Atmosfer dışı gözlemler, uzayda dünya atmosferi tarafından emilen veya büyük ölçüde değiştirilen radyasyonun alınmasını mümkün kılar: Dünya'ya ulaşmayan belirli dalga boylarındaki radyo emisyonlarının yanı sıra Güneş ve diğer cisimlerden gelen parçacık radyasyon. Yıldızlardan ve bulutsulardan, gezegenler arası ve yıldızlararası ortamdan gelen ve daha önce erişilemeyen bu radyasyon türlerinin incelenmesi, Evrenin fiziksel süreçleri hakkındaki bilgimizi büyük ölçüde zenginleştirdi. Özellikle, daha önce bilinmeyen X-ışını radyasyonu kaynakları keşfedildi - X-ışını pulsarları. Çeşitli uzay araçlarına yerleştirilen spektrograflar kullanılarak yapılan çalışmalar sayesinde, bizden uzaktaki cisimlerin doğası ve sistemleri hakkında da pek çok bilgi elde edilmiştir.

Teorik astronomi

Ana makale: Teorik astronomi

Teorik gökbilimciler, analitik modelleri (örneğin, yıldızların yaklaşık davranışını tahmin eden politroplar) ve sayısal simülasyon hesaplamalarını içeren çok çeşitli araçlar kullanır. Her yöntemin kendine göre avantajları vardır. Analitik süreç modeli genellikle bir şeyin neden gerçekleştiğinin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Sayısal modeller, başka türlü görülemeyecek olayların ve etkilerin varlığını gösterebilir.

Astronomi teorisyenleri teorik modeller oluşturmaya ve bu simülasyonların sonuçlarını araştırma yoluyla keşfetmeye çalışırlar. Bu, gözlemcilerin bir modeli çürütebilecek veya çeşitli alternatif veya çelişen modeller arasında seçim yapmalarına yardımcı olabilecek verileri aramasına olanak tanır. Teorisyenler aynı zamanda yeni verileri hesaba katacak modeli oluşturma veya değiştirme konusunda da deneyler yapıyor. Bir tutarsızlık varsa, genel eğilim modelde minimum değişiklik yapmaya çalışmak ve sonucu ayarlamaktır. Bazı durumlarda zaman içinde büyük miktarda çelişkili veri, modelin tamamen başarısız olmasına yol açabilir.

Teorik gökbilimciler tarafından incelenen konular: yıldız dinamikleri ve galaksilerin evrimi; Evrenin büyük ölçekli yapısı; kozmik ışınların kökeni, genel görelilik ve fiziksel kozmoloji, özellikle yıldız kozmolojisi ve astrofizik. Astrofiziksel görelilik, yerçekiminin fiziksel olaylarda önemli bir rol oynadığı büyük ölçekli yapıların özelliklerini değerlendirmek için bir araç olarak ve kara delik araştırmaları, astrofizik ve yerçekimi dalgalarının incelenmesi için bir temel olarak hizmet eder. Astronomide geniş çapta kabul gören ve incelenen bazı teori ve modeller artık Lambda-CDM modellerine, Büyük Patlamaya, kozmik genişlemeye, karanlık maddeye ve temel fizik teorilerine dahil edilmiştir.

Amatör astronomi

Astronomi amatör katkıların önemli olabileceği bilim dallarından biridir. Genel olarak tüm amatör gökbilimciler, teknik kaynakları devlet kurumlarınınkinden çok daha az olmasına rağmen, çeşitli gök cisimlerini ve olaylarını bilim adamlarından daha fazla gözlemlerler; bazen kendileri için ekipman yaparlar (2 yüzyıl önce olduğu gibi). Son olarak bilim adamlarının çoğu bu ortamdan geldi. Amatör gökbilimcilerin ana gözlem nesneleri Ay, gezegenler, yıldızlar, kuyruklu yıldızlar, meteor yağmurları ve yıldız kümeleri, galaksiler ve bulutsular gibi çeşitli derin gökyüzü nesneleridir. Amatör astronominin dallarından biri olan amatör astrofotografi, gece gökyüzündeki alanların fotografik olarak kaydedilmesini içerir. Pek çok amatör, kendilerini ilgilendiren belirli nesneleri, nesne türlerini veya olay türlerini gözlemleme konusunda uzmanlaşmak ister.

Amatör gökbilimciler astronomiye katkı sağlamaya devam ediyor. Aslında amatör katkıların önemli olabileceği az sayıdaki disiplinden biridir. Çoğunlukla küçük gezegenlerin yörüngelerini netleştirmek için kullanılan nokta ölçümleri gerçekleştirirler; kısmen kuyruklu yıldızları da tespit ederler ve değişken yıldızların düzenli gözlemlerini gerçekleştirirler. Dijital teknolojideki ilerlemeler amatörlerin astrofotografi alanında etkileyici ilerlemeler kaydetmesine olanak tanıdı.

Ayrıca bakınız

Bilgi sınıflandırma sistemlerindeki kodlar

• Devlet bilimsel ve teknik bilgi değerlendirme tablosu (GRNTI) (2001 itibariyle): 41 ASTRONOMİ

Notlar

1. , İle. 5
2. Marochnik L.S. Uzay Fiziği. - 1986.
3. Elektromanyetik spektrum. NASA. 5 Eylül 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Eylül 2006.
4. Moore, P. Philip'in Evren Atlası - Büyük Britanya: George Philis Limited, 1997. - ISBN 0-540-07465-9
5. Kadro. Kızılötesi astronomi neden gündemde olan bir konudur? ESA(11 Eylül 2003). 30 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Ağustos 2008.
6. Kızılötesi Spektroskopi - Genel Bakış, NASA/IPAC. 5 Ağustos 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Ağustos 2008.
7. Allen'ın Astrofiziksel Miktarları / Cox, A.N.. - New York: Springer-Verlag, 2000. - S. 124. - ISBN 0-387-98746-0
8. Penston, Margaret J. Elektromanyetik spektrum. Parçacık Fiziği ve Astronomi Araştırma Konseyi (14 Ağustos 2002). 8 Eylül 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Ağustos 2006.
9. Gaisser Thomas K. Kozmik Işınlar ve Parçacık Fiziği. - Cambridge University Press, 1990. - S. 1–2. - ISBN 0-521-33931-6
10. Tammann, G.A.; Thielemann, F.K.; Trautman, D. Evreni gözlemlemede yeni pencereler açılıyor. Eurofizik Haberleri (2003). 6 Eylül 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Şubat 2010.
11. Calvert, James B. Gök Mekaniği. Denver Üniversitesi (28 Mart 2003). 7 Eylül 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Ağustos 2006.
12. Hassas Astrometri Salonu. Virginia Üniversitesi Astronomi Bölümü. 26 Ağustos 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Ağustos 2006.
13. Wolszczan, A.; Frail, D.A. (1992). "Milisaniye pulsarı PSR1257+12'nin etrafındaki gezegen sistemi." Doğa 355 (6356): 145–147. DOI:10.1038/355145a0. Bibcode: 1992Natur.355..145W.
14. Roth, H. (1932). "Yavaşça Daralan veya Genişleyen Bir Sıvı Küresi ve Kararlılığı". Fiziksel İnceleme 39 (3): 525–529. DOI:10.1103/PhysRev.39.525. Bib kodu: 1932PhRv...39..525R.
15. Eddington A.S. Yıldızların İç Yapısı. - Cambridge University Press, 1926. - ISBN 978-0-521-33708-3
16. Mims III, Forrest M. (1999). "Amatör Bilim-Güçlü Gelenek, Parlak Gelecek." Bilim 284 (5411): 55–56. DOI:10.1126/science.284.5411.55. Bibcode: 1999Sci...284...55M. “Astronomi geleneksel olarak ciddi amatörler için en verimli alanlar arasında olmuştur [...]”
17. Amerikan Meteor Topluluğu. 22 Ağustos 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ağustos 2006.
18. Lodriguss, Jerry Işığı Yakalamak: Astrofotografi. 1 Eylül 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ağustos 2006.
19. Gigo, F. Karl Jansky ve Kozmik Radyo Dalgalarının Keşfi. Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (7 Şubat 2006). 31 Ağustos 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ağustos 2006.
20. Cambridge Amatör Radyo Gökbilimcileri. 24 Mayıs 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ağustos 2006.
21. Uluslararası Örtülme Zamanlaması Derneği. 21 Ağustos 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ağustos 2006.
22. Edgar Wilson Ödülü. IAU Astronomi Telgrafları Merkez Bürosu. 24 Ekim 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2010.

