Способы астрономических наблюдений

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Содержание

Введение

1. Наблюдения солнечной активности

2. Наблюдения Юпитера и его спутников

3. Поиски комет и их наблюдения

4.Наблюдения серебристых облаков

5. Наблюдения метеоров

6. Наблюдения солнечных затмений

7. Наблюдения лунных затмений

8. Наблюдения искусственных спутников Земли и влияние Солнца на жизнь на Земле

9. Метеориты и астероиды

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Целью данной курсовой работы является изучение способов астрономических наблюдений, выяснить влияние солнца на земную жизнь, а также подробно рассмотреть и изучить астероиды и метеориты.

Астрономические наблюдения -- основной способ исследования небесных объектов и явлений. Наблюдения могут вестись невооруженным глазом или с помощью оптических инструментов: телескопов, снабженных теми или иными приемниками радиации (спектрографами, фотометрами и т, п.), астрографов, специальных инструментов (в частности, биноклей).

Цели наблюдений весьма разнообразны. Точные измерения положении звезд, планет и других небесных тел дают материал для определения расстояний до них (см. Параллакс), собственных движений звезд, изучения законов движения планет, комет. Результаты измерений видимого блеска светил (визуально или с помощью астрофотометров) позволяют оценивать расстояния до звезд, звездных скоплений, галактик, изучать процессы, происходящие в переменных звездах, и т. д.

Исследования спектров небесных светил с помощью спектральных приборов позволяют измерять температуру светил, лучевые скорости, дают неоценимый материал для глубокого изучения физики звезд и других объектов.

Но результаты астрономических наблюдений имеют научную значимость только в том случае, когда безусловно выполняются положения инструкций, которые определяют порядок действия наблюдателя, требования к инструментам, месту наблюдения, к форме регистрации данных наблюдения.

К методам наблюдений, доступным юным астрономам, относятся визуальные без инструментов, визуальные телескопические, фотографические и фотоэлектрические наблюдением небесных объектов и явлений. В зависимости от инструментальной базы, положения пунктов наблюдения (город, поселок, село), остроклиматических условий и интересов любителя для наблюдений может быть выбрана любая (или несколько) из предлагаемых тем.

1. Наблюдения солнечной активности

астрономическое наблюдение небесный солнце комета

При наблюдении солнечной активности ежедневно зарисовываются солнечные пятна и определяются их координаты с помощью заранее заготовленной угломерной сетки. Проводить наблюдения лучше всего с помощью большого школьного телескопа-рефрактора или самодельного телескопа на параллактическом штативе.

Нужно всегда помнить, что смотреть на Солнце без темного (защитного) фильтра ни в коем случае нельзя. Удобно вести наблюдения Солнца, проецируя его изображение на специально приспособленный к телескопу экран. На бумажном шаблоне обводят контуры групп пятен и отдельных пятен, отмечают поры. Затем вычисляются их координаты, подсчитывается число пятен в группах и на момент наблюдений выводится индекс солнечной активности -- числа Вольфа.

Наблюдатель изучает и все изменения, происходящие внутри группы пятен, стремясь как можно точнее передать их форму, размеры, взаимное расположение деталей. Наблюдать Солнце можно и фотографически с применением в телескопе дополнительной оптики, увеличивающей эквивалентное фокусное расстояние прибора и позволяющей поэтому фотографировать более крупно отдельные образования на его поверхности. Пластинки и пленки для фотографирования Солнца должны иметь самую малую чувствительность.

2. Наблюдения Юпитера и его спутников

При наблюдении планет, в частности Юпитера, используют телескоп с диаметром объектива или зеркала не менее 150 мм. Наблюдатель тщательно зарисовывает детали в полосах Юпитера и сами полосы и определяет их координаты. Проведя наблюдения в течение ряда ночей, можно изучить картину изменений в облачном покрове планеты. Интересным для наблюдения на диске Юпитера является Красное пятно, физическая природа которого пока не совсем изучена. Наблюдатель зарисовывает положение Красного пятна на диске планеты, определяет его координаты, приводит описания цвета, яркости пятна, регистрирует замеченные особенности в окружающем его облачном слое.

Для наблюдении спутников Юпитера используется школьный телескоп-рефрактор. Наблюдатель определяет точное положение спутников относительно края диска планеты с помощью окулярного микрометра. Кроме того, представляет интерес наблюдение явлений в системе спутников и регистрация моментов этих явлений. К ним относятся затмение спутников, заход за диск планеты и выход из-за диска, прохождение спутника между Солнцем и планетой, между Землей и планетой.

