Пізнаємо природу. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (H54.1-54.2). Частина 1. 6 клас. Біда

Розділ 3. Пізнаємо Сонячну систему

§ 25. Чим озброєні астрономи

1. Що вивчає астрономія

Астрономія — природнича наука, що вивчає небесні тіла — зорі, планети, комети, супутники, зоряні скупчення, туманності, галактики та їхні скупчення, а також міжзоряну речовину. Предметом вивчення астрономії є явища, які відбуваються за межами Землі, еволюція зоряних систем, космічні вибухи, чорні діри, а також факти, які стосуються будови та виникнення Всесвіту.

Здавна інструментом для спостереження небесних тіл був оптичний телескоп. З розвитком науки й техніки астрономи отримали можливість спостерігати космос також у діапазоні радіохвиль, у рентгенівському та гамма-випромінюванні, а тепер ще й за допомогою невловимих нейтрино, космічних променів і гравітаційних хвиль.

Мал. 119. Астрофізик Стівен Гокінг, один з найвідоміших науковців світу, який багато своїх думок доносив через синтезатор мовлення

Щоб пояснити явища, що відбуваються в космосі, астрономи використовують фізичні закони. Так виникла астрофізика — наука про природу небесних тіл. Дослідження астрофізиків базуються на спостереженнях, які було отримано іншими науковцями або автоматичними телескопами.

Завдання

Наукові проєкти, до здійснення яких залучають і аматорів, і професіоналів, отримали назву «громадянська наука» (citizen science). Ознайомся з пізнавальними матеріалами до цієї сторінки. Долучись до проєкту DECO і за допомогою смартфона влаштуй полювання на космічні частинки.

Проєкт DECO. Твої власні спостереження

Велику роль у вивченні Всесвіту відіграють астрономи-аматори з різних куточків Землі. Нарівні з професіоналами вони здійснюють важливі відкриття. Найвидатніший аматор усіх часів Вільям Гершель відкрив планету Уран, а 15-річний київський гімназист Андрій Борисяк в 1901 році — першу нову зорю¹ у XX столітті.

¹ Нова зоря — клас зір, які раптово спалахують, збільшуючи яскравість у тисячі й мільйони разів.

2. Які прилади використовують астрономи

Найважливіші прилади, якими користуються астрономи-професіонали, — телескоп, радіотелескоп, спектрограф і комп’ютер. Астрономи-любителі для спостережень часто використовують біноклі.

Оптичні телескопи — дуже складні технічні системи. Проте головний принцип їхньої роботи дуже простий — зібрати якомога більше світла і збільшити кут зору, під яким видно небесний об’єкт.

Особливістю телескопічних спостережень є перевернуте зображення об’єкта. Але це не важливо, адже в космосі, поза Землею, немає ні верху, ні низу.

Космічні тіла випромінюють не лише світло. Деякі з них посилають до нас радіохвилі. Тому астрономи спостерігають Всесвіт за допомогою потужних радіотелескопів — пристроїв, які можуть діяти автономно або поєднуватися в системи (мал. 120). У радіодіапазоні спостерігають за Сонцем, створюють карти поверхонь планет, уловлюють сигнали далеких космічних катастроф.

Мал. 120: 1 — Дуже Великий Телескоп E-ELT (дзеркало діаметром 39 м); 2 — Дуже великий масив радіотелескопів ім. Карла Ямського

Щоб здійснювати керування телескопами, аналізувати отримані за їхньою допомогою дані, створювати математичні моделі явищ, що відбуваються у Всесвіті, астрономам потрібні комп’ютери. Для встановлення хімічного складу небесних тіл вони використовують спектрографи — спеціальні пристрої, які аналізують світло.

3. Чому будують дедалі більші телескопи

Уяви, що ти набираєш дощову воду в пляшку з вузьким горлечком. Щоб наповнити пляшку, доведеться або довго чекати, або наповнювати її під час зливи. Але якщо в горлечко вставити широку лійку, пляшка наповниться набагато швидше (мал. 121). Так само і з телескопами, якими прагнуть збирати якомога більше світла від далеких небесних об’єктів. Якщо в око спостерігача чи в пристрій, що аналізує світло, потрапляє більша його кількість, можна спостерігати слабші об’єкти, бачити їх чіткіше й розглядати більше деталей на їхній поверхні.

Мал. 121. Більший об’єктив телескопа збирає більше світла

У Всесвіті існують мільярди зоряних систем, більшість з яких ми не бачимо ані неозброєним оком, ані через малі телескопи. Тому астрономи використовують телескопи з діаметрами дзеркал приблизно 10 м та об’єднують їх так, щоб вони працювали як один інструмент.

Запитання

Яка пляшка швидше наповниться водою? Проведи аналогію з об’єктивами телескопів різного діаметра.

4. Навіщо телескопи виносять на орбіту Землі

Погожої ночі поглянь на небо, і ти зауважиш, що зорі мерехтять, змінюють свою яскравість і навіть колір. Це тому, що повітря рухається, а світло від зір заломлюється в земній атмосфері. Зображення таких мерехтливих об’єктів у телескопі нечітке й нестабільне. Тому було створено космічні телескопи, які працюють на висоті декількох сотень кілометрів над поверхнею Землі. Уяви собі відчуття людини, яка все життя дивилася крізь брудну шибку, а зараз у неї з’явилася можливість відчинити вікно й побачити навколишній світ чітким!

Мал. 122. Космічні телескопи: 1 — космічний телескоп імені Габбла; 2 — найбільший космічний телескоп імені Джеймса Вебба (загальний діаметр дзеркала 6,5 м)

Наукові суперечки

Існує велика кількість космічних телескопів. Один із найбільш відомих — космічний телескоп імені Габбла (мал. 122.1). Уже понад третину століття він відкриває астрономам найдальші закутки Всесвіту. Габбл завершує свою роботу на орбіті. Тепер, щоб зазирнути вглиб Всесвіту, науковці мають досконаліший інструмент — космічний телескоп імені Джеймса Вебба (мал. 122.2).

Коротко про головне

1. Астрономія — це природнича наука, що вивчає небесні тіла.

2. Більшість астрономів є теоретиками-астрофізиками. Вони пояснюють явища, які відбуваються в космосі, використовуючи фізичні закони.

3. Найважливіші прилади, які використовують астрономи, — оптичні телескопи, радіотелескопи, спектроскопи й комп’ютери.

4. Спостереження далеких об’єктів Всесвіту обмежені через розміри дзеркал (антен) телескопів та впливи атмосфери. Тому потужні сучасні телескопи мають великі розміри або працюють на орбіті Землі.