Astronomi, kökenleri Taş Devri'ne (MÖ VI-III binyıl) kadar uzanan en eski bilimlerden biridir. Astronomi gök cisimlerinin ve sistemlerinin hareketini, yapısını, kökenini ve gelişimini inceler. İnsan her zaman çevremizdeki dünyanın nasıl çalıştığı ve onun içinde hangi yeri işgal ettiği sorusuyla ilgilenmiştir. Medeniyetin şafağında çoğu insan, orijinal kaostan uzayın (düzen) yavaş yavaş ortaya çıktığını, insanı çevreleyen her şeyin nasıl ortaya çıktığını anlatan özel kozmolojik mitlere sahipti: gökyüzü ve yeryüzü, dağlar, denizler ve nehirler, bitkiler ve hayvanlar, aynı zamanda adamın kendisi.

Binlerce yıl boyunca gökyüzünde meydana gelen olaylar hakkında kademeli bir bilgi birikimi oluştu. Dünyevi doğadaki periyodik değişikliklere, yıldızlı gökyüzünün görünümünde ve Güneş'in görünen hareketinde değişiklikler eşlik ettiği ortaya çıktı. Belirli tarımsal işleri zamanında gerçekleştirmek için yılın belirli bir zamanının başlangıcını hesaplamak gerekiyordu: ekim, sulama, hasat.

Ancak bu ancak Güneş ve Ay'ın konumu ve hareketine ilişkin uzun yıllar süren gözlemlerden derlenen bir takvim kullanılarak yapılabilirdi. Böylece gök cisimlerinin düzenli gözlemlerine duyulan ihtiyaç, zamanı saymanın pratik ihtiyaçları tarafından belirlendi. Gök cisimlerinin hareketindeki katı periyodiklik, bugün hala kullanılan temel zaman birimlerinin (gün, ay, yıl) temelini oluşturur. Meydana gelen olayların basit tefekkür edilmesi ve bunların saf yorumlanması, yavaş yavaş yerini, gözlemlenen olayların nedenlerini bilimsel olarak açıklama girişimlerine bıraktı. Felsefenin bir doğa bilimi olarak hızlı gelişimi Antik Yunan'da (M.Ö. 6. yüzyıl) başladığında, astronomi bilgisi insan kültürünün ayrılmaz bir parçası haline geldi.

Astronomi, koruyucu ilham perisi Urania'yı alan tek bilimdir. Antik çağlardan beri astronomi ve matematiğin gelişimi birbiriyle yakından bağlantılıdır. Matematiğin dallarından biri olan geometrinin Yunancadan tercüme edilen adının “arazi araştırması” anlamına geldiğini biliyorsunuz. Dünyanın yarıçapının ilk ölçümleri 3. yüzyılda yapıldı. M.Ö e. Öğle vakti Güneş'in yüksekliğine ilişkin astronomik gözlemlere dayanmaktadır. Dairenin alışılmadık ama artık yaygın olan 360°'ye bölünmesinin astronomik bir kökeni var: Yılın uzunluğunun 360 gün olduğuna inanıldığında ve Güneş'in Dünya etrafındaki hareketi sırasında her seferinde bir adım attığı zaman ortaya çıktı. gün - bir derece.

Astronomik gözlemler uzun zamandır insanların alışılmadık arazilerde ve denizde gezinmesine olanak tanıdı. XV-XVII yüzyıllarda koordinatları belirlemek için astronomik yöntemlerin geliştirilmesi. büyük ölçüde navigasyonun gelişmesinden ve yeni ticaret yollarının araştırılmasından kaynaklanıyordu. Uzun süredir coğrafi haritaların hazırlanması ve Dünya'nın şeklinin ve boyutunun açıklığa kavuşturulması, pratik astronominin çözdüğü temel sorunlardan biri haline geldi. Navigasyon olarak adlandırılan gök cisimlerini gözlemleyerek yol bulma sanatı artık sadece navigasyon ve havacılıkta değil, uzay bilimlerinde de kullanılıyor. Gök cisimlerinin hareketinin astronomik gözlemleri ve konumlarını önceden hesaplama ihtiyacı, yalnızca matematiğin değil, aynı zamanda insanın pratik faaliyeti için çok önemli bir fizik dalı olan mekaniğin gelişmesinde de önemli bir rol oynadı. Bir zamanlar tek bir doğa bilimi olan felsefeden doğan astronomi, matematik ve fizik, birbirleriyle olan yakın bağlarını hiçbir zaman kaybetmediler.

Bu bilimlerin birbirine bağlantısı birçok bilim insanının faaliyetlerine doğrudan yansır. Örneğin Galileo Galilei ve Isaac Newton'un hem fizik hem de astronomi alanındaki çalışmalarıyla ünlü olmaları tesadüf değildir. Ayrıca Newton, diferansiyel ve integral hesabın yaratıcılarından biridir. 17. yüzyılın sonunda onun tarafından formüle edildi. evrensel çekim yasası, gezegenlerin ve güneş sistemindeki diğer cisimlerin hareketlerini incelemek için bu matematiksel yöntemleri kullanma olasılığını açtı. 18. yüzyıl boyunca hesaplama yöntemlerinin sürekli iyileştirilmesi. astronominin bu bölümünü - gök mekaniğini - o dönemin diğer bilimleri arasında ön plana çıkardı. 16.-17. yüzyıllarda Dünya'nın Evrendeki konumu, sabit mi yoksa Güneş'in etrafında mı hareket ettiği sorusu. hem astronomi hem de dünyayı anlamak açısından önem kazanmıştır.

Nicolaus Copernicus'un güneş merkezli öğretisi yalnızca bu bilimsel problemin çözümünde önemli bir adım olmakla kalmadı, aynı zamanda bilimsel düşünce tarzında bir değişime de katkıda bulunarak meydana gelen fenomeni anlamada yeni bir yol açtı. Bilimin gelişim tarihinde birçok kez, bireysel düşünürler Evreni bilme olanaklarını sınırlamaya çalıştılar. Belki de bu türden son girişim, spektral analizin keşfinden kısa bir süre önce gerçekleşti. “Cümle” çok sertti: “Onların (gök cisimlerinin) şekillerini, uzaklıklarını, boyutlarını ve hareketlerini belirleme ihtimalini hayal ediyoruz, ancak hiçbir şekilde kimyasal bileşimlerini inceleyemeyeceğiz…” (O. Comte). Spektral analizin keşfi ve astronomide uygulanması, gök cisimlerinin doğasını incelemek için fiziğin yaygın kullanımının başlangıcını işaret etti ve Evren biliminin yeni bir dalının - astrofizik - ortaya çıkmasına yol açtı.

