Астрофизика

[thumb=left]https://mir-prekrasen.net/uploads/posts/2011-02/1297875549_1%28NASA-med%29.jpeg[/thumb] NGC 4414, типичная спиральная галактика в созвездии Волосы Вероники, примерно 56 тыс. световых лет в диаметре, расположенная примерно 60 млн световых лет от Земли Астрофизика – раздел астрономии, изучающий все разнообразие физических явлений во Вселенной. По объектам исследования выделяют физику Солнца, планет, межзвездной среды и туманностей, звезд, космологию. Она начала свое развитие с открытия спектроскопии в 19 веке, что позволило астрономам анализировать структуру звезд по излучаемым ими светом. Астрофизики рассматривают Вселенную как огромную лабораторию, в которой они могут изучать материю при различных температурах, давления и плотности, которые недостижимы на Земле.
Астрофiзика занимается экспериментальным и теоретическим изучением строения звезд и вокруг звездных оболочек, межзвездной среды, корпускулярного и электромагнитного (радио-, теплового, оптического, рентгеновского и гамма-) излучения планет, Солнца, звезд и галактик, движения звездных систем, разработка космогонических моделей.
Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическое состояние и химический состав небесных тел и межзвездной среды, а также процессов, происходящих в них.
Как самостоятельная область науки астрофизика начала развиваться с середины 19 в. в связи с успехами физики, особенно с открытием спектрального анализа и применением фотографии. Нач. 20 века разработка теоретической физики, в частности теории излучения и атомной физики, а также быстрый рост техники наблюдений стали предпосылкой интенсивного развития астрофизики.
Основные разделы астрофизики: физика Солнца, физика звездных атмосфер, физика газовых туманностей, теория внутреннего строения звезд, физика планет и др. Практическая А. разрабатывал методы исследований небесных тел. Теоретическая А. использует результаты этих исследований для выяснения физ. природы небесных тел.
Области исследований:
Теоретические и экспериментальные исследования в следующих направлениях:
Среди методов астрофизики большое значение имеет астрофотометрии, задачей которой является измерение блеска небесных тел с помощью визуальных, фотографических и фотоэлектрических наблюдений. Еще большую роль в астрофизике играет астроспектроскопия. Изучение спектров небесных тел позволяет судить о химическом составе и физическом состоянии вещества на этих телах, определять температуру зрение, вычислять скорость приближения или удаления звезды, делать выводы о вращении звезд, о различных физических процессах, происходящих в атмосферах Солнца и звезд, в газовых туманностях и в межзвездной среде. В связи с запуском в СССР первых искусственных спутников Земли и Солнца астрофизика получила новые методы исследований. Аппаратура, установленная на спутниках, позволяет регистрировать излучение небесных тел далеко за пределами атмосферы Земли.
Одним из важнейших достижений астрофизики является вывод о единстве вещества во Вселенной. Химический состав различных небесных тел очень похож; их вещество состоит из тех же элементов, которые мы находим в телах земной природы. Открытый 1868 на Солнце газ гелий был найден 1895 и на Земле. Долгое время ученые считали, что в состав газовых туманностей Идет газ небыло – источник нескольких спектральных линий, которые не наблюдаются в земных условиях. Но 1927 был доказано, что эти, т.н. небулярного, линии возникают благодаря особому свечению хорошо известных на Земле химических элементов – кислорода, азота и др. В спектре солнечной короны наблюдаются яркие корональные линии, которые очень долго не удавалось отождествить с линиями известных химических элементов. Как оказалось, они принадлежат не гипотетическом газа «Корония», а железу, никеля и кальция в высоких стадиях ионизации.
Астрофизика обнаружила большое разнообразие в звездном мире. Звезды отличаются температурами, светимостями (т.е. мощностями излучения), размерами и другими характеристиками. Классификация зрение основывается на сравнительном изучении их спектров (см. Спектральные классы звезд). Между спектрами звезд и их светимостями установлена определенная связь, выражаемый диаграммой спектр – светимость. Большинство зрение размещается почти по диагонали диаграммы, образуя так называемую главную последовательность (к ней принадлежит и Солнце). Многие зрение не укладывается в главную последовательность и образует особые классы. Таковы, например, классы относительно холодных звезд, классы гигантов и сверхгигантов т.д. Очень интересным является класс белых карликов – горячих звезд сравнительно небольших размеров с очень большой плотностью (до 10 5 – 10 6 г / см 3). Наблюдается много двойных звезд, кратных звезд, а также переменных звезд разных типов. Особенно интересны новые звезды, которые внезапно вспыхивают, усиливая свое излучение в десятки тысяч раз. Астрофизика достигла больших успехов в изучении звездных атмосфер, в частности атмосферы Солнца. В нижней части солнечной атмосферы – фотосфере возникает излучение с непрерывным спектром. В расположенном над ней преобразующей слое происходят сложные процессы, под влиянием которых в спектре Солнца возникают темные линии поглощения – фраунгоферовы линии. Еще выше находится хромосфера. Внешняя часть солнечной атмосферы – солнечная корона – очень обширным образованием, во время полных солнечных затмений наблюдается в виде серебристого сияния. Различные свойства солнечной короны, которые долгое время казались загадочными, объясняются ее высокой кинетической температурой, достигающей миллионов градусов. Процессы в атмосфере Солнца очень влияют на геофизические явления.
Внутреннее строение Солнца и зрение можно вычислить теоретически, на основании законов механики и физики. Расчеты показывают, что температура, плотность и давление звездного вещества с приближением к центру звезды растут. Источником энергии большинства звезд главной последовательности является, очевидно, термоядерные реакции, которые сопровождаются превращением водорода в гелий.
Большой интерес представляют нестационарные звезды, в которых относительно быстро происходят изменения физических свойств. Изучение этих звезд является основой решения проблемы звездной эволюции. Значительно развилась физика газовых туманностей, особенно планетарных. их свечение вызывается флуоресценцией под воздействием излучения горячих звезд.
Важных результатов достигла астрофизика в изучении планет. В частности, исследования поверхности Марса позволило приблизиться к решению вопроса о жизни на этой планете. Астрофизика успешно изучает физические особенности комет. Исследование метеоров составляет не только астрофизический, но и геофизический интерес, так как оно связано с проблемой верхних слоев атмосферы.
В развитие астрофизики большой вклад внесли советские ученые. Имена Ф. А. Бредихина, А. А. Белопольский, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова и многих др. связанные с разработкой основных разделов астрофизики. Академик В. А. Амбарцумян и его ученики выполнили фундаментальные исследования в изучении газовых туманностей и звездных атмосфер, по теории рассеяния света, физики нестационарных звезд и в других отраслях астрофизики. Большие успехи достигнуты в изучении процессов на Солнце (Э. Р. Мустела, А. Б. Северный, В. А. Крат, И. С. Шкловский и др.), в изучении планет (Г. А. Тихов, М.П. Барабашов и другие), межпланетного среды (В. Г. Фесенков и др.).
Ведущими научно-исследовательскими учреждениями СССР в области астрофизики были Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР и Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория АН СССР, Астрономический институт им. Штернберга МГУ, крупные республиканские обсерватории: Абастуманской (Грузия), Бюраканская (Армения), Главная астрономическая обсерватория АН УССР и др., а также астрономические обсерватории Ленинградского, Киевского, Казанского, Харьковского и Одесского университетов.