Астрофотометрия негіздері 2 страница

Қазіргі кезең аспан механикасының дамуында қызықты кезең. Ғарыштық зерттеулер аспан механикасына жаңа серпін бергендей болды. Космонавтиканың (ғарышкерліктің) пайда болу және даму тарихымен [11,46-59] еңбектерінде танысуға болады. Енді ол аспан денелерінің қозғалыстарын зерттеп қана қоймай, сонымен бірге жасанды аспан денелерінің қозғалысын басқарып тұруды мақсат етеді. Ал болашақта табиғи аспан денелерінің қозғалысын да басқаратын деңгейге жету мүмкін болмас па екен? Ғарыш кемелерін басқаруда басты мәселе – ұшу кезінде траекториялардың түзету, яғни коррекция жасау болып табылады. Бұл мәселе планетааралық сапарларда маңызды болып отыр. Бұл мәселені түсіну үшін физикалық тәжірибелердің барысымен салыстырып көрейік: кез-келген физикалық тәжірибе қателіксіз орындалмайды. Тәжірибе жасаған ғалымның басты көздейтін мақсаты: қателіктерді мейлінше азайту. Тәжірибе көп сатылы болса, әр сатыдағы қателіктер қосылып, үлкен шамаға жетуі мүмкін. Ғарыштық ұшу сапарларында да басында жіберілген шамалы қателіктер үлкен қашықтықтарды ұшып өткенде үлкен қателіктерге әкеліп соқтырады. Сондықтан ұшу барысында қозғалтқыштарды іске қосып түзетулерді енгізу керек.Қазіргі кезде ғарышкерлік мәселелерімен байланысты аспан механикасының тағы бір мәселесі актуальды болып келеді. Бұл “Жоғары ұйытқулар” мәселесі. Табиғи аспан денелерінің қозғалысын зерттегенде бұл мәселе көтерілмеген болатын, өйткені бұл денелердің арақашықтығы өте үлкен, сондықтан бір-біріне тарту күштері Күннің тарту күшінен әлдеқайда әлсіз. Ғарыш аппараты ұшу сапарының бір бөлігін планеталарға жақын қашықтықта өту керек, сол кезде солардың тарапынан күшті әсер түседі. Осы әсерлерді есептеу шешімді күрделендіріп жібереді. Бұрындары да осыған шамалас есептер қарастырылған болатын, атап айтқанда, кометалардың Юпитер маңынан өтуі, тіпті Марстың қозғалысының теориясын жасағанда да. Өйткені Юпитердің Марс планетасының қозғалысына әсері күшті болды. Бұл есеп „әсер ету сфералары” әдісінің көмегімен жеңілдетілетін болды. [11]Қазіргі ғарыштық зерттеулердің аспан механикасының алдына қойған мәселелердің бірі – есептеулерді тез атқару қажеттігі. Бұрынғы заманның мамандары қозғалыс теориясын қорытуға бірнеше жыл жұмсайтын, ал сол кезде жұмысты жылдамдату мәселесі көтерілмеген болатын. Қазір ғарыш аппаратының траекториясына дер кезінде коррекция енгізу үшін орбита элементтерін үздіксіз есептеп тұру керек. Ал бұл- есептеу операцияларын өте тез атқарылуын қажет етеді. Қазір бұл есептеулер электронды есептеуіш машиналарды қолданудың арқасында көп жеңілдетілді.Сонымен кейінгі жылдары аспан механикасының зерттейтін мәселелерінің көлемі ұлғайып кеткен. Бұл жаңа әдістемелердің пайда болуына және дамуына түрткі болды. Аспан механикасының басқа салалармен байланысы күшейді (басқару теориясы, биология, медицина, радиоэлектроника және т. б.). Жаңа саланың пайда болуы басқа салалардың алдына жаңа мәселелер қояды, ескі бағыттарды қайта қарауды қажет етеді. Мысалы, ғарыштық зерттеулерді іске асыру үшін үлкен планеталардың координаттарын дәлірек анықтау қажет болды. ХХ ғасырда жасанды аспан денелерін ұшыру мәселесін іске асыру үшін де осындай есептеулер жасау қажет болған. Бұл есептің ең жеңіл түрдегі үлгілері жұмысымызда келтіріліп отыр.Аспан механикасының теориялық негіздерімен Дубошиннің кітаптарынан[1,5] және Арнольдтың[10] еңбегінен танысуға болады. Бұл кітаптар математикалық жағынан қиын болса, жоғарыда айтылған: Е. А.Гребеников, Ю. А.Рябовтың кітаптары[11,14], А. А. Гурштейннің [23], Деминнің [18], О. Байндердің [15] кітапшалары - түсінуге жеңіл. Астрономияның, оның ішінде аспан механикасының мектеп курсында да алатын орны бөлек. Мектепте осы пәндер бойынша факультатив өткізуге болады. Оқушыларды қызықтыратын тақырыптардың бірі: Космонавтика. Бұл Марленскийдің [53], Кожеуровтың[56], Байндердің [15] және т. б. кітаптарда қамтылған. Планеталарды бақылау әдістерімен Бекбасаровтың [29] мектеп оқушыларына арналған кітаптан танысуға болады. Аспан механикасы саласынан көптеген есептер келтіруге болады. Сондай есептер Белонучкиннің [44] кітабында көптеп келтірілген.Біздің жұмысымызда аспан механикасына, астродинамика және ғарышкерлік космонавтика және жұлдыз жүйелері динамикасы салаларына қысқаша сипаттама беріледі. Толық және жан-жақты сипаттама беру - кейінгі басылымдардың мақсатына қалады.Жалпы сіздің назарыңызға ұсынылып отырған жұмыста Күн жүйесі планеталардың қозғалысынан және аспан механикасынан қажетті мәліметтер келтірілді. Осы саладағы маңызды мәселелермен таныстыруды мақсат қылдық. Жұмысымыздың бірінші тарауында планеталардың қозғалыстарымен, бұларды түсіндіретін модельдермен, яғни Птолемей және Коперник әлемдік жүйелерімен таныстыруды мақсат еттік. Бұл тарауға «Кеплер заңдары» тақырыбын кіргізіп отырғанымыз жұмыстың логикалық құрылымын сақтау үшін, өйткені бұл заңдар планеталардың нақты қозғалыстарын дәлірек сипаттайды. Екінші тарауда планеталардың қозғалыстарын түсіндіру мақсаты қойылады. Бұл тарауда аспан механикасы әдістемелеріне сипаттама беріледі. Бұнда математикалық аппаратты мейлінше сығымдап беруге тырыстық. Үшінші тарауда қазіргі аспан механикасының құрамындағы астродинамика, ғарышкерлік (космонавтика), Қосымшада аспан механикасынан ертеректе бөлініп кеткен жұлдыздық динамика салаларына жалпы сипаттама берілді.