Buna karşılık, Güneş'te, yıldızlarda ve uzayda mevcut koşulların "karasal" bakış açısından olağandışılığı, Dünya'da yaratılması zor koşullarda maddenin durumunu tanımlayan fiziksel teorilerin gelişmesine katkıda bulundu. Üstelik 20. yüzyılda, özellikle ikinci yarısında, astronominin yine Kopernik dönemindeki gibi başarıları, dünyanın bilimsel tablosunda ciddi değişikliklere, Evrenin evrimi hakkında fikirlerin oluşmasına yol açtı. Bugün içinde yaşadığımız Evrenin birkaç milyar yıl önce tamamen farklı olduğu ortaya çıktı; içinde galaksiler, yıldızlar, gezegenler yoktu.

Gelişiminin ilk aşamasında meydana gelen süreçleri açıklamak için, görelilik teorisi, atom fiziği, kuantum fiziği ve temel parçacık fiziği de dahil olmak üzere modern teorik fiziğin tüm cephaneliğine ihtiyaç vardı. Roket teknolojisinin gelişmesi insanlığın uzaya çıkmasına olanak sağladı. Bir yandan bu, Dünya'nın ötesinde bulunan tüm nesnelerin incelenmesi olanaklarını önemli ölçüde genişletti ve çeşitli amaçlar için otomatik ve insanlı uzay araçlarının yörüngelerini başarıyla hesaplayan gök mekaniğinin geliştirilmesinde yeni bir artışa yol açtı.

Öte yandan astrofizikten gelen uzaktan algılama yöntemleri artık yapay uydulardan ve yörünge istasyonlarından gezegenimizin incelenmesinde yaygın olarak kullanılıyor. Güneş Sisteminin cisimleri üzerinde yapılan çalışmaların sonuçları, Dünya'da meydana gelen evrimsel süreçler de dahil olmak üzere küresel süreçleri daha iyi anlamamızı sağlar. Varlığının uzay çağına giren ve diğer gezegenlere uçuşlara hazırlanan insanlığın Dünya'yı unutmaya hakkı yoktur ve onun eşsiz doğasını koruma ihtiyacını tam olarak anlaması gerekir.

Bölüm 1
Bölüm 1

GÖZLEMLERİN MATEMATİKSEL İŞLENMESİ KONUSU
1.1. Astronomik gözlemler

Ders kitaplarına göre astronomi, gök cisimlerinin ve sistemlerinin kökenini, yapısını ve gelişimini inceleyen Evrenin bilimidir. Son yıllarda, Dünya'yı çevreleyen uzayın ve Güneş Sisteminin diğer cisimlerinin incelenmesi anlamına gelen uzay araştırmalarına ağırlık verilmeye başlandı. Bunun nedeni, bilimsel araştırmaların teknik araçlarının gelişmesi ve her şeyden önce, yapay gök cisimlerinin (uydular, uzay araçları, uzaya çok uzaklara nüfuz eden, insan eliyle yapılan sondalar) yaratılmasıdır.

Astronomide bilginin ana kaynağı gözlemlerdir. Astronomik gözlemler yıldız gözlemiyle karıştırılmamalıdır! Profesyonel bir gökbilimci-gözlemci çoğu zaman gökyüzünde nerede ve hangi takımyıldızların bulunduğunu bilmez. Gözlenen yıldızın veya diğer yıldız benzeri nesnenin hangi takımyıldızına ait olduğu hiç ilgilenmeyebilir. Astronomi severler için mitolojik kahramanların ve hayvanların gökyüzündeki görüntüleri.

Bir gökbilimci-gözlemci, elinde uzun bir teleskopla balkonda duran bir bilge değildir. M.V. Lomonosov, Venüs'ün atmosferini bir teleskopla keşfetmesine rağmen, gezegenin etrafındaki halenin parlamasını gözlemledi. Yıldızların uydular ve gezegenler tarafından kaplanması gibi bir olay hem eski zamanlarda hem de günümüzde gözlemlenmiştir. Doğru, insan gözünün yerini ışığa duyarlı elektronik elemanlar alıyor; kapsama anları, standart frekanstaki ultra yüksek hassasiyetli jeneratörler tarafından ölçülüyor. Astronomik gözlemler en modern fiziksel deney haline geldi. Ancak astronomik gözlemlerin fiziksel deneylerden de ciddi farklılıkları vardır. Her şeyden önce bu, gözlemcinin (deneycinin) gözlem koşullarını değiştiremeyeceği ve gözlem nesnelerini etkileyemeyeceğidir. Bilginin kaynağı, kural olarak, incelenen nesnenin gözlemcinin değiştiremeyeceği elektromanyetik radyasyonudur. Ancak bu radyasyonun alıcısının yerini alabilir ve incelenen nesnenin yeni özelliklerini elde edebilir. Modern astronomik gözlemler çok geniş bir frekans aralığında gerçekleştirilir: X ışınlarından radyo dalgalarına kadar. Gözlemlenen frekans aralığına bağlı olarak çeşitli "astronomi" tanıtılmaktadır - radyo astronomisi, kızılötesi, optik, x-ışını vb.

Peki astronomik gözlem nedir? Bu gözlemin matematiksel işlenmesine hangi aşamada başvurulmalıdır? Matematiksel işlem hangi görevleri yerine getirir? Bu soruları cevaplamaya çalışacağız.

Bir gözlemcinin katalogda belirtilen bir yıldızın meridyenden geçiş anını belirlemesi gerektiğini varsayalım. Gözlemlere başlamadan önce gökbilimcinin teleskopu, yıldızın doğru anda görüş alanında olacağı şekilde ayarlaması gerekir. Bu nedenle, formülleri kullanarak gözlemcinin öncelikle teleskop tüpünün konumunu ve yıldızın geçiş anını önceden hesaplaması gerekir. Bu veriler önceden hazırlanmıştır. Şimdi bu örneği kullanarak gözlem teknolojisinin gelişimini izleyeceğiz. Her şeyden önce, bu gözlemler, görüş alanında günlük dönüş nedeniyle yıldızın görüntüsünün hareket ettiği sabit bir alet (geçiş aleti, istasyon vagonu vb.) Üzerinde yapılır. 50 yıl önce bir gözlemci, meridyenden geçiş anını belirlemek için yanına saniyeleri açıkça belirten bir kronometre saati götürmüştü. Yıldız, meridyenin konumuyla tanımlanan göz merceğinin görüş alanındaki dikey bir çizgiden geçmeden birkaç saniye önce, gözlemci "saniyeleri sayar" ve yıldızın hareketini dikkatle izler. Örneğin yıldız, kronometrenin 19. ve 20. saniyeyi vurduğu aralıkta “meridyeni” geçti. Bir saniyenin bu kesirleri, göz merceğinden yukarıya bakmadan belirlenir ve tüm saniye boyunca yıldızın tüm yolu boyunca 19 saniyelik yıldızdan dikey çizgiye olan göreceli mesafe gözle değerlendirilir. Antik astronomide Bradley yöntemi olarak bilinen bu yöntem, gözlemcinin çok büyük çaba harcamasını gerektiriyordu. Bu durumda 0,1-0,2 saniyeye varan gözlem hataları kaçınılmazdı. Bu yöntem uzun süre haritacılar tarafından sahadaki astronomik koordinatları belirlemek ve astronoktaları belirlemek için kullanıldı. "Kişisel olmayan mikrometrenin" icadı, gözlem görevini büyük ölçüde basitleştirdi. Artık gözlemcinin hareketli yıldızı yalnızca iki yakın dikey çizgi (orta açıortay) arasında tutması gerekiyor. Mikrometre ve kronometrenin elektrik kontakları ise laboratuvarda gün boyunca yıldızın hareketinin tüm sürecinin sessiz bir ortamda ölçülebilen bir kağıt bant üzerine kaydedilmesini mümkün kıldı. Şerit kaydedicinin bir kronografla değiştirilmesi, ölçüm bandı ihtiyacını tamamen ortadan kaldırdı. Ancak bu yöntem aynı zamanda gözlemcinin becerisini de gerektirir. Açıortay'ı çok doğru ve eşit bir şekilde hareket ettirmeli ve böylece yıldız kesinlikle iki dikey çizginin ortasında kalmalıdır. Çeşitli ışığa duyarlı elektroniklerin icadı, gözlemciyi bu işlemden kurtarmayı mümkün kıldı. Artık borunun görüş alanına fotoseller yerleştirildi. Yıldız görüntüsünün bir fotoselden diğerine geçişi, özel bir standart frekans üreteci kullanılarak anı belirlenebilen bir elektrik voltajı sıçramasına neden olacaktır. Geriye bu sinyallerin, yıldızın meridyenden geçiş anını yüksek doğrulukla hesaplayacak bilgisayara bağlı uygun bloklara gönderilmesi kalıyor. Bu durumda gözlemcinin rolü, astronomik alet de dahil olmak üzere tüm ekipmanın doğru ve dikkatli çalıştırılmasıdır.

