Презентация на тему "Астрофизика"

Содержание

• 
  Слайд 1

  САМЫЕ ВАЖНЫЕ ОТКРЫТИЯ ЗА ВСЮ ИСТОРИЮ АСТРОФИЗИКИ

  Сергей Попов(ГАИШ МГУ) Популярный лекторийжурнала «Популярная механика» 23 октября 2012 г. pptcloud.ru

• 
  Слайд 2

  Какими бывают открытия?

  Неожиданные Противоречащие «здравому смыслу» Понятные на словах Ставящие не точку, а многоточие . . . Меняющие картину мира

• 
  Слайд 3

  Горячая (но субъективная) десятка

  Открытия Галилея и его современников- Пятна на Солнце- Горы на Луне- Спутники Юпитера- Фазы Венеры- Звезды в Млечном Пути Открытие Урана Звездные параллаксы Межзвездная среда Мир галактик Расширение вселенной Квазары Реликтовое излучение Экзопланеты: горячие юпитеры Ускорение расширения вселенной В список не попали: Темное вещество и черные дыры Космические лучи и нейтрино Появление спектрального анализа Всеволновые наблюдения ……………………………………

• 
  Слайд 4

  Семнадцатый век начинается …

  Hans Lippershey Разные люди в разных странах независимоиспользовали подзорные труб длянаблюдения небесных тел. Однако наиболее осмысленно к этому делуподошел Галилео Галилей.Им была сделана серия открытий, многиеиз которых независимо были сделаны идругими исследователями.

• 
  Слайд 5

  Спутники Юпитера

• 
  Слайд 6

  Чем важно?

  Открытие системы спутников Юпитера давало яркий и всем понятный примертого, что Земля не является центром вращения всего на свете.

• 
  Слайд 7

  Пятна на Солнце

  Пятна на Солнце иногда бывают настолькобольшими, что видны невооруженным глазом.Однако телескопические наблюденияпозволили наблюдать пятна регулярно.

• 
  Слайд 8

  Чем важно?

  Nota bene! Наличие пятен на Солнце – одно из немногих астрономических открытий,которое вошло в поговорки. Была продемонстрирована «неидеальность» ключевого объектанадлунного мира. Т.к., пятна появляются и исчезают, то значит Солнце изменчиво.Удалось увидеть вращение Солнца.

• 
  Слайд 9

  Горы и ущелья на Луне

  До сих пор зрелище лунных пейзажейостается одним из самых завораживающихпри взгляде в любительский телескоп.Нетрудно даже определить высоту гор.Это также было сделано Галилеем.

• 
  Слайд 10

  Чем важно?

  Была продемонстрирована неидеальность Луны. Это настолько противоречило взглядам времени, что Lodovico delle Colombe предположил, чтоЛуна покрыта слоем прозрачного вещества,которое все-таки делает ее идеальной сферой.

• 
  Слайд 11

  Фазы Венеры

  Говорят, что некоторые людивидят фазы Венеры даже невооруженным глазом. Однако важна достоверностьи воспроизводимость. Это стало возможнымс появлением простейших телескопов

• 
  Слайд 12

  Чем важно?

  Объяснение фаз Венеры естественным образом возможно,только в предположении, что Земля и Венераобращаются вокруг Солнца.

• 
  Слайд 13

  Звезды в Млечном Пути

  Наведя свой телескоп на Млечный Путь,Галилей обнаружил, что он состоит из множества слабых звезд,не видимых невооруженным глазом.

• 
  Слайд 14

  Чем важно?

  Так же как микроскоп показал наличие микроорганизмов, не видимых глазу,так и телескоп открыл картину, глазом не видимую. Причем стало ясно, что подавляющее большинство звездневооруженным глазом увидеть нельзя.Это говорит о том, что мир и человеческий глаз не «подогнаны».

• 
  Слайд 15

  Открытие Урана

  Уран – довольно яркий объект. Его несколько раз вносили в каталогикак звезду. Но понадобился мощный инструмент и хорошийнаблюдатель, чтобы установить истинную природу объекта и темсамым – раздвинуть границы Солнечной Системы. Это сделал Вильям Гершель в 1781 году. Телескоп понадобился лишь 15-сантиметровый.Дело было в уровне и работе наблюдателя.

• 
  Слайд 16

  Чем важно?

  Открытие раздвинуло границы Солнечной системы.Кроме того, суть произошедшего легко понять.Т.е., раздвинулась картина мира в головах всехсколь-нибудь образованных людей.

• 
  Слайд 17

  Звездные параллаксы

  Звезды – далекие Солнца? Тихо Браге В течение веков некоторые ученые так думали,но были и серьезные основания для сомнений.Необходимо было обнаружить простой эффект. Параллактический сдвигиз-за движения Земливокруг Солнца. Если мы смотрим на некий предмет то один, то другимглазом, то он сдвигается на фоне более далеких.Так можно измерятьрасстояние до довольнодалеких объектов.