3. Поиски комет и их наблюдения

Поиски комет производятся с помощью светосильных оптических инструментов с большим полем зрения (3---5°). Для этой цели могут быть использованы полевые бинокли, астрономическая трубка АТ-1, бинокуляры ТЗК, БМТ-110, а также кометоискатели.

Наблюдатель систематически осматривает западную часть неба после захода Солнца, северную и зенитную области неба ночью и восточную перед восходом Солнца. Наблюдатель должен очень хорошо знать расположение на небе стационарных туманных объектов -- газовых туманностей, галактик, звездных скоплений, которые по внешнему виду напоминают слабую по яркости комету.

В этом случае ему окажут помощь атласы звездного неба, в частности "Учебный звездный атлас» А. Д. Марленского и «Звездный атлас» А. А. Михайлова. О появлении новой кометы тотчас же дается телеграмма в адрес Астрономического института им, П. К., Штернберга в Москве. Нужно сообщать время обнаружения кометы, ее приближенные координаты, фамилию и имя наблюдателя, его почтовый адрес.

Наблюдатель должен зарисовать положение кометы среди звезд, изучить видимую структуру головы и хвоста кометы (если они имеют место), определить ее блеск. Фотографирование области неба, где находится комета, позволяет более точно, чем при зарисовке, определить ее координаты, а следовательно, рассчитать более точно орбиту кометы. Телескоп при фотографировании кометы должен быть снабжен часовым механизмом, ведущим его за звездами, перемещающимися вследствие видимого вращения неба.

4. Наблюдения серебристых облаков

Серебристые облака -- интереснейшее, но еще малоизученное явление природы. В России наблюдаются они в летнее время севернее 50° широты. Их можно увидеть на фоне сумеречного сегмента, когда угол погружении Солнца под горизонт составляет от 6 до 12°. В это время солнечные лучи освещают только верхние слои атмосферы, где на высоте 70--90 км и образуются серебристые облака. В отличие от обычных облаков, которые в сумерках кажутся темными, серебристые облака светятся.

Они наблюдаются в северной стороне неба, невысоко над горизонтом. Наблюдатель каждую ночь осматривает через 15-минутные интервалы сумеречный сегмент и в случае появления серебристых облаков оценивает их яркость, регистрирует изменения формы, при помощи теодолита или другого угломерного инструмента замеряет протяженность поля облаков по высоте и азимуту. Кроме того, целесообразно фотографировать серебристые облака. Если светосила объектива 1:2 и чувствительность пленки 130--180 единиц по ГОСТу, то хорошие снимки можно получить при экспозиции I--2 с. На снимке должны быть видны основная часть поля облаков и силуэты строений или деревьев.

Целью патрулирования сумеречного сегмента и наблюдений серебристых облаков является выяснение частоты появления облаков, преобладающих форм, динамики поля серебристых облаков, а также отдельных образований внутри поля облаков.

5. Наблюдения метеоров

Задачами визуальных наблюдений является счет метеоров и определение метеорных радиантов. В первом случае наблюдатели располагаются под круглой рамкой, ограничивающей поле зрения до 60°, и регистрируют только те метеоры, которые появляются внутри рамки. В журнале наблюдений записывается порядковый номер метеора, момент пролета с точностью до одной секунды, звездная величина, угловая скорость, направление метеора и его положение относительно рамки.

Эти наблюдения позволяют изучить плотность метеорных потоков и распределение метеоров по блеску.

При определении метеорных радиантов наблюдатель тщательно наносит на копию карты звездного неба каждый замеченный метеор и отмечает порядковый номер метеора, момент пролета, звездную величину, длину метеора в градусах, угловую скорость и цвет.

Слабые по блеску метеоры наблюдаются при помощи полевых биноклей, трубок АТ-1, бинокуляра ТЗК. Наблюдения по этой программе позволяют изучать распределение малых радиантов на небесной сфере, определять положение и смещение изученных малых радиантов, приводят к открытию новых радиантов.

Наблюдения переменных звезд. Основные инструменты для наблюдения переменных звезд: полевые бинокли, астрономические трубки АТ-1, бинокуляры ТЗК, БМТ-110, кометоискатели, обеспечивающие большое поле зрения. Наблюдения переменных звезд позволяют изучать законы изменения их блеска, уточнять периоды и амплитуды изменения блеска, определять их тип и т. п.

Первоначально наблюдаются переменные звезды --цефеиды, имеющие правильные колебания блеска с достаточно большой амплитудой, и только после этого следует переходить к наблюдениям полу прав ильных и неправильных переменных звезд, звезд с малой амплитудой блеска, а также исследовать звезды, заподозренные в переменности, и патрулировать вспыхивающие звезды.