Gözlem teknolojisinin evriminin burada bitmediği söylenmelidir. Yıldızların meridyenden geçiş anlarının gözlemleri, özellikle, Evrenin incelenmesi için gerekli olan temel bir koordinat sisteminin oluşturulmasının temeli olan Dünya gezegeninin hareketinin (jeodinamik) astrometrik çalışması sırasında gerçekleştirilir. Günümüzde bu amaçla klasik yöntemlerden oldukça farklı yöntemler kullanılmaktadır. Teleskop gibi tamamen astrometrik bir alet bile bazı astronomik görevler için tarihe emanet edilmiştir. Özellikle, ultra uzun taban çizgisi radyo interferometrisi (VLBI), uydu lazer menzili ve uydu "küresel konumlandırma" sistemi, kutbun hareketini ve Dünya'nın dönüşünün eşitsizliğini incelemek için kullanılır. Tüm bu yöntemler, uzay araştırmalarının Dünya ve Evren ile ilgili en önemli bilimlerden biri haline geldiği son zamanlarda ortaya çıktı.

Astrofotografi, astrometrik ve astrofiziksel gözlemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gerekli ışığa duyarlı özelliklere sahip fotoğraf plakalarında gökyüzünün, gezegenlerin ve uydularının, yıldızların ve diğer gök cisimlerinin spektrumlarının fotoğrafları elde edilir. Artık Dünya'daki astronomik gözlemleri zorlaştıran bir atmosferin bulunmadığı uzay araçlarına astronomik kameralar (astrograflar) yerleştirmek (çok pahalı da olsa!) mümkün. Mars'ın yüzeyinin, uydularının, Satürn'ün halkalarının ve hatta Jüpiter'in daha önce hakkında hiçbir şey bilinmeyen etkileyici fotoğrafları uzay aracından elde edildi. İncelenen nesnenin görüntüsü artık yalnızca fotoğraf plakalarında değil, aynı zamanda kişisel bilgisayarların ekranlarında ve hatta renkli (yapay da olsa) elde ediliyor. Modern astronomide fotoğraf plakasının yerini, doğanın böceklere sağladığı bir tür bileşik göz olan CCD matrisleri almıştır. Bu, küçük bir alana yoğun bir şekilde paketlenmiş, her biri aydınlatması değiştiğinde elektrik yükünü değiştiren bir dizi mikrofotoseldir (piksel). Nesnenin CCD matrisindeki görüntüsü sayı diline çevrilerek bilgisayara girilir. Bu da operatörün talebi üzerine görüntüyü bir bütün olarak veya farklı ölçeklerde ayrı parçalar halinde ekranda gösterir. Yakın zamanda Güneş'in yakınından geçen Halley kuyruklu yıldızı da tam olarak bu şekilde incelendi (1986). Kuyruklu yıldızın yakınında uçan uzay araçları, ona bakabilmek için bu “elektronik” gözlerle donatıldı.

Peki astronomik gözlemin amacı nedir? İlginç olmasına rağmen, kesinlikle sadece kozmik bir bedenin görüntülerini elde etmek değildir. Astronomik gözlemlerin asıl görevi elde etmektir. gözlemsel verilerİncelenen nesne hakkında (bilgi): gök küresindeki, fotoğraf plakasındaki koordinatlar, spektrum görüntüsündeki kararma yoğunluğunun dağılımı vb. Bütün bu veriler rakamlarla, tablolarla, grafiklerle ifade ediliyor. Bir asteroit gözlemlemenin sonucu, gök küresindeki iki koordinat ve gözlem anıdır. Yıldız spektrumlarının gözlemleri, bir mikrodensitometre kullanılarak bir fotoğraf plakası üzerindeki fotoğrafik görüntünün yoğunluğunun otomatik olarak "okunmasından" sonra elde edilen eğriler şeklinde kaydedilebilir. Her durumda, gözlemlerin sonucu, gerekli olanı belirlemek için matematiksel işleme tabi tutulan verilerdir. seçenekler incelenen nesnenin modelini oluşturun, verileri yorumlayın ve bu nesnenin bir modelini oluşturun.
1.2. Gözlemsel hatalar

Gözlem sürecinde elde edilen sayı ve grafik kesinlikle doğru değildir. Bunun nedeni, ölçü aletlerinin kabiliyetleri sınırında ölçümlerden sayısal veri elde etmemizdir. Yani bir yıldızın bir meridyenden geçtiği anın gözlemlenmesi örneğinde ölçüm cihazı teleskopun kendisidir ve gözlemcinin görevi kronometrenin bize verdiği zaman ölçeğinden okumalar almaktır. Herhangi bir fiziksel deneyde genellikle ölçüm terazilerinin kullanılması gerekir. Okumanın ölçek bölümleri arasındaki aralığa düşmesi durumunda, bu bölümün onda biri kadar bir doğrulukla gözle bir tahmin (enterpolasyon) yapılır. Astronomide, örneğin gonyometri aletleri kullanılırken bunun yapılması gerekir.

Gözle yargılamak doğru bir şekilde yapılamaz. Sayma hataları kaçınılmazdır. Gözün ışığa duyarlı elemanlarla değiştirilmesi ölçüm hataları sorununu azaltır ancak tamamen ortadan kaldırmaz. Kusurlu optik nedeniyle yıldızın kendisi bir nokta görüntüsü değildir. Ayrıca atmosferik yoğunluktaki dalgalanmalar yıldızın "titremesine" neden olur. Hareketsiz durmuyor ama “gerçek” konumu etrafında kaotik bir hareket yapıyor. Bütün bunlar görüntünün bulanıklaşmasına ve bununla birlikte referansın da "bulanıklaşmasına" yol açar.

Özellikle eski matematik çalışmalarında "hata" terimi yerine sıklıkla "hata" terimi kullanılır. Artık bu terimlerin her ikisi de aynı kullanım hakkına sahiptir. Her ne kadar hata, gözlemlerin matematiksel olarak işlenmesiyle hiçbir ilgisi olmayan bir kavram olarak da adlandırılsa da. İngilizce'de hata matematiksel bir hatadır, hata bir hatadır, bir yanılgıdır. Örneğin, yanlışlıkla Bir sayının işaretini karıştırabilir, yanlışlıkla yanlış formülü kullanabilirsiniz, vb. Bu tür hatalara gaf denir.

