Учитывая важность физики в астрономии, термины «астрономия» и «астрофизика» сегодня используются в одном и том же смысле.
Давайте рассмотрим интересные факты об астрофизике, которые помогут каждому читателю понять, на каких принципах "работает" познание в астрофизике.
Свет - главный носитель информации
Свет в астрофизике - основной источник информации, необходимый для проведения астрономических исследований. Поскольку большинство небесных тел находятся слишком далеко, чтобы до них добраться, мы должны полагаться на их электромагнитное излучение (что и значит свет) для их изучения. Различные длины волн электромагнитного спектра дают нам информацию о различных механизмах астрономических явлений и природе небесных тел.
В современной астрономии Вселенную изучают в основном с использованием всего электромагнитного спектра:
- радиоволн
- микроволн
- инфракрасного излучения
- видимого излучения
- ультрафиолетового и рентгеновского излучения
- гамма-лучей
Гравитация - главный инструмент
На больших расстояниях гравитационная сила – преобладающее воздействие в пространстве. В среднем астрономические тела не имеют электрического заряда. На больших расстояниях такие тела чаще всего взаимодействуют посредством гравитации. Благодаря гравитации планеты вращаются вокруг Солнца, звезды вращаются вокруг центров галактик, а горячие плазменные звезды остаются сферическими.
Большинство астрономических явлений можно описать законом всемирного тяготения, но в самых экстремальных ситуациях для точного описания необходима теория относительности.
Гравитационные волны и субатомные частицы помогают изучать вселенную. Существование гравитационных волн - волн пространства-времени было теоретически предсказано общей теорией относительности в начале 20 века.
Первое подтвержденное прямое открытие гравитационных волн произошло в 2015 году, и для современных ученых эти волны — еще один новый угол, под которым можно изучать космос. Гравитационные волны возникают в результате сильных гравитационных взаимодействий, таких как слияние двух массивных черных дыр или нейтронных звезд.
Астрономы также открывают многочисленные типы субатомных частиц, таких как нейтроны, электроны или протоны, таким образом изучая внутреннюю часть нашего Солнца и некоторые из самых энергичных процессов во Вселенной.
Моделирование в астрофизике
Для формирования астрономических явлений, астрономия использует результаты наблюдений и моделирования. Астрономы создают математические модели астрономических тел, связанных с ними явлений и их развития. Основой для этих моделей служат фундаментальные теории физики и химии. Некоторые модели состоят из элементарных математических соотношений, а более сложные модели используют численное моделирование. Самые сложные симуляции рассчитываются на одних из самых больших компьютеров в мире.
Данные, полученные при наблюдениях с помощью телескопов и детекторов, используются для проверки и улучшения модели. Связь между данными, полученными путем наблюдения, и моделью является важным аспектом открытия.
Астрономические исследования связывают знания из разных областей
Профессиональные астрономические исследования связывают знания из математики, физики, химии, инженерии, информатики и других областей. Такой широкий угол зрения оказался первостепенным для открытия и формирования природы астрономических тел и явлений. Например, чтобы понять ядерные реакции, происходящие в звездах, ученым нужна физика; чтобы обнаружить элементы, образующиеся в атмосфере звезд, им нужна химия. Инжиниринг необходим для производства телескопов и детекторов, а разработка специализированного программного обеспечения имеет решающее значение для анализа данных, полученных с этих устройств.
Астрономия делится на специализации. Поскольку хорошее описание астрономических тел и явлений требует хорошего знания других научных областей, современная астрономия обычно делится на специализации в соответствии с основными темами, которыми занимается каждая из них.
Некоторые из этих специализаций включают: астробиологию, космологию, наблюдательную астрономию, астрохимию и планетарную науку.
Астрономы также могут выбрать специализацию, в которой они будут иметь дело только с одним типом тел, например, с карликовыми звездами. Учитывая важную роль физики в астрономии, термины «астрофизика» и «астрономия» используются в одном и том же смысле.
Диапазоны времени и расстояний в астрономии больше. Луна — близкое к Земле небесное тело, и она находится на расстоянии примерно 384 400 километров. Наше Солнце имеет диаметр 1,39 миллиона километров, весит примерно 2 триллиона триллионов килограммов (1,989 10 30 кг) и является ближайшей к Земле звездой, удаленной от нее примерно на 150 миллионов километров. AJ или AU в соответствии с английской астрономической единицей. Ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра, находится на расстоянии около 4,25 световых лет.
Световой год – расстояние, которое свет проходит за один календарный год, и составляет 9 триллионов километров (9,4605 10 12 км). Наша галактика имеет диаметр от 100 до 120 тысяч световых лет, а другие галактики находятся на расстоянии миллиардов световых лет.
Астрономические единицы намного больше, чем мы могли себе представить. Диапазон астрономического времени очень велик, и принято считать миллионы или миллиарды лет.
Спектральный анализ в астрофизике
Спектроскопия – метод, помогающий исследовать вселенную на расстоянии, который используется очень активно.
Некоторые особенности астрономических тел можно обнаружить, только изучая их спектр — разделение света (подобно радуге) на бесчисленное множество различных цветов, каждый из которых описывает длину световой волны. Анализируя свет, собираемый этими телами, астрономы могут определить детали, например, их элементный состав, их температуру, давление, магнитное поле.
Пожалуйста, подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Сейчас это очень важно для выживания проекта!