При помощи фотоаппаратов можно фотографировать звездное небо с целью наблюдений долгопериодических переменных звезд и поисков новых переменных звезд.

6. Наблюдения солнечных затмений

В программу любительских наблюдений полного солнечного затмения могут войти: визуальная регистрация моментов соприкосновения края диска Луны с краем диска Солнца (четыре контакта); зарисовки вида солнечной короны -- ее формы, структуры, размеров, цвета; телескопические наблюдения явлений при покрытии краем лунного диска солнечных пятен и факелов; метеорологические наблюдения -- регистрация хода температуры, давления, влажности воздуха, изменения направления и силы ветра; наблюдения поведения животных и птиц; фотографирование частных фаз затмения через телескоп с фокусным расстоянием 60 см и более; фото-, графирование солнечной короны при помощи фотоаппарата с объективом, имеющим фокусное расстояние 20--30 см; фотографирование так называемых четок Бейли, которые появляются перед вспыхиванием солнечной короны; регистрация изменения яркости неба по мере увеличения фазы затмения при помощи самодельного фотометра.

7. Наблюдения лунных затмений

Так же как и солнечные, лунные затмения происходят сравнительно редко, и в то же время каждое затмение характеризуется своими особенностями. Наблюдения лунных затмений позволяют уточнять орбиту Луны, дают сведения о верхних слоях земной атмосферы.

Программа наблюдений лунного затмения может состоять из следующих элементов: определение яркости затененных частей лунного диска по видимости деталей лунной поверхности при наблюдении в 6-кратный признанный бинокль или телескоп с малым увеличением; визуальные оценки яркости Луны и ее цвета как невооруженным глазом, так и в бинокль (телескоп); наблюдения в телескоп с диаметром объектива не менее 10 см при 90-кратном увеличении на протяжении всего затмения кратеров Геродот, Аристарх, Гримальди, Атлас и Риччиоли, в области которых могут иметь место цветовые и световые явления; регистрация при помощи телескопа моментов покрытия земной тенью некоторых образований на лунной поверхности (список этих объектов приводится в книге «Астрономический календарь. Постоянная часть»); определение при помощи фотометра блеска поверхности Луны при различных фазах затмения.

8. Наблюдения искусственных спутников Земли и влияние Солнца на жизнь на Земле

При наблюдении искусственных спутников Земли отмечают путь движения спутника на звездной карте и время его прохождения около заметных ярких звезд. Время должно регистрироваться с точностью до 0,2с по секундомеру. Яркие спутники можно фотографировать.

Солнечное излучение -- электромагнитное и корпускулярное -- вот тот могучий фактор, который играет огромную роль в жизни Земли как планеты. Солнечный свет и солнечное тепло создали условия для формирования биосферы и продолжают поддерживать ее существование. С удивительной чуткостью все земное -- и живое и неживое -- реагирует па изменения солнечного излучения, на его своеобразную и сложную ритмику. Так было, так есть и так будет до тех пор, пока человек не сумеет внести свои коррективы в солнечно-земные связи.

Сравним Солнце со... струной. Это позволит уяснить Физическую суть ритмики Солнца и отражение этой ритмики и истории Земли.

Вы оттянули середину струны и отпустили ее. Колебания струны, усиленные резонатором (декой инструмента), породили звук. Состав этого звука сложный: ведь колеблется, как известно, не только вся струна в целом, но одновременно и ее части. Струна в целом порождает основной тон. Половинки струны, колеблясь быстрее, издают более высокий, по менее сильный звук -- так называемый первый обертон. Половинки половинок, то есть четверти струны, в свою очередь рождают еще более высокий и еще более слабый звук -- второй обертон и так далее. Полное звучание струны складывается из основного тона и обертонов, которые в разных музыкальных инструментах придают звуку различный тембр, оттенок.

По гипотезе известного советского астрофизика профессора М.С. Эйгенсона, когда-то, миллиарды лет назад, в недрах Солнца начал действовать тот самый протон-протонный цикл ядерных реакций, который поддерживает лучеиспускание Солнца и в современную эпоху; переход к этому чиклу, вероятно, сопровождался какой-то внутренней перестройкой Солнца. От прежнего состояния равновесия оно скачкообразно перешло к новому. И при этом скачке Солнце зазвучало», как струна. Слово «зазвучало» следует понижать, конечно, в том смысле, что в Солнце, в его исполинской массе, возникли какие-то ритмические колебательные процессы. Начались циклические переходы от активности пассивности и обратно. Возможно, эти сохранившиеся до наших дней колебания и выражаются в циклах солнечно активности.