Hatalar ikiye ayrılır sistematik Ve rastgele.

Ana özellik rastgele hatalar onun öngörülemezliğidir. Ayrıca rastgele hatanın sonucu abartabileceği veya küçümseyebileceği varsayılmaktadır. Bir gözlemi sınırsız sayıda tekrarlama olasılığını zihinsel olarak hayal edelim ki bunu pratikte yapmak çoğu zaman imkansızdır. Meridyen boyunca belirli bir yıldızın yalnızca bir gözlemi yapılabilir. Tekrarlanamaz, zaman geçti. Bir sonraki gece gözlem koşulları kesinlikle farklıdır. Bu ilk gözlemin tekrarı olmayacak. Laboratuvar koşullarında sayısal gözlem verilerinin elde edilmesi durumunda, örneğin bir fotoğraf plakası üzerindeki bir yıldız görüntüsünün koordinatlarının ölçülmesiyle, yeterli sabrınız olduğu sürece ölçüm prosedürü istediğiniz kadar tekrarlanabilir. Bu durumda her zaman farklı sonuçlar elde edersiniz. Hangisi doğru?

Gözlemlenen parametre şöyle olsun
ve ölçümler şunu verir:
. Daha sonra ölçüm hatası olacak

.

Hata
tahmin edilemezliğinin yanı sıra aşağıdaki özelliklere de sahipse rastgele olarak adlandırılır:

1) ortalama değerinin sıfıra eşitliği
,

2) bir boyutun diğerinden bağımsızlığı. Bağımsızlık kriteri, tüm farklı hataların çarpımının ortalama değerinin sıfıra eşit olmasıdır. İzin vermek
Ve
- sırasıyla i'inci ve j'inci gözlemlerin hataları (
), Ve j-i=m. Eserler yazalım
.Bu tür çalışmaların sayısı n-m, Nerede N- toplam ölçüm sayısı. Açıkçası, ortalama değerin sıfıra eşitliği şu şekilde yazılabilir:
.

Bağımsız ölçümler için bu eşitliğin herhangi bir sapma için geçerli olması gerekir. M 0 .

İlk özelliğin anlaşılması sezgisel olarak kolaydır. Toplam
miktarı hem artıran hem de azaltan hem olumlu hem de olumsuz terimler içerir. Sonuç olarak, terim sayısı n'nin kendisinden arttıkça toplam daha yavaş büyür. Dolayısıyla toplamın boyut sayısına oranı sıfıra yönelir.

Ancak örneğin pozitif terimlerin sayısı genellikle negatif olanlardan fazlaysa sıfır olmayacaktır. Bu durumda ortalama sıfır olmayacak ve kesin olarak konuşursak, hala tahmin edilemez olmasına rağmen hataya rastgele denemez.

İkinci özelliğin anlaşılması daha zordur, ancak aynı argüman onu tekrar doğrulamak için kullanılabilir: toplam, birbirini iptal eden farklı işaretlere sahip terimler içerir. Seçenekler

Ölçümlerin bağımsızlığı kavramı iki parametrenin ölçümlerini kapsayacak şekilde genişletilebilir. X ve Y belirlensin, ölçümler sonucunda aynı anda bir çift elde edeceğiz Ve (i=1,2,..n). Ölçüm hataları farklılıklardır

,

.

Çarpımların toplamının ortalama değeri ise hatalar bağımsız olacaktır.
sıfıra eşittir:

X'in değerinin abartılmasının Y'nin değerinin de abartılmasını gerektirdiğini ve bunun tersinin de X'teki bir azalmanın Y'de bir azalmaya yol açtığını hayal edelim. O zaman ürünler
işareti koruma eğiliminde olacaktır ve yukarıda bahsedilen sıfıra eşitlik geçerli değildir. Bu durumda var istatistiksel bağımlılık
Ve
birbirinden. Ölçümler bağımsız olarak kabul edilemez.

Buna göre ölçüm (gözlem) hatalarına denir. rastgele tahmin edilemezliğin (rastgeleliğin) yanı sıra, ortalama değerlerinin sıfıra eşit olması şartını ve bağımsızlık koşulunu da sağlıyorlarsa. Ancak bazı durumlarda son şart karşılanamayabilir. Bu durumları özellikle ele alacağız.

Sistematik hataların ana özelliği, tekrarlanan tekrarlar yoluyla sonuç üzerindeki etkilerini azaltmanın imkansızlığıdır. Bir yıldızın meridyenden geçişini gözlemleme örneğimize tekrar dönelim. Gözlemlediğimiz alet meridyene kurulmalıdır. Biraz doğuya döndüğünü varsayalım. Daha sonra üst zirvedeki yıldızlar enstrümantal “meridyene” gerçek olandan biraz daha erken ulaşacaklardır. Üstelik gözlemlediğimiz tüm yıldızlar! Hata yıldızın yüksekliğine bağlı olmasına rağmen her yerde aynı işarettedir. Tekrarlanan hiçbir ölçüm bunu ortadan kaldıramaz. Uygulamada, aletin azimutu için özel olarak ek araştırmalarla belirlenen bir düzeltme uygulanır.

Sistematik hatalar, teori yeterince titiz olmadığında, herhangi bir önemli faktörü dikkate almadığında veya yetersiz bir modelle çalıştığında da ortaya çıkar. Örneğin, lazer mesafeyi kullanarak yapay bir Dünya uydusuna olan mesafeyi belirlerken, Dünya atmosferindeki ışığın yayılma hızını bilmeniz gerekir. Bunu yapmak için atmosferik modeli doğru olarak kabul etmek ve buna bağlı olarak düzeltmeleri hesaplamak için gerekli formülleri elde etmek gerekir. Model yanlışsa tüm gözlemlerde eşit hatalar olacaktır.

Astrometri, gravimetri, fotometri ve diğerleri gibi astronomi dalları, sistematik hataları ortadan kaldırma olanaklarını araştıran bilim dallarıdır. Bu nedenle, her özel durumda, sistematik hatayı ortadan kaldırma yöntemi astronominin uygun bölümünde incelenmektedir ve dersimizin kapsamı dışındadır.

Sistematik hatalar da ölümcül olabilir. Bunun bir örneği yıldız kataloğunun oluşturulmasıdır. Göreceli yöntemi kullanarak yıldızların koordinatlarını belirlemek için referans yıldızları seçin ve koordinatların sağ yükseliş ve sapma artışlarını ölçün,
Ve
(resmi görmek). Referans yıldızının koordinatları ise
, o zaman bilerek
Ve
ölçülen koordinatları alıyoruz:

Koordinatları referans yıldıza göre belirlenen bu tür yıldızlardan herhangi bir sayıda olabilir. Ancak koordinatları ölçüm hatalarına ek olarak şunları da içerecektir:
Ve
ve referans yıldızların koordinatlarını içeren hatalar. İkincisi sistematik tiptedir. Bilinmezler ve ortadan kaldırılamazlar. Bu durumda yıldızların koordinatlarının belirlendiğini söyleyebiliriz. sistemde bu referans yıldızının. Uygulamada, bir kataloğa ait bir değil birçok referans yıldızı alırlar. Daha sonra bu kataloğun referans yıldızları sisteminde koordinatların belirlendiğini söylüyorlar.