• 
  Слайд 18

  Первые измерения параллаксов

  В.Я. Струве. Вега. 1837 г. Ф. Бессель. 61 Лебедя 1838 г. Томас ХендерсонАльфа Центавра 1833

• 
  Слайд 19

  Чем важно?

  Впервые надежно был задан масштаб межзвездных расстояний.Это дало основу для более уверенных рассуждений и о звездах,и о структуре Галактики.

• 
  Слайд 20

  Межзвездная среда

  диск балдж гало

• 
  Слайд 21

  Открытие межзвездной среды

  Иоганн Гартман В течение сотен лет считалосьчто пространство между звездпусто, совсем пусто. В 1904 году Иоганн Гартман смог получить спектр, которыйоднозначно говорил, что светзвезды частично поглощался«по дороге», т.е.между звездами.

• 
  Слайд 22

  Чем важно?

  Во-первых, наличие межзвездной среды сильно влияет на наблюдаемость звезд. «Галактика Гершеля» Солнце Облакав Стрельце «Вселенная Каптейна» 1922 Только правильныйучет поглощенияпозволил Трюмплерупостроить качественноверную схему нашейГалактики. Во-вторых, наличие межзвездной среды крайне важно для понимания процессовформирования звезд, их эволюции ихимической эволюции Галактики.

• 
  Слайд 23

  Мир галактик

  Люди давно наблюдали «туманности», про которые не было ясно: газ это или нет.Часть из них оказалась огромнымизвездными системами – галактиками.Но достоверно установить этоудалось только в 20-е гг. 20 века.

• 
  Слайд 24

  Великий спор

  1920 Great Debate Гебер Кертис Харлоу Шепли Гигантские звездные системы –«звездные острова» Все туманностинаходятсявнутри нашейГалактики Неточности были в аргументацииобеих сторон,однако в целомправ оказалсяГербер Кертис. Ответ далинаблюдения.

• 
  Слайд 25

  Раскрылась бездна …

  Эрнст Эпик Эдвин Хаббл Главный результат был получен в 1922-23 г.Эдвином Хабблом. С помощью нового2.5-метровго телескопа ему удалосьобнаружить цефеиды в несколькихблизких галактиках, начиная с М31 – Туманности Андромеды (первые из нихобнаружил Дункан в 1922 г.). Это даловозможность определить расстояние. В том же 1922 г. Эрнст Эпик предложилметод определения расстояний, которыйпоказал, что М31 находится за пределаминашей Галактики.

• 
  Слайд 26

  Снимки Хаббла

• 
  Слайд 27

  Чем важно?

  Мы получили совсем другую картину мира, от которой оставался один шагдо современной (оставалось открыть расширение – разбегание галактик).

• 
  Слайд 28

  Расширение вселенной

  Хаббл 1929 г.

• 
  Слайд 29

  Что было надо?

  СПЕКТРЫ – чтобы определить скорости + МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЙ Самая яркая звезда в галактике. Гипотеза: они довольно одинаковы

• 
  Слайд 30

  Как это работает?

• 
  Слайд 31
  

  Чем дальше галактика – тем быстрее она удаляется. Центра расширения нет. Если мы перелетим в другое место,то картина расширения не изменится.

• 
  Слайд 32

  Чем важно?

  Возможно, это одно из немного самых-самых важных открытий в истории. Вся вселенная предстала эволюционирующей.Удалось разрешить многие парадоксы.С другой стороны, перед учеными всталомного новых задач. Картина мира претерпела совершеннорадикальное изменение. Ведь даже Эйнштейн верил встационарную вселенную.

• 
  Слайд 33

  Квазары

  Квазизвездные объекты Квазары начали открывать какрадиоисточники в конце 50-х гг.Также их удалось обнаружитьв оптическом диапазоне, как звездоподобные источники (сам термин появился в 1964 г.)Долгое время шли дискуссии о природе этих «радиозвезд».

• 
  Слайд 34

  Разгадка

  Мартин Шмидт Линии в спектре сильно сдвинуты. В соответствие с расширение вселеннойэто соответствует очень большому расстоянию(в случае 3С273 – 2.4 млрд св. лет).Значит – это чрезвычайно мощные источники,но при этом очень небольшие по размеру

• 
  Слайд 35

  Природа квазара

  Сверхмассивные черные дырыв центрах галактик, на которыетечет много вещества, образуяаккреционный диск.При этом выделяется энергия,а также с огромной скоростьюв виде струй выбрасывается газ.

• 
  Слайд 36

  Чем важно?