Внешне, по крайней мере для невооруженного глаза, Солнце кажется всегда одним и тем же. Однако за этим внешним постоянством скрываются относительно медленные, но существенные изменения.

Прежде всего они выражаются в колебании числа солнечных пятен, этих локальных, более темных областей солнечной поверхности, где из-за ослабленной конвекции солнечные газы несколько охлаждены и потому вследствие контраста кажутся темными. Обычно астрономы подсчитывают для каждого момента наблюдений не общее число видимых на солнечном диске пятен, а так называемое число Вольфа, равное числу пятен, сложенному с удесятеренным числом их групп. Характеризуя суммарную площадь солнечных пятен, число Вольфа циклически меняется, достигая максимума в среднем через каждые 11 лет. Чем больше число Вольфа, тем выше солнечная активность. В годы максимума солнечной активности солнечный диск обильно усеян пятнами. Все процессы на Солнце становятся бурными. В солнечной атмосфере чаще образуются протуберанцы -- фонтаны раскаленного водорода с небольшой примесью других элементов. Чаще появляются солнечные вспышки, эти мощнейшие взрывы в поверхностных слоях Солнца, при которых «выстреливаются» в пространство плотные потоки солнечных корпускул -- протонов и других ядер атомов, а также электронов. Корпускулярные потоки -- солнечная плазма. Они несут с собою «вмороженное» в них слабое магнитное поле напряженностью 10^-4 эрстед. Достигая на вторые сутки, а то и раньше Земли, они будоражат земную атмосферу, возмущают магнитное поле Земли. Усиливаются и другие виды излучения Солнца, и на солнечную активность чутко отзывается Земля.

Если Солнце подобно струне, то циклов солнечной активности заведомо должно быть много. Какой-то из них, самый продолжительный и самый большой по амплитуде, задает «основной тон». Циклы меньшей продолжительности, то есть «обертоны», должны обладать все меньшей и меньшей амплитудой.

Разумеется, аналогия со струной неполная. Все колебания струны имеют строго определенные периоды, в случае Солнца можно говорить только о некоторых, лишь в среднем определенных циклах солнечной активности. И все-таки разные циклы солнечной активности должны быть в среднем пропорциональны друг другу. Как это ни удивительно, ожидаемое сходство Солнца и струны подтверждается фактами. Одновременно с одиннадцатилетним четко выраженным циклом на Солнце действует и другой, удвоенный, двадцатидвухлетний цикл. Он проявляется в смене магнитных полярностей солнечных пятен.

Каждое солнечное пятно -- сильный «магнит» напряженностью в несколько тысяч эрстед. Обычно пятна возникают близкими парами, причем линия, соединяющая центры двух соседних пятен, параллельна солнечному экватору. Оба пятна имеют разную магнитную полярность. Если переднее, головное (по направлению вращения Солнца) пятно обладает северной магнитной полярностью, то у следующего за ним пятна полярность южная.

Замечательно, что на протяжении каждого одиннадцатилетнего цикла все головные пятна разных полушарий Солнца имеют разную полярность. Раз в 11 лет, как по команде, совершается смена полярностей у всех пятен, а значит, первоначальное состояние повторяется через каждые 22 года. Мы не знаем, в чем причина этого явления, но реальность его несомненна.

Действует и утроенный, тридцатитрехлетний цикл. Пока неясно, в каких солнечных процессах он выражен, но его земные проявления давно известны. Так, например, особенно суровые зимы повторяются каждые 33--35 лет. Такой же цикл отмечен в чередовании сухих и влажных лет, колебаниях уровня озер и, наконец, в интенсивности полярных сияний -- явлений, заведомо связанных с Солнцем.

На спилах деревьев заметно чередование толстых и тонких слоев -- опять со средним интервалом в 33 года. Некоторые исследователи (например, Г. Лунгерсгаузен) считают, что тридцатитрехлетние циклы отражаются и в слоистости осадочных отложений. Во многих осадочных породах наблюдается микрослоистость, обусловленная сезонными изменениями. Зимние слои тоньше и более светлы вследствие обедненности органическим материалом, весенне-летние -- толще и темнее, так как они отлагались в период более энергичного проявления факторов выветривания пород и жизнедеятельности организмов. В морских и океанических биогенных отложениях такие явления тоже наблюдаются, так как в них накапливаются остатки микроорганизмов, которых в период вегетации всегда значительно больше, чем в зимний период (или в сухой период в тропиках). Таким образом, в принципе каждая пара микрослоев соответствует одному году, хотя бывает, что году могут соответствовать и две пары слоев. Отражение сезонных изменений в осадконакоплении прослеживается на протяжении почти 400 млн. лет -- с верхнего девона до наших дней, впрочем, с довольно длительными перерывами, занимающими иногда десятки миллионов лет (например, в юрском периоде, окончившемся около 140 млн. лет назад).