Yukarıdakilerden de anlaşılacağı üzere matematiksel işleme tabi tutulan gözlemler değil, bu gözlemlerin sonuçlarının sayı, tablo veya grafik şeklinde verilmesidir. Gözlemlere hazırlık aşamasında ve bunların uygulanmasından sonra hesaplamaların yapıldığı formüller, astronominin ilgili bölümünün teorisinden türetilmiştir. Kursumuz, herhangi bir astronomik ve fiziksel probleme uygulanan hesaplama sürecinin bazı genel özelliklerini kapsamaktadır.

Ana görevlerden biri, hesaplama açısından hesaplama sürecini yetkin bir şekilde organize eden hesaplama algoritmalarının, diyagramların, hesaplama formlarının vb. derlenmesidir. Her şeyden önce yaklaşık hesaplama tekniğini doğru kullanmak gerekir.

Basit bir örnek verelim. Diyelim ki farkı hesaplamanız gerekiyor
bilgisayar olmadan ve karekök alma kurallarını unuttun! Aşağıdaki "küçük numara" çok hızlı sonuçlara yol açacaktır:

Bir hesap makinesiyle çok basamaklı sayıları kullanmanız gerekir:

İkinci örnek. Farkı hesap makinesinde hesaplamanız gerekir
en
. Bu formülü "baştan sona" kullanırsak, şunu elde ederiz:
. Bu formülü şöyle dönüştürürsek çok daha doğru sonuca ulaşırız.

Üçüncü örnek. 2.378 sayısı verilmiştir.... Ondalık noktadan sonra kalan sayılar sizin tarafınızdan bilinmemektedir. Bu sayıyı 17'ye bölmeniz gerektiğini varsayalım. Bir hesap makinesi alın ve şunu hesaplayın:

2,378:17=0.13988235

Öncelikle hesap makinesi ekranında görüntülenen tüm sayıları yazalım. Ama dediğim gibi...8'den sonraki sayılar bizim için bilinmiyor. Ya da belki 2,3789 olmalı?! Bu durumda 17'ye bölme oranı 0,139 olacaktır. 93529 . Görüldüğü gibi...8'den sonra gelen rakama göre sonucun son 5 rakamı değişecektir. Bu nedenle, skor tablosunda gösterilmelerine rağmen bilinmiyor olarak kabul edilmelidirler. Elde edilen sonucu daha sonraki hesaplamalarda kullanmak, hem makinenin hem de kendi zamanınızın vasat bir şekilde aşırı yüklenmesidir. Bu türden sayılabilecek pek çok örnek vardır.

Bu yüzden, ilk görev matematiksel işlem hesaplamaların organizasyonu.

Daha önce de söylediğimiz gibi kaynak veriler hatalar içeriyor. Hemen soru ortaya çıkıyor: ne kadar büyükler? Hatanın belli bir sayıya eşit olduğunu söylemek mümkün değil, bunu bilmiyoruz. Ancak bu verilerin hangi doğrulukla elde edildiğini bilmemiz gerekiyor. Örneğin, Ay'ın görünür çapını 1 yay dakikası, 1 yay saniyesi veya belki de saniyenin çok küçük bir kısmı kadar bir sürede ölçebilir miyiz? Ölçümleri defalarca tekrarlayarak doğruluğu hakkında fikir sahibi olabiliriz. Bu sorunun tam cevabını, tanımı konumuzun ilgi alanına giren hatanın özellikleri vermektedir.

Buradan, ikinci görev Astronomik gözlemlerin matematiksel işlenmesi tanım gözlemin, ölçümün doğruluğunun özellikleri veya daha sık söyledikleri gibi, Gözlem doğruluğunun değerlendirilmesi.

Astronomik araştırmalarda sıklıkla ampirik formüllerin oluşturulmasına başvurmak gerekir. Zamana bağlı bazı parametreler y olsun, o zaman anlarda tekrarlanan gözlemler sonucunda farklı anlamlara sahip olacağız . Y'nin t'ye bağımlılığını çizmek mümkündür, ancak gözlemlenen noktalar (
) hatalar nedeniyle gözlemler “zincir halinde” sıralanmıyor. İçlerinden düzgün bir eğri çizmek imkansızdır. Daha sonra aşağıdaki şekilde ilerleyin. Gözlemlenen noktaların eğrinin her iki yanında yer alması için bükülmesiz düzgün bir eğri çizin; ayrıca eğri ne kadar yüksek olursa o kadar düşük olur. Kural olarak, sezgi bize bu eğrinin nasıl çizileceğini söyler ve bu ampirik eğri. Ancak daha ileri matematiksel hesaplamalar için kullanılamaz. İhtiyaç ampirik formül. Bu genellikle farklı genlik, periyot ve faza sahip sinüzoidlerin toplamıdır. Bu üstel veya logaritmik eğriler olabilir. Güç polinomları sıklıkla kullanılır. Bu fonksiyonun parametrelerini, en iyi şekilde yaklaşacak şekilde belirlemeniz yeterlidir; zaman içinde gözlemlenen parametredeki değişimi tasvir etti.

Yukarıdakiler formül diline çevrilebilir. Fonksiyona yaklaşan gözlemlerin m sayıda bilinmeyen parametre içermesine izin verin ve fonksiyonun kendisinin analitik formunu önceden seçtik. Kullanarak gerekli parametreleri belirledikten sonra
ve fonksiyon aracılığıyla
,sahip olacak

Nerede - “artıklar” (artık farklar, artıklar).

Artıklar, gözlenen değerlerin (O) hesaplanan değerlerden (C) ne kadar farklı olduğunu gösterir. Başka bir deyişle, "artıklarımız" O-C'den başka bir şey değildir - bu farklılıklar astronomide geleneksel olarak bu şekilde tanımlanır (Observatio-Calculatio).

Yukarıdaki formül bir sistem olarak düşünülebilir N ile denklemler M Bilinmeyen. Şu tarihte:
sistem aşırı belirlenmiştir (denklemlerin sayısı bilinmeyenlerin sayısından daha fazladır). Elbette gözlemlerden tam ihtiyacınız kadarını seçip gerisini atabilirsiniz. Daha sonra tek bir çözüm elde ederiz. Diğer gözlemleri seçersek farklı bir çözüm elde ederiz. Bu tekrar tekrar yapılabilir (daha doğrusu, n-m kez), giderek daha fazla yeni çözüm elde ediliyor. Hangi parametreler en iyi olarak kabul edilmelidir? Bu sorunun cevabı gözlemlerin matematiksel olarak işlenmesiyle verilmektedir.

Bu yüzden, üçüncü görev konumuz parametrelerin nokta tahminlerini belirlemektir- bu, bu prosedürün adıdır. Nokta tahminleri, toplamı m boyutlu uzayda bir nokta veren parametrelerin belirli yaklaşık değerleridir.

Artıklar ihmal edilebilir veya tam tersine çok büyük olabilir. Parametrelerin belirlenmesinde güven derecesinin farklı olacağı açıktır. Bu nedenle, parametre tahmininin önemli bir özelliği, tahminin tamamen matematiksel bir özelliği olan güvenilirliğidir. Açıkça söylemek gerekirse, yalnızca parametre değerlerinin aralığını belirtebiliriz. Bu aralık ne kadar büyük olursa, parametrenin (veya parametrelerin) istenen değerinin bu aralık içinde yer aldığına dair ifadenin güvenilirliği de o kadar yüksek olur; Aralık ne kadar kısa olursa güvenilirlik o kadar az olur. Belirli bir güvenilirlik için aralığı belirleme problemine denir. aralık parametre tahmini değineceğimiz dördüncü görev Gözlemlerin matematiksel işlenmesi.