  Во-первых, квазары раздвинули границы наблюдаемого мира:они были дальше известных тогда галактик. Во-вторых, возникла необходимость объяснять, как же они работают.Это дало дорогу концепции сверхмассивных черных дыр.

• 
  Слайд 37

  Реликтовое излучение

  Георгий Гамов После работ Фридмана и открытия расширения вселенной стало ясно,что в своей молодости вселенная имела большую плотность.Но была ли она при этом горячей или холодной??? Ральф Альфер Правильная модель была построена на основе расчета синтеза гелия. Чтобы успеть создать гелий в расширяющейсяВселенной, надо, чтобы она была не толькоплотной, но и горячей.От этой горячей эпохи до наших дней должнобыло дожить излучение, изрядно остыв.

• 
  Слайд 38

  Неожиданное открытие

  Арно Пензиас Роберт Вилсон Хотя реликтовое излучение было предсказано, и его следы его присутствия даже были известны (но не распознаны), и были планы искать его целенаправленно,само открытие произошло достаточно случайно. ПОМЕХИ! ШУМ В РАДИОЭФИРЕ!!!! Но, после открытия, осознание того, что было найденопришло очень быстро, потому что теоретики уже ждали. За свое открытие Пензиас и Вилсон в 1978 г.получили Нобелевскую премию по физике.

• 
  Слайд 39

  Чем важно?

  Кроме важного подтверждения модели горячей В., Открытие реликтового излучения дало в руки ученымпотрясающий инструмент для исследования мира. В частности, данные по реликту позволяютопределять геометрию вселенной, самодостаточно показывают ускорение расширения.

• 
  Слайд 40

  Экзопланеты

  Открытие экзопланет стало одним из двух главных открытийв астрономии в конце 20 века. Сейчас существуют разные методыдля обнаружения экзопланет:- лучевые скорости звезд- транзиты- тайминг- микролинзированиеВсего открыто более 800 планет.

• 
  Слайд 41

  Какая экзопланета была открыта первой?

  Первая надежно подтвержденная планета, вращающаяся вокруг другой нормальной звезды, была открыта в 1995 году Майором и Квелоцом. Однако еще в 1992 году надежнейшее обнаружение планеты было сделано Вольцшаном и Фрейлом, но вращалась она вокруг … радиопульсара! В 1988 году появилась работа Кэмпбелла и др., в которой говорилось о планетном кандидате, но надежно подтвердить его удалось только в 2003 году. Наконец, в 1989 году Латам и др. открыли спутник одной из звезд, у которого до сих пор масса оценена недостаточно точно, чтобы сказать планета это или бурый карлик.

• 
  Слайд 42

  Чем важно?

  Первые открытые системыоказались совсем не похожина Солнечную систему. Гигантские планеты вращаютсяочень близко от своих звезд,иногда совершая оборотменее чем за сутки. Горячие юпитеры! Открытие экзопланет в 90-е гг. не просто подтвердило давнюю гипотезу.Было показано, что мир планетных систем очень многообразен.Это ставит перед учеными новые важные вопросы.

• 
  Слайд 43

  Ускоренное расширение

  Вселенная расширяется, но как?!?Для измерения темпа расширениянеобходимо уметь разнымиспособами определять расстояниядо далеких источников.Сравнение измеренных расстояний с тем, что предсказывает модель,позволит определить параметры,куда входит и изменение темпа.

• 
  Слайд 44

  Как открыли

  На верхнем рисунке показана т.н. диаграмма Хаббла для сверхновых. По горизонтальной оси – красное смещение, а по вертикальной разность видимой и абсолютной звездной величины. На нижнем рисунке показано отклонение разности видимой и абсолютной звездной величины от предсказаний одной из стандартных моделей. В этой модели вся плотность обеспечивается обычной (включая темную) материей и составляет 0.2 от критической плотности. Также тонкой штриховой линией показана модель для плоской вселенной, целиком состоящей из обычного вещества. Сплошной жирной линией показана модель, наилучшим образом описывающая данные наблюдений сверхновых. Это модель плоской вселенной, где темная энергия является космологической постоянной и ее вклад в полную плотность составляет 76 процентов. Авторы открытия наблюдали далекие сверхновые типа Ia. Для этих источников мы умеем определять светимость.

• 
  Слайд 45

  Чем важно?

  Ускорение расширения вселенной является одним из важнейших элементов картины мира. Стандартная интерпретация –темная энергия – говорит о том,что основной вклад в плотностьвселенной вносит этот компонент. Обнаружение ускоренного расширения ставит трудные задачи перед физикой.

• 
  Слайд 46

  Почему именно эти десять?

  ОНИ ИЗМЕНЯЛИ КАРТИНУ МИРАНа первый взгляд, противоречили здравому смыслу. Ставили новые вопросы.Создавали основы развития.Давали новые возможности.