Сезонная слоистость связана с движением Земли вокруг Солнца, наклоном земной оси вращения относительно плоскости ее орбиты (или солнечного экватора, что практически одно и то же), характером циркуляции атмосферы и многим другим. Но как мы уже упоминали, некоторые исследователи видят в сезонной слоистости и отражение тридцатитрехлетних циклов солнечной активности, хотя если и можно говорить об этом, то только для так называемых ленточных отложений (в глинах и песках) эпохи последнего оледенения. Но если это так, то получается, что по меньшей мере миллионы лет действует удивительный и пока плохо нами изученный механизм солнечной активности. Следует все же еще раз заметить, что в геологических отложениях трудно вполне четко выделить какие-либо определенные циклы, связанные с солнечной активностью. Колебания климата в давние эпохи связаны прежде всего с изменениями на поверхности Земли, с увеличением или, наоборот, уменьшением общей площади морей и океанов -- этих главных аккумуляторов солнечного тепла. Действительно, ледниковым эпохам всегда предшествовала высокая тектоническая активность земной коры. Но эта активность в свою очередь (о чем будет сказано далее) может стимулироваться повышением солнечной активности. Об этом как будто говорят данные последних лет. Во всяком случае в этих вопросах еще много неясного, и потому дальнейшие рассуждения в этой главе следует рассматривать лишь как одну из возможных гипотез.

Еще в прошлом веке было замечено, что максимумы солнечной активности не всегда одинаковы. В изменениях величин этих максимумов намечается «вековой» или, точнее, 80-летний цикл, примерно в семь раз больший одиннадцатилетнего. Если «вековые» колебания солнечной активности сравнить с волнами, циклы меньшей продолжительности будут выглядеть как «рябь» на волнах.

«Вековой» цикл достаточно ясно выражен в частоте солнечных протуберанцев, колебаниях их средних высот и других явлениях на Солнце. Но особенно примечательны его земные проявления.

«Вековой» цикл ныне выражается в очередном потеплении Арктики и Антарктики. Через некоторое время потепление сменится похолоданием, и эти циклические колебания продолжатся неопределенно долго. «Вековые» колебания климата отмечены и в истории человечества, в летописях и других исторических хрониках. Порой климат становился необычно суровым, порой непривычно мягким. Так, например, в 829 году покрылся льдом даже Нил, а с XII по XIV век несколько раз замерзало Балтийское море. Наоборот, в 1552 году необычно теплая зима осложнила поход Ивана Грозного на Казань. Впрочем, в колебаниях климата замешан не только «вековой» цикл.

Если на графике изменений солнечной активности соединить прямыми точки максимумов и точки минимумов двух соседних «вековых» циклов, то окажется, что обе прямые почти параллельны, но наклонены к горизонтальной оси графика. Иначе говоря, намечается какой-то длительный, многовековой цикл, продолжительность которого удается установить лишь средствами геологии.

На берегах Цюрихского озера есть древние террасы -- высокие обрывы, в толще пород которых хорошо различимы слои разных эпох. И в этой слоистости осадочных пород, по-видимому, зафиксирован 1800-летний ритм. Тот же ритм заметен в чередовании илистых отложений, движении ледников, колебаниях увлажненности и, наконец, в циклических изменениях климата.

В книге советского географа профессора Г.К. Тушинского обобщено все известное о 1800-летнем цикле, а главное, прослежены его проявления в истории Земли. Здесь упомянем лишь кратко, что с 1800-летним циклом, вероятно, связаны периодические усыхания и увлажнения Сахары, сильное и длительное потепление Арктики, во время которого норманны заселили Гренландию (Зеленую землю) и открыли Америку. На волнах 1800-летнего цикла даже «вековой» цикл выглядит «рябью».

Если средняя температура Земли понизится всего на четыре-пять градусов, наступит новая ледниковая эпоха. Ледовые панцири покроют почти всю Северную Америку, Европу и большую часть Азии. Наоборот, повышение среднегодовой температуры Земли всего на два-три градуса заставит растаять ледяной покров Антарктиды, что повысит уровень Мирового океана на 70 м со всеми вытекающими отсюда катастрофическими последствиями (затоплением значительной части материков). Таким образом, небольшие колебания средней температуры Земли (всего в несколько градусов) могут бросить Землю в объятия ледников или, наоборот, большую часть суши покрыть океаном.