Dersimiz matematiksel işlemlere giriş olarak adlandırılmalıdır. Konunun daha derinlemesine incelenmesi matematiğin ilgili dallarına, özellikle sayısal yöntemlere, olasılık teorisine ve matematiksel istatistiklere dayanmaktadır. Tüm bu konuları farklı üniversite derslerinde öğreneceksiniz. Bununla birlikte, hesaplama araçlarının ve gözlemleri işlemek için pratik algoritmaların geliştirilmesiyle birlikte, bu konunun teorisini ve pratiğini tüm yaşamları boyunca geliştirmek gerekecektir. Bu arada aşağıdaki literatürü önerebiliriz:

1)Demidovich B.P., Maron I.A. “Hesaplamalı Matematiğin Temelleri”, 1970.

2) Taylor J. “Hata Teorisine Giriş”, 1985

3) Shchigolev B.M. “Gözlemlerin matematiksel işlenmesi”, 1969

Astronomi

Astronomi (eski Yunanca "aster, astron" - "yıldız" ve "nomos" - "gelenek, kurum, yasa" kelimelerinden türetilmiştir) gök cisimlerinin yerini, hareketini, yapısını, kökenini ve gelişimini inceleyen bir bilimdir. Başka bir deyişle astronomi bilimidir.

Antik çağlarda bile insanlar gökyüzüne dikkat etmiş, gök cisimlerini izlemiş ve gök cisimlerinin hareketleri ile havadaki periyodik değişiklikler arasındaki ilişkiye dikkat etmişlerdir. İnsanlar yeni mevsimlerin başlangıcını konuma göre belirlediler ve göçebe kabilelere seyahatlerinde onlar tarafından rehberlik edildi. Sürekli kronolojinin bir sonucu olarak eski insanlar bir takvim oluşturmak zorunda kaldılar. Tarih öncesi insanların bile Güneş, Ay ve bazı yıldızların doğuşu ve batışıyla ilgili temel olayları bildiğine dair kanıtlar var. Güneş ve Ay tutulmalarının periyodik olarak tekrarlandığı çok uzun zamandır bilinmektedir. En eski yazılı kaynaklar arasında, astronomik olayların tanımlarının yanı sıra, parlak gök cisimlerinin doğuş ve konumlanma zamanlarını tahmin etmeye yönelik ilkel hesaplama şemaları da vardır. Astronomi, Çinliler, Yunanlılar, Mayalar, Babilliler ve Hintliler gibi medeniyetler tarafından başarıyla geliştirildi. Antik Yunan astronomisi özellikle büyük bir başarı elde etti. Pisagor, Dünya'nın küresel olduğunu öne süren ilk kişiydi. Samoslu Aristarkus, Dünyanın Güneş'in etrafında döndüğünü öne sürdü. 2. yüzyılda Hipparkhos. M.Ö e. ilk yıldız kataloglarından birini derledi. Ptolemy'nin "Almagest" adlı eseri, neredeyse bir buçuk bin yıldır genel olarak kabul edilen dünyanın jeosentrik sistemine ilişkin teorileri ortaya koyuyor.

Orta Çağ'da astronomi Doğu ülkelerinde gelişmesine ulaştı. 15. yüzyılda Uluğbek, Semerkant yakınlarında (modern Özbekistan'da bir şehir) o zamanın doğru cihazlarıyla bir gözlemevi inşa etti. Hipparchus'tan sonraki ilk yıldız kataloğu burada derlendi. 16. yüzyıldan itibaren Avrupa'da astronominin gelişimi başlıyor.

Modern astronominin doğuşu, Ptolemy dünyasının jeosantrik sisteminin reddedilmesi ve bunun 16. yüzyılda yaratılan Nicolaus Copernicus'un güneş merkezli sisteminin yanı sıra dünyanın ilk Galelean teleskopunun icadıyla değiştirilmesiyle ilişkilidir. 18.-19. yüzyıllar astronomi için bizim ve yıldızların, Güneş'in, gezegenlerin ve diğer kozmik cisimlerin fiziksel doğası hakkında bilgi ve bilgilerin biriktirildiği bir dönemdi. Büyük teleskopların ve sistematik gözlemlerin ortaya çıkışı, Güneş'in milyarlarca yıldızdan oluşan disk şeklindeki devasa bir sistemin - bir galaksinin - parçası olduğunun keşfedilmesine yol açtı. 20. yüzyılın başında gökbilimciler bu sistemin milyonlarca benzer galaksiden biri olduğunu keşfettiler. Diğer galaksilerin keşfi, galaksi dışı astronominin gelişmesine ivme kazandırdı.

20. yüzyılda astronomi iki ana kola ayrıldı: gözlemsel astronomi ve teorik astronomi. Gözlemsel astronomi, gök cisimleri hakkında daha sonra analiz edilen gözlemsel verilerin toplanmasıdır. Teorik astronomi, astronomik nesneleri ve olayları tanımlamak için bilgisayar, matematiksel veya analitik modellerin geliştirilmesine odaklanır. gök cisimlerinin gözlemlerine odaklanır ve bunlar daha sonra temel fizik yasaları kullanılarak analiz edilir. Bu dallar birbiriyle bağlantılıdır: teori önerir, gözlem kanıtlar. 20. yüzyılın bilimsel ve teknolojik devriminin genel olarak astronominin ve özellikle astrofiziğin gelişimi üzerinde son derece büyük etkisi oldu. Yüksek çözünürlüklü optik ve radyo teleskopların oluşturulması, atmosfer dışı astronomik gözlemler için roketlerin ve yapay Dünya uydularının kullanılması, yeni tür kozmik cisimlerin keşfedilmesine yol açtı: radyo galaksileri, kuasarlar, pulsarlar, X-ışını kaynakları vb. Yıldızların evrimi teorisinin ve güneş kozmogonisinin temelleri geliştirilen sistemlerdi. 20. yüzyılın astrofiziğinin başarısı, evrenin bir bütün olarak evrimi teorisi olan göreceli kozmolojiydi.

Uzay nesneleri hakkındaki bilgiler, görünür ışığın yanı sıra uzaydaki elektromanyetik çalışmaların diğer spektrumlarının tespiti ve analizi yoluyla elde edilir. Buna göre astronomik gözlemler elektromanyetik spektrumun ölçümlerin yapıldığı bölgelerine göre bölünebilir. Bazı nesneleri Dünya'dan gözlemleyebiliyoruz ama atmosferimiz nedeniyle göremediğimiz şeyler de var. Bu nedenle uzayda, gezegenimizin yörüngesinde çok daha uzağa bakmak için özel uzay teleskopları çalışır.

Ve böylece, astronomik gözlem türleri aşağıdaki gibidir:

Optik astronomi.

Tarihsel olarak ilktir. Görünür ışığı alabilen teleskoplar bu tür astronomiye yönelik araçlardır. İncelenen nesnelere ilişkin araştırma, bu nesnelerin (antik çağlarda) eskizlerinin incelenmesine veya fotoğrafların kullanılmasına dayanmaktadır.

Kızılötesi astronomi.

