101 ключевая идея: Астрономия - Брейтот Джим. Страница 19

См. также статьи "Электромагнитное излучение", "Пульсар", "Квазар", "Радиотелескопы", "Красное смещение", "Сверхновая".

РАДИОТЕЛЕСКОПЫ

Радиотелескоп — астрономический инструмент, предназначенный для исследования небесных тел в диапазоне радиоволн. Простой рефлекторный поворотный радиотелескоп состоит из большого параболического зеркала с антенной в центральной точке. Когда зеркало направлено на источник радиоизлучения в космосе, радиоволны отражаются от него на антенну и создают сигнал, который является производной от интенсивности радиоволн, создаваемых источником. Сигнал, поступающий с антенны, проходит через мощный усилитель, который, в свою очередь, направляет усиленный сигнал в компьютер для анализа и записи. Зеркало обычно состоит из проволочной сетки, более легкой, чем металлические листы, и столь же эффективной в качестве отражателя радиоволн при условии, что расстояние между отдельными элементами сетки составляет менее 1/20 длины измеряемых радиоволн. Усилитель должен увеличивать мощность сигнала от источника радиоизлучения, не усиливая фоновый шум, или "шипение", обусловленное локальными радиоточками и случайным движением электронов в компонентах самого усилителя. Фоновый шум устраняется путем усреднения сигнала через последовательные короткие интервалы.

Диаметр зеркала определяет область сбора, поэтому для обнаружения более слабых источников необходимы зеркала большего размера. Кроме того, диаметр зеркала определяет разрешение телескопа или степень детальности его показаний. Два источника, расположенные поблизости, могут быть определены как один источник, если диаметр зеркала слишком мал, поскольку дифракция слишком сильно размывает изображение источников. Лоуэлловский радиотелескоп в Чешире (Англия) обладает зеркалом диаметром 78 м с разрешением 0,2° для радиоволн длиной 21 см. Радиотелескоп Айкибо в Пуэрто-Рико представляет собой 300-метровое фиксированное вогнутое зеркало, установленное в естественном понижении рельефа местности.

Благодаря соединению отдельных телескопов удалось значительно повысить их разрешение. В целом, разрешение кратно расстоянию между отдельными телескопами, но лишь при условии, что телескопы расположены вдоль одной линии.

См. также статьи "Радиоастрономия", "Телескопы 3".

РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Существуют очень веские научные свидетельства в поддержку теории, согласно которой Вселенная расширяется в результате первичного взрыва, создавшего пространство и время примерно 12 млрд. лет назад. По мере расширения Вселенной, которое продолжается и теперь, формировались галактики, постепенно отдалявшиеся друг от друга. Известно, что скорость разбегания наиболее далеких галактик приближается к скорости света.

Расширение Вселенной было открыто в 1929 году американским астрономом Эдвином Хабблом. На основе своих наблюдений он доказал, что далекие галактики отдаляются от нас со скоростью пропорциональной расстоянию. Это утверждение, известное как закон Хаббла, можно сформулировать в следующем уравнении: для галактики, отдаляющейся на расстояние d, ее скорость отдаления ? = Hd, где Н — постоянная Хаббла.

С 1 929 года были проведены измерения расстояния и скорости для многих галактик, что подтвердило правильность закона Хаббла и позволило более точно вычислить значение Н. Теперь считается, что величина постоянной Хаббла составляет примерно 20 км/с на миллион световых лет.

Закон Хаббла подразумевает, что Вселенная расширяется, поэтому чем дальше находится галактика, тем быстрее она отдаляется от нас. Расширение Вселенной можно объяснить теорией Большого Взрыва и другой теорией, известной под названием теории стабильного состояния, предполагающей, что вещество постоянно создается в пространстве между галактиками и при этом расталкивает их в стороны. Однако открытие космического микроволнового фонового излучения можно объяснить лишь в том случае, если излучение появилось в результате Большого Взрыва, так что теория стабильного состояния была отвергнута.