Хорошо известно, что в истории Земли много раз повторялись ледниковые эпохи и периоды, а между ними наступали эпохи потепления. Это были очень медленные, но грандиозные климатические изменения, на которые накладывались меньшие по амплитуде, но зато более частые и быстрые колебания климата, когда ледниковые периоды сменялись периодами теплыми и влажными.

Интервалы между ледниковыми эпохами или периодами можно характеризовать лишь в среднем: ведь и здесь действуют циклы, а не точные периоды. По исследованиям советского геолога Г.Ф. Лунгерсгаузена, ледниковые эпохи повторялись в истории Земли примерно каждые 180--200 млн. лет (по другим оценкам, 300 млн. лет). Ледниковые же периоды в пределах ледниковых эпох чередуются чаще, в среднем через несколько десятков тысяч лет. И все это зафиксировано в толще земной коры, в отложениях пород различного возраста.

Причины смены ледниковых эпох и периодов достоверно неизвестны. Предложено немало гипотез, объясняющих ледниковые циклы космическими причинами. В частности, некоторые ученые полагают, что, обращаясь вокруг центра Галактики с периодом в 180--200 млн. лет, Солнце вместе с планетами регулярно проходит через толщу плоскости рукавов Галактики, обогащенных пылевой материей, которая ослабляет солнечное излучение. Однако на галактическом пути Солнца не видно туманностей, которые могли бы играть роль темного фильтра. А главное, космические пылевые туманности столь разрежены, что, погрузившись в них, Солнце для земного наблюдателя осталось бы по-прежнему ослепительно ярким.

По гипотезе М.С. Эйгенсона, все циклические колебания климата, начиная от самых незначительных и кончая чередующимися ледниковыми эпохами, объясняются одной причиной -- ритмичными колебаниями солнечной активности. А так как в этом процессе Солнце подобно струне, то и в колебаниях земного климата должны проявиться все циклы солнечной активности -- от «основного» цикла в 200 или 300 млн. лет до самого короткого, одиннадцатилетнего. Сам же «механизм» воздействия Солнца на Землю в этом случае сводится к тому, что колебания солнечной активности тотчас же вызывают изменения геомагнитосферы и циркуляции земной атмосферы.

Если бы Земля не вращалась, циркуляция воздушных масс была бы предельно простой. В теплой тропической зоне Земли нагретый и потому менее плотный воздух поднимается вверх. Разность давлений у полюса и экватора заставляет эти воздушные массы устремиться к полюсу. Здесь, охладившись, они опускаются вниз, чтобы затем снова переместиться к экватору. Так в случае неподвижности Земли работала бы «тепловая машина» планеты.

Осевое вращение Земли и обращение ее вокруг Солнца осложняют эту идеализированную картину. Под действием так называемых кориолисовых сил (заставляющих реки, текущие в меридиональном направлении, в северном полушарии размывать правый берег, а в южном -- левый) воздушные массы циркулируют от экватора к полюсу и обратно по спиралям. В те же периоды, когда воздух у экватора нагревается особенно сильно, возникает волновая циркуляция воздушных масс. Спиралеобразное движение сочетается с волновым, и потому направление ветров постоянно меняется. К тому же неравномерный нагрев различных участков земной поверхности и рельеф усложняют и эту непростую картину. Если воздушные массы перемещаются параллельно земному экватору, циркуляция воздуха называется зональной, если вдоль меридиана -- меридиональной.

Для одиннадцатилетнего солнечного цикла доказано, что с повышением солнечной активности ослабляется зональная циркуляция и усиливается меридиональная. Земная «тепловая машина» работает энергичнее, усиливая теплообмен между полярными и экваториальной зонами. Если в стакан с холодной водой налить немного кипятку, то вода скорее нагреется в том случае, если ее размешать ложкой. По той же причине в периоды повышенной солнечной активности «взбудораженная» солнечным излучением атмосфера обеспечивает в среднем более теплый климат, чем в годы «пассивного» Солнца.

Сказанное верно для любых солнечных циклов. Но чем длиннее цикл, тем сильнее реагирует на него земная атмосфера, тем значительнее меняется климат Земли.

«Космическая причина ледниковых или, лучше, холодных эпох,-- пишет М.С. Эйгенсон,-- никак не может заключаться в снижении температуры. Дело обстоит «лишь» в падении интенсивности меридионального воздухообмена и в обусловленном этим падением росте меридионального термического градиента...»

Поэтому физической первоосновой климатических различий является общая циркуляция атмосферы.