Kızılötesi radyasyon yayabilen uzay nesnelerini inceler. Kızılötesi radyasyon, dalga boyu 0,74 ila 2000 mikron arasında olan elektromanyetik dalgaları ifade eder. Kızılötesi radyasyonun dalga boyu görünür ışığın dalga boyuna yakın olmasına rağmen, kızılötesi radyasyon atmosfer tarafından güçlü bir şekilde emilir ve Dünya'nın atmosferi önemli miktarda kızılötesi radyasyona sahiptir. Bu nedenle kızılötesi radyasyonun incelenmesine yönelik gözlemevlerinin yüksek ve kuru yerlere veya uzaya yerleştirilmesi gerekir. Kızılötesi spektrum, gezegenler ve çevredeki yıldız diskleri gibi görünür ışık yayamayacak kadar soğuk olan nesneleri incelemek için kullanışlıdır. Kızılötesi ışınlar görünür ışığı emen toz bulutlarının içinden geçerek moleküler bulutlardaki ve galaktik çekirdeklerdeki genç yıldızların gözlemlenmesine olanak sağlar. Bazı moleküller, uzaydaki kimyasal süreçleri incelemek için kullanılabilecek güçlü kızılötesi radyasyon yayar.

Ultraviyole astronomi.

10 ila 320 nanometre arasındaki ultraviyole dalga boylarında ayrıntılı gözlem için uygundur . Bu dalga boylarındaki ışık Dünya'nın atmosferi tarafından emilir, dolayısıyla bu aralıktaki çalışmalar üst atmosferden veya uzaydan yürütülür. Radyasyonun çoğu bu aralıkta meydana geldiğinden, ultraviyole astronomisi sıcak yıldızları (UV yıldızları) incelemek için daha uygundur. Bu, diğer galaksilerdeki mavi yıldızlar ve gezegenimsi bulutsular, süpernova kalıntıları ve aktif galaktik çekirdeklerle ilgili çalışmaları içerir. Ancak ultraviyole radyasyon yıldızlararası toz tarafından kolayca emilir, bu nedenle ölçümler sırasında uzay ortamındaki tozun varlığına yönelik düzeltmeler yapılması gerekir.

Radyo astronomisi.
Radyo astronomisi, dalga boyları bir milimetreden büyük olan radyasyonun incelenmesidir. Radyo astronomisi, incelenen radyo dalgalarının bireysel fotonlar yerine dalgalar olarak görülebilmesi açısından diğer astronomik gözlem türlerinin çoğundan farklıdır. Böylece kısa dalga bantlarında yapılması pek de kolay olmayan bir radyo dalgasının hem genliğini hem de fazını ölçmek mümkündür. Bazı radyo dalgaları astronomik nesneler tarafından termal radyasyon olarak yayılıyor olsa da, Dünya'dan gözlemlenen radyo emisyonlarının çoğu, elektronların manyetik bir alanda hareket etmesiyle ortaya çıkan senkrotron radyasyonudur. Radyo aralığında çok çeşitli kozmik nesneler, özellikle süpernovalar, yıldızlararası gaz, pulsarlar ve aktif galaktik çekirdekler gözlemlenebilir.

X-ışını astronomisi.

X-ışını astronomisi, X-ışını aralığındaki astronomik nesneleri inceler. Nesneler genellikle aşağıdakilerden dolayı X-ışınları yayar:
1. sinkrotron mekanizması;
2. 10 7 K'nin (Kelvin) üzerinde ısıtılan ince gaz katmanlarının termal radyasyonu;
3. 10 7 K'nin üzerinde ısıtılan büyük gaz kütlelerinden kaynaklanan termal radyasyon.

X-ışını gözlemleri esas olarak yörünge istasyonlarından, roketlerden veya uzay aracından gerçekleştirilir. Uzaydaki bilinen X-ışını kaynakları arasında X-ışını ikili dosyaları, pulsarlar, süpernova kalıntıları, eliptik galaksiler, galaksi kümeleri ve aktif galaktik çekirdekler bulunur.

Gama ışını astronomisi.

Astronomik gama ışınları, elektromanyetik spektrumda kısa dalga boylarına sahip astronomik nesnelerin incelenmesinde ortaya çıkar. Çoğu gama ışını kaynağı aslında gama ışını patlaması kaynaklarıdır ve uzaya dağılmadan önce yalnızca birkaç milisaniyeden bin saniyeye kadar kısa bir süre boyunca gama ışınları yayarlar. Gama radyasyon kaynaklarının yalnızca %10'u geçici kaynaklar değildir. Sabit gama ışını kaynakları arasında pulsarlar, nötron yıldızları ve aktif galaktik çekirdeklerdeki kara delik adayları bulunur.

Astrometri. Gök mekaniği.

Astronominin en eski alt alanlarından biri olan gök cisimlerinin konumlarının ölçülmesiyle ilgilidir. Astronominin bu dalına astrometri denir. Güneş'in, Ay'ın, gezegenlerin ve yıldızların konumlarına ilişkin tarihsel olarak doğru bilgi, navigasyonda son derece önemli bir rol oynar. Gezegenlerin konumlarının dikkatli ölçümleri, yerçekimi bozukluklarının derinlemesine anlaşılmasına yol açarak bunların geçmişte doğru bir şekilde belirlenmesine ve gelecek için tahmin edilmesine olanak sağladı. Bu dal gök mekaniği olarak bilinir. Artık Dünya'ya yakın nesnelerin izlenmesi, onlara yaklaşımın yanı sıra çeşitli nesnelerin Dünya ile olası çarpışmalarını da tahmin etmeyi mümkün kılıyor.

Ayrıca şöyle bir şey var amatör astronomi.

Bu, amatörlerin katkısının önemli olabileceği türden bir astronomidir. Genel olarak tüm amatör gökbilimciler, teknik kaynakları devlet kurumlarınınkinden çok daha az olmasına rağmen, çeşitli gök cisimlerini ve olaylarını bilim adamlarından daha fazla gözlemlerler; bazen kendileri için ekipman yaparlar. Son olarak bilim adamlarının çoğu bu ortamdan geldi. Amatör gökbilimcilerin ana gözlem nesneleri Ay, gezegenler, yıldızlar, kuyruklu yıldızlar, meteor yağmurları ve yıldız kümeleri, galaksiler ve bulutsular gibi çeşitli derin gökyüzü nesneleridir.

Amatör astronominin dallarından biri olan amatör astrofotografi, gece gökyüzündeki alanların fotografik olarak kaydedilmesini içerir. Pek çok amatör, kendilerini ilgilendiren belirli nesneleri, nesne türlerini veya olay türlerini gözlemleme konusunda uzmanlaşmak ister. Hobilerin çoğu görünür spektrumda çalışır, ancak az sayıda kişi görünür spektrumun dışındaki dalga boylarıyla deneyler yapar. Bu, geleneksel teleskoplarda kızılötesi filtrelerin kullanımının yanı sıra radyo teleskoplarının kullanımını da içerir. Amatör radyo astronomisinin öncüsü, 1930 yılında radyo aralığında gökyüzünü gözlemleyen Karl Jansky'dir. Bazı amatör gökbilimciler, başlangıçta astronomi kurumları için inşa edilmiş ancak artık amatörlerin kullanımına sunulan ev teleskoplarını ve radyo teleskoplarını kullanıyor.

Amatör gökbilimciler astronomiye katkı sağlamaya devam ediyor. Aslında amatör katkıların önemli olabileceği az sayıdaki disiplinden biridir. Çoğunlukla küçük gezegenlerin yörüngelerini netleştirmek için kullanılan nokta ölçümleri gerçekleştirirler; kısmen kuyruklu yıldızları da tespit ederler ve değişken yıldızların düzenli gözlemlerini gerçekleştirirler. Dijital teknolojideki ilerlemeler amatörlerin astrofotografi alanında etkileyici ilerlemeler kaydetmesine olanak tanıdı.