Астрофотометрия астрофизиканың бір маңғызды методы, яғни аспан шырақтарының жалпы шығаратын сәулелерін өлшеу. Осы мақсат үшін қолданылатын құралдарды фотометрлер деп атайды. Фотометрлердің сәулені қабылдайтын негізгі бөліктері: фотопластингка, фотоэлемент, термоэлемент, болометр. Сәуле қабылдағыштың бір түрі- өзіміздің көзіміз. Көз, фотопластинкаа, фотоэлемент жиілігі әртүрлі сәулелерді бірдей сезбей, тек оларды екшеп сезеді. Көз өте-мөте сары сәулелерді жақсы сезеді. Кәдімгі фотопластинка өте-мқте күлгін сәулелерді сезгіш. Бірақ осы кезде, көз атымен сезбейтін инфра-қызыл сәулелерді сезетін пластинкалдар бар. Ал, термоэлемент пен болометр әртүсті сәулелерді бірдей сезеді. Аспан шырағынан келген жарықтың қөзіміздің тор қабыршағын жарықтандыруын осы кезде жалтырау деп айтайтын болады.

Астрофотометрияның бақылайтын обьектілеріне түрлі аспан денелері жатады, және әрбір обьект түр іне өзіндік аппаратура, бақылау, ықшамдау және стандарт әдістері қажет. Сондықтан алынған нәтижелерді трансформациялау және салыстыру проблемасы туады. Трансформация дегеніміз жұлдыздың өлшемді бір фотометриялық жүйеден екіншісіне аудару. Бұл проблеманы шешу әдісі ол – жұлдыз көмегімен таңдалған құбылыс моделінің параметрлерін анықтаймыз.