Роль солнечных ритмов в истории Земли весьма заметна. Общая циркуляция атмосферы предопределяет скорость ветров, напряженность водообмена между геосферами, а значит, и характер процессов выветривания. Солнце влияет, очевидно, и на скорость образования осадочных пород. Но тогда, как считает М.С. Эйгенсон, геологическим эпохам с повышенной общей циркуляцией атмосферы и гидросферы должны соответствовать мягкие, мало выраженные формы рельефа. Наоборот, в длительные эпохи пониженной активности Солнца земной рельеф должен приобретать контрастность.

С другой стороны, в холодные эпохи значительные ледовые нагрузки, по-видимому, стимулируют вертикальные движения в земной коре, то есть активизируют тектоническую деятельность. Наконец, давно уже известно, что в периоды солнечной активности усиливается и вулканизм.

Даже в колебаниях земной оси (в теле планеты), как это считает И.В. Максимов, сказывается одиннадцатилетний солнечный цикл. Это, по-видимому, объясняется тем, что активное Солнце перераспределяет воздушные массы земной атмосферы. Меняется, следовательно, и положение этих масс относительно оси вращения Земли, что вызывает ее незначительные, но все же вполне реальные перемещения и изменяет скорость вращения Земли. Но если изменения солнечной активности сказываются на всей Земле в целом, то тем заметнее должно быть воздействие солнечных ритмов на поверхностную оболочку Земли.

Всякие, особенно резкие, колебания в скорости вращения Земли должны вызывать натяжения в земной коре, перемещение ее частей, а это в свою очередь может привести к возникновению трещин, что стимулирует вулканическую деятельность. Так возможно (конечно, в самых общих чертах) объяснить связь Солнца с вулканизмом и землетрясениями.

Вывод ясен: понять историю Земли, не учитывая при этом влияния Солнца, вряд ли возможно. Надо при этом, однако, всегда иметь в виду, что воздействие Солнца лишь регулирует или возмущает процессы собственного развития Земли, подчиненного своим геологическим внутренним законам. Солнце вносит лишь некоторые «поправки» в эволюцию Земли, вовсе, конечно, не являясь при этом движущей силой этой эволюции.

9. Метеориты и астероиды

Астероиды представляют собой малые тела Солнечной системы. Большая их часть сосредоточена в пространстве между орбитами Марса и Юпитера в пределах так называемого астероидного пояса. Общая масса вещества, сосредоточенного в этом поясе, оценивается в 4,4 * 10²⁴ г, что составляет 1/20 массы Луны или 1/1500 массы Земли. Собранные вместе астероиды образовали бы тело диаметром 1400 км.

Периоды обращения астероидов вокруг Солнца находятся в пределах от 2,5 до 10 лет, что соответствует расстояниям 2,3 -- 3,3 астрономических единиц. Расстояние от Солнца наиболее крупных астероидов (Церера, Паллада) составляет 2,8 а. е. Орбиты астероидов имеют разные эксцентриситеты. Большая часть орбит астероидов определяется эксцентриситетами меньшими -- 0,33. Среднее значение эксцентриситета для всех найденных орбит близко к 0,15. Допускается, что пояс астероидов представляет собой зону дробления, механического распада и дезинтеграции небесных тел в результате соударений.

Массы астероидов изменяются в широких пределах, Однако падежных прямых определений масс этих тел пока нет, и приходится пользоваться косвенными оценками. Большинство астероидов имеет неправильную форму, и только наиболее крупные -- шарообразную. Среди астероидов насчитывают 112 объектов с диаметром 100 км и более. К самым крупным астероидам относятся -- Церера, Паллада и Веста с радиусами соответственно 487, 269 и 263 км. На долю Цереры приходится 1/3 массы всех астероидов.

Сведения о составе астероидов дают нам данные об их отражательной способности. Первые исследования в этой области были выполнены Е. Л. Криновым, который отметил, что астероиды отличаются от метеоритов большим разбросом показателей цвета, что можно объяснить недостаточной точностью измерений.

Наиболее обстоятельные измерения сравнительного отражения астероидов и метеоритов были осуществлены в 70-х годах. Критический обзор достижений в области изучения астероидов сделан К. Чэпменом, Д. Моррисоном и А. Н. Симоненко. В течение последних лет в результате астрофизических наблюдений астероидов в областях видимой части спектра и инфракрасных волн получены данные, имеющие важное значение для понимания взаимоотношений между астероидами и метеоритами.