До сих пор неизвестно, замедлится ли в будущем расширение Вселенной и она начнет сжиматься или же продолжит расширяться вечно. Необходимо определить среднюю плотность Вселенной; если она превзойдет величину, известную как критическая плотность, обратный процесс неизбежен.

См. также статьи "Большой Взрыв", "Космическое микроволновое фоновое излучение", "Закон Хаббла".

РЕТРОГРАДНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Ретроградным движением внешней планеты называется ее возвратное движение через созвездия ночного неба в определенный период времени до и после противостояния. Внешняя планета обычно постепенно движется с запада на восток через созвездия, каждую следующую ночь появляясь немного восточнее относительно созвездия, в котором она находится. Движение в восточном направлении наблюдается потому, что планета постепенно движется вокруг Солнца по своей орбите против часовой стрелки при наблюдении из Северного полушария. Однако, поскольку планета движется по своей орбите медленнее, чем Земля, наша планета в конце концов догоняет ее, а затем перегоняет в период противостояния. Эффект "обгона" приводит к тому, что для наблюдателя планета начинает двигаться в противоположном направлении. Однако, когда Земля продвинется по своей орбите значительно дальше точки противостояния, ретроградное движение останавливается и сменяется нормальным движением в восточном направлении.

Ретроградное движение Марса происходит каждые 26 месяцев и длится в целом от двух до трех месяцев. Поскольку орбита Марса не круговая, наиболее благоприятное противостояние с Марсом возникает при наименьшем расстоянии до Земли. Юпитер находится в противостоянии каждые 13 месяцев и его ретроградное движение менее заметно, чем у Марса, так как расстояние до Земли в момент противостояния почти в 8 раз больше.

Птолемей, александрийский астроном, живший во II веке нашей эры, изобрел модель планетного движения, которая успешно объясняла ретроградное движение внешних планет с помощью эпициклов. Птолемеевская модель пользовалась общим признанием более 1 400 лет, но в конце концов она была отвергнута в пользу коперниковской модели Солнечной системы.

См. также статьи "Коперник", "Орбиты планет", "Планетарная модель Птолемея".

САТУРН 1: ПЛАНЕТА И ЕЕ СПУТНИКИ

Сатурн — вторая по величине планета Солнечной системы. Его диаметр в 9,5 раз превышает диаметр Земли. Среднее расстояние от Сатурна до Солнца 9,5 астрономических единиц. Полный оборот вокруг Солнца он совершает за 29,5 лет. Его кольцевая система находится в экваториальной плоскости планеты и простирается на расстояние, вдвое превышающее ее диаметр. Кольца отражают солнечный свет, поэтому блеск планеты достигает максимума, когда кольцевая система расположена "лицом" к Земле. При наблюдении Сатурна с помощью телескопов обнаружилось присутствие светлых и темных поясов, параллельных экватору планеты, хотя и не так четко выраженных, как пояса Юпитера.

Сатурн совершает полный оборот вокруг своей оси каждые 10 часов, поэтому его экваториальный диаметр примерно на 20 % больше полярного. Считается, что атмосфера планеты, состоящая на 90 % из водорода и на 10 % из гелия при температуре -180 °C, расположена над сферой жидкого водорода со сравнительно небольшим плотным ядром в центре.

Титан, самый крупный из 18 известных спутников Сатурна, [28]обращается вокруг планеты с периодом 15 суток на среднем расстоянии в 10 раз превышающем диаметр планеты. В его атмосфере преобладают азот и метан при температуре около –168 С; атмосфера очень плотная, оранжевого оттенка. [29]За исключением Тефии, [30]Дионы, Реи и Япета, диаметр всех остальных спутников значительно меньше 1/4 диаметра Титана. Известно, что одно полушарие Япета светлее другого. Темная сторона спутника обращена в направлении его движения, поэтому Япет можно видеть с Земли, лишь когда он находится к западу от Сатурна и удаляется от Земли.