16. Күн физикалық табиғаты.

Күн Жер тіршілігіндегі маңызды орын алады. Күн – біздің жұлдызымыз.Күнді зерттей отырып, басқа жұлдыздарда болып жатқан және жұлдыздарға дейінгі орасан зор қашықтықтар салдарынан тікелей бақылап көруге болмайтын құбылыстарды білуге мүмкіндік аламыз.

Күн радиусы Жердің радиусымен салыстырғанда одан 109 есе, ал көлемі шамамен 1 300 000 есе үлкен. Күн массасы Жерден 330 000 еседей және оның төгірегінде қозғалатын барлық ғаламшарлардың жалпы массасынан 750 еседей көп.

Жердің Күннен алатын энергиясының мөлшері Күн тұрақтысы деп аталатын шамамен сипатталады. Күн тұрақтысын өлшеу үшін биік тау бекетінде арнаулы ыдыстағы судың Күн сәулелерімен қара түсті металл шарықтан алған жылу мөлшерін анықтайды.

Күн тұрақтысы 1400 Вт/м² тең. Күн тұрақтысы уақыт бірлігінде шығаратын толық энергиясы тұрақты. Егер Күн тұрақтысын радиусы Жердің Күннен орташа қашықтығына тең сфераның ауданына көбейтсе, Күннің уақыт бірлігінде шығаратын жалпы энергиясы шығады. Бұл шама Күннің ж а р қ ы р а у л ы ғ ы (немесе оның сәуле шығару қуаты) L_ө = 4*10²⁶Вт.

Күннің темпе-сы және Күн затының күйі. Күн затының қандай күйде болатынын білу үшін, алдымен Күн темп-сын білу керек. Күннің температурасын анықтаудың бірнеше тәсілі бар. Олардың бәрі Жерде ашылған және Ғаламның бүкіл бақыланбалы бөлігінде орындалатын физика заңдарына жүгінеді. Осы тәсілдердің бірі мынаны білдіреді.Бізге Күн жарқыраулығы L_ө белгілі. Күннің радиусыда белгілі демек, Күннің көрінерлік ауданы 4π R² болып шығады. Осыларды біле отырып, Күн бетінің аудан бірлігі уақыт бірлігінде шығатын энергиясын, яғни ε шығады.

Басқаша айтқанда, уақыт бірлігінде аудан бірлігінінің шығаратын энергиясы абсолют температурасының төртінші дәрежесіне пропорционал:

ε = σT⁴. (Стефан – Больцман заңы) мұндағы σ – пропорц –қ коэффициент 5,67 * 10^-8Вт/(м²* К⁴).

Осыдан

Сан мәндерін қойып есептесек, Т ≈ 6000 К болатынын табамыз. Осы тәсілмен анықталған температураны эффективті темп-ра д.а. Стефан – Больцман заңын қолданарда біз Күнді идеал (қ а р а д е н е деп атайды) дене деп қарастырамыз. 6000К температурада Күн заты газ тәріздес күйге енеді, әрі кейбір химиялық элементтердің атомдары иондалған болады. Тереңдеген сайын температура өседі (Күн центрінде 1,5 * 10⁷ К жетеді) де, онымен бірге иондалған атомдар саны артады. Сондықтан да Күн затының негізгі күйі п л а з м а, ал Күн дегеніміз қызған плазмалық шар.

Күн бетіндегі физикалық тұрақтының мәні Жер бетіндегіден 28 есе артық және 274 H/кг тең. Күн затының орташа тығыздығы p = 1410 кг/м3, яғни судың тығыздығынан сәл көптеу.

17. Күн жүйесінің алып ғаламшарлары. Алып ғаламшарларға: Юпитер, Сатурн,Уран, Нептун.

Алып ғаламшарлар өз осьтерінен өте жылдам айналады; Алып планеталардың атмосфералары олардың өздерімен бірге пайда болған және де олардың беткі қабаты жоқ. Олар Күннен өте алыс қашықтықта жатыр. Жыл маусымдарының өзгеруіне қарамай олардағы темпе-а әр уақытта төмен. Барлық алып планеталар серіктермен қоршалған. Қазіргі кезде Юпитерде 16, Сатурнда 17, Уранда 15, тек Нептунда ғана 8 серік бар.