Альбедо изученных астероидов имеют значения от 0,019 (Аретуза) до 0,337 (Ниса). В зависимости от альбедо астероиды подразделяются на две большие группы: темные, или С-астероиды, и относительно светлые, или S-астероиды. Для первых альбедо меньше 0,05, для вторых -- более 0,09. По спектральному отражению тип С близок к углистым хондритам, а тип S -- к железокаменным метеоритам. Наиболее низкую отражательную способность (0,03) имеет астероид Бамберга. Это самый темный объект в Солнечной системе. Астероид 1685 Торо пересекает земную орбиту и по отражению более всего соответствует обычным хондритам.

Наиболее важным результатом изучения астероидов является то, что в разных частях астероидного пояса состав астероидов оказался разным. По Д. Моррисону, распространенность С-астероидов возрастает к периферии астероидного пояса от 50% (внутренняя часть) до 95% (на периферии) на расстоянии 3 а. е. Распространенность в Солнечной системе астероидных тел диаметром более 50 км: резкое возрастание темных С-астероидов в периферической части и уменьшение количества S-астероидов.

Таким образом, выявлена следующая космохимическая закономерность -- состав астероидов зависит от гелиоцентрического расстояния. По мере увеличения расстояния от Солнца в пространстве между Марсом и Юпитером увеличивается число объектов, близких по составу к материалу углистых хондритов и обогащенных летучими. По фотометрическим измерениям оптические свойства углистых хондритов обычно соответствуют оптическим свойствам С-астероидов.

На основании фотометрических изменений предполагается генетическое единство материала метеоритов и астероидов. Поэтому минеральные, структурные и химические особенности изученных метеоритов могут быть перенесены на соответствующие астероиды. Однако нам не известны орбиты большинства выпавших на Землю метеоритов. Пока удалось установить орбиты только трех метеоритов -- Пршибрам, Лост-Сити и Айнисфри (последний выпал 5 февраля 1977 г. в провинции Альберта в Канаде). Параметры афелий орбит этих метеоритов заходят за орбиту Марса, попадая в астероидный пояс, но это не доказывает, что все выпавшие на Землю метеориты приходят из пояса астероидов. В этом поясе распространены преимущественно углисто-хондритовые тела, обломки которых редко достигают поверхности нашей планеты.

Следует отметить, что углисто-хондритовые тела встречаются и за пределами астероидного пояса. По отражательной способности спутники Марса -- Деймос и Фобос также характеризуются соответствием углистым хондритам. Астероиды-троянцы, движущиеся по орбите Юпитера, также характеризуются отражением, близким к углистым хондритам. Если низкая отражательная способность этих тел вызвана присутствием органического вещества, то можно заключить, что это вещество имело или имеет широкое распространение в Солнечной системе.

Для выяснения генетической связи между другими метеоритами и астероидами особое место занимает астероид Веста. Спектрофотометрические измерения этого астероида показали, что состав его поверхности близок к базальтовым ахондритам. Более детальное изучение отраженного спектра Весты позволило отождествить ее материал с эвкритами и говардитами. Веста -- пока единственный из 100 изученных астероидов, поверхность которого близка к базальтовым ахондритам. Поэтому можно предположить, что базальтовые ахондриты сформировались в астероиде крупного размера. Веста является наиболее вероятным космическим телом, которое могло быть родоначальным для некоторых ахондритов.

Заключение

В данной курсовой работе мы рассмотрели следующие способы астрономических наблюдений: наблюдения солнечной активности, наблюдения Юпитера и его спутников, поиски комет и их наблюдения, наблюдения серебристых облаков, наблюдения метеоров, наблюдения солнечных затмений, наблюдения лунных затмений, наблюдения искусственных спутников Земли; подробно изучили отдельные характеристики астероидов.

Также мы выяснили, что Солнце вносит лишь некоторые «поправки» в эволюцию Земли, при этом, не являясь движущей силой этой эволюции.

Список использованной литературы

1. Гинзбург В. Л. Современная астрофизика. -- М.: «Наука», 2007.

2. Земля и Вселенная. № 1 - 2. 2000.

3. Бакулин П. И. Курс общей астрономии. -- М.: «Наука», 2007.

4. Мартынов Д. Я. Курс практической астрофизики.-- М.: Наука. 2006.

5. Астрономия. Век XXI: -- Санкт-Петербург, Век 2, 2008 г.- 624 с.

6. Астрономия. Энциклопедия: Житомирский С.В., Итальянская Е.Г. и др. -- Санкт-Петербург, Росмэн-Пресс, 2006 г.- 128 с.

7. История астрономии: А. Паннекук - Санкт-Петербург, ЛКИ, 2010 г.- 594 с.

8. Судьба и звезды: -- Санкт-Петербург, Диля, 2007 г.- 352 с.

Размещено на Allbest.ru