Астрономия как наука. Телескопы и методы наблюдений

Предмет астрономии, устройство телескопа, увеличение и светосила, масштабы Вселенной. 100 заданий на отработку.

Простыми словами

До звёзд не долететь и не взять пробу их вещества. Всё, что мы о них знаем, приносит свет и другое излучение. Поэтому главный инструмент астронома — телескоп: он собирает как можно больше света и позволяет рассмотреть мелкие детали.

Астрономия — наука о строении, движении, происхождении и развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом.

Астрометрияизмерение положений светил

Небесная механикадвижение тел под действием тяготения

Астрофизикафизическая природа тел

Космологиястроение и эволюция Вселенной в целом

Главный источник сведений — излучение небесных тел. Химический состав и температуру определяют спектральным анализом.

Как устроен телескоп

Объектив собирает свет и строит действительное изображение в фокусе, окуляр рассматривает это изображение как лупа.

Рефрактор: широкий пучок от звезды собирается объективом и выходит из окуляра узким — в

F / f

раз уже

Рефракторобъектив — линза (преломляет свет)

Рефлекторобъектив — вогнутое зеркало (отражает свет)

Зеркально-линзовыйсочетает зеркало и линзы

Рефрактор — от «рефракция» (преломление в линзе), рефлектор — от «рефлексия» (отражение от зеркала).

Приёмник излучения в современных телескопах — ПЗС-матрица. Рентгеновские и гамма-телескопы выносят в космос: атмосфера не пропускает это излучение.

Три характеристики телескопа

Γ = \frac{F}{f}

увеличение:

F

— фокусное расстояние объектива,

f

— окуляра

$F = 900$ мм, $f = 20$ мм.

$Γ = 900 : 20 = 45$ раз.

\frac{E _{тел}}{E _{глаз}} = (\frac{D}{d})^{2}

во сколько раз больше света собирает объектив диаметром

D

, чем зрачок диаметром

d

Свет собирается площадью, а площадь круга пропорциональна квадрату диаметра.

$D = 150$ мм, $d = 5$ мм.

$\frac{D}{d} = 30$ .
$3 0^{2} = 900$ раз.

δ \approx \frac{14 0 ^{''}}{D}

разрешающая способность (

D

— в миллиметрах)

Разрешающая способность $δ$ — наименьший угол между двумя звёздами, которые телескоп ещё показывает раздельно. Чем меньше $δ$ , тем лучше.

$D = 200$ мм.

$δ = 14 0^{''} : 200 = 0, 7^{''}$ .

Отношение диаметров нужно возвести в квадрат: объектив в 30 раз шире зрачка собирает света в 900 раз больше, а не в 30. Главное в телескопе — диаметр объектива, а не увеличение.

Масштабы Вселенной

Единица	Значение	Где применяется
1 астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца	$149, 6$ млн км	Солнечная система
1 световой год — путь света за год	$9, 46 \cdot 1 0^{12}$ км	расстояния до звёзд
1 парсек (пк)	$3, 26$ светового года	расстояния до звёзд и галактик

t = \frac{s}{c}

время пути света:

s

— расстояние,

c = 300000

км/с

$s = 1080$ млн км. Сколько минут идёт свет?

$t = \frac{1 080 000 000}{300 000} = 3600$ с.
$3600 : 60 = 60$ мин.

$11, 6$ а. е. — сколько это миллионов километров?

$11, 6 \cdot 149, 6 = 1735, 36$ млн км.

От Солнца до Земли свет идёт $8, 3$ минуты, от Луны — около $1, 3$ секунды. Диаметр Солнца больше земного примерно в 109 раз.

Ещё факты

Первым применил телескоп для астрономических наблюдений Галилео Галилей (1609–1610). Радиотелескоп принимает радиоволны. Изображения звёзд в наземный телескоп размывает атмосферная турбулентность (дрожание воздуха) — поэтому телескопы ставят в горах и выводят в космос. Световой год — расстояние, которое свет проходит за один год (около $9, 46 \cdot 1 0^{12}$ км).

Посмотреть и посчитать

Модели

Линза: построение изображения

Примеры заданий

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Какой телескоп имеет объективом линзу?

рефлектор
рефрактор
радиотелескоп
зеркально-линзовый телескоп

Показать ответ

Ответ: рефрактор
Решение. Телескоп с линзовым объективом называют рефрактором.

Какой телескоп имеет объективом вогнутое зеркало?

рефрактор
спектрограф
радиотелескоп
рефлектор

Показать ответ

Ответ: рефлектор
Решение. Телескоп с зеркальным объективом называют рефлектором.

Как называют телескоп, объектив которого состоит и из зеркала, и из линз?

рефлектор
зеркально-линзовый телескоп
рефрактор
радиоинтерферометр

Показать ответ

Ответ: зеркально-линзовый телескоп
Решение. Это зеркально-линзовый (катадиоптрический) телескоп.

Какая характеристика телескопа определяет количество собираемого света?

диаметр объектива
увеличение
фокусное расстояние окуляра
длина трубы

Показать ответ

Ответ: диаметр объектива
Решение. Количество собираемого света определяет диаметр объектива (пропорционально D²).

Чем определяется увеличение телескопа?

диаметром объектива
длиной волны света
отношением фокусных расстояний объектива и окуляра
высотой места наблюдения

Показать ответ

Ответ: отношением фокусных расстояний объектива и окуляра
Решение. Увеличение Г = Ff — отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра.

Для чего служит окуляр телескопа?

он наводит телескоп на объект
он увеличивает изображение, построенное объективом
он разлагает свет в спектр
он собирает свет от светила

Показать ответ

Ответ: он увеличивает изображение, построенное объективом
Решение. Окуляр рассматривает и увеличивает изображение, которое построил объектив.

Как называется прибор, разлагающий свет светила в спектр?

теодолит
интерферометр
астролябия
спектрограф

Показать ответ

Ответ: спектрограф
Решение. Прибор для получения и записи спектров — спектрограф.

Как называется единица длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца?

парсек
звёздная величина
световой год
астрономическая единица

Показать ответ

Ответ: астрономическая единица
Решение. Это астрономическая единица (а. е.), примерно 149,6 млн км.