Алып планеталардың ішіндегі ең жақсы зерттелгені – Юпитер (қазақша «Есекқырған»). Ол диаметрі бойынша Жерден 11 есе, ал массасы жағынан 318 есе үлкен.Оның Күнді айналу периоды 12 жылға жуық. Юпитердің айналу осі оның орбита жазықтығына перпендикуляр болғандықтан, онда ешқандай жыл мезгілдерінің ауысуы болмайды. Ондағы тәулік – 9 сағ 55 минут. Юпитердің өз осінен бір айналуына 10 сағаттан да аз уақыт кетеді. Диаметрі 25 000 км болатын Юпитердің ядросы темір мен тастан тұрады және центріндегі темп-ра 23 000К. Юпитер атмосферасының 89 % - ы сутекті, 11 –ы гелийді құрайды. Атмосфераның фосфор мен күкірттің қосындысынан тұруы себепті ол қызғылт сары түске боялып көрінеді.

Күн жүйесіндегі ерекше бір түзіліс – Сатурн планетасы (Қоңырқай).Күн жүйесіндегі құралсыз көзбен бақылауға болатын соңғы планета. Оның тығыздығы Күн жүйесіндегі планеталар тығыздықтарының бәрінен де, тіпті қарапайым судың тығыздығынан да аз. Өз осінен жылдам айналатын болғандықтан, оның экваторы Юпитердікі секілді шығыңқы келеді. Сатурн ені 275 000 км, ал қалыңдығы бір километрден артық емес өзінің қуатты сақиналар жүйесімен ерекшеленеді.

Оны айнала қоршаған жалпақ сақинаның қалыңдығы бірнеше километрге созылып жатыр. Сақина планетаның экватор жазықтығында орналасқан, ал бұл жазықтықтың планета орбитасының жазықтығына көлбеулігі 27⁰.Сондықтан Сатурн 30 жыл ішінде Күнді бір рет айналып шыққанда, бізге бұл сақина әжептәуір ашылып көрінсе, бірде тура қырынан көрінеді. Қырынан келгенде оны жіңішке сызық түрінде телескоптың көмегімен ғана көруге болады. Орташа температурасы – 150⁰С

Уран да барлық алып планеталар тәрізді жартылай сұйық, жартылай газ күйінде тұрады. Планетаның ішінде ең елеулі ірі қатты ядро бар. Уранның түсі көгілдір, себебі оның атмосферасының жоғарғы қабаттарында сутек пен гелийдің түтіні бар.

Планеталардың қозғалысы жөніндегі өзге деректер ішінде назар аударарлық бір факт: Уранның өз осінен айналу бағыты өзге планеталардың (Шолпаннан басқа) айналу бағытына қарама – қарсы. Оның осі орбита жазықтығымен небары 8⁰ бұрыш жасайды, сондықтан ол бүйірінен қисайып жатып айналады. Осының салдарынан бұл планетада жыл мезгілдерінің күрт ауысуы болып тұрады.Урандағы жыл Жердегі 84 жылдай уақытқа созылады. Уран мен Шолпан – өз остерінен барлық басқа планеталар айналатын бағытқа қарсы айналатын бірден – бір планеталар. Тәулік 17 сағ 14 мин –қа созылады.

Нептун Күннен 4,5 млрд км қашықтықта жатыр, бұл Жерден 30 есе алыс деген сөз. Нептунның өлшемі Ураннан аз ғана кіші және ол газды алып планеталардың ішіндегі ең кішісі болып есептеледі. Оның жарықтануы Жер бетінен 900 есе, Юпитерден 30 есе кем. Нептунның құрылымы жөніндегі мәліметтер әзірге аз. Планета өз осінен 16 сағ 7 мин – та бір айналым жасайды. Атмосферасының құрамы алып планеталарға ұқсас: 13 % - гелий, 85 % сутек және басқа да заттар мен метанның қоспасы бар. Орташа темпе-сы -220⁰С.

18. Күн жүйесінің кіші денелері.

Дата добавления: 2